Вплив модулятора і фотоприймача на вихідний сигнал оптичного спектроаналізатора

  • V. H. Kolobrodov Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0003-0941-0252
  • G. S. Tymchik Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0003-1079-998X
  • V. I. Mykytenko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0001-7213-9368
  • M. S. Kolobrodov Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-3950-0681
  • M. M. Lutsiuk Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Ключові слова: цифровий оптико-електронний спектроаналізатор, матричний модулятор світла, матричний приймач випромінювання, просторовий спектр зображення

Анотація

У статті досліджується запропонована фізико-математична модель когерентного оптичного спектроаналізатора (КОС), що використовує в якості пристроїв введення та виведення сигналів матричного модулятора світла і приймача випромінювання. Ця модель дозволяє визначити спотворення у вихідному сигналі спектроаналізатора і похибки у визначенні просторової частоти досліджуваного сигналу. Дослідження цієї моделі показало, що вид сигналу на виході КОС залежить від розмірів пікселів матриць модулятора і приймача, а також від аберацій і діаметра вхідної зіниці Фур'є-об'єктива. Сигнал представляє згортку ідеального спектра вхідного сигналу з дискретним просторовим спектром пропускання модулятора з подальшою згорткою з дискретною чутливістю матричного приймача випромінювання. Це означає, що спектр досліджуваного сигналу спотворюється просторовим спектром модулятора і матричною структурою приймача випромінювання. Важливою особливістю сигналу є його незалежність від фазового зсуву, який обумовлений зміщенням центру модулятора щодо оптичної осі спектроаналізатора. Вихідний сигнал КОС складається з нескінченного числа дифракційних максимумів, кожен з яких має три максимуми, відстань між якими пропорційна просторовій частоті досліджуваного сигналу. Положення (частота) максимумів визначається розміром пікселя, а їх ширина - розміром модулятора. Отримано формули для визначення просторової частоти досліджуваного сигналу, які суттєво відрізняються від традиційної формули і залежать від положення центрального і бокових максимумів в дифракційному максимумі. Похибка вимірювання частоти залежить від розміру пікселя приймача, фокусної відстані Фур'є-об'єктива і розміру матриці модулятора. Розроблено методику визначення похибки вимірювання просторової частоти гармонійного сигналу. Похибка визначається як різниця між істинною частотою, що відповідає положенню центра дифракційного максимуму, і виміряної частотою, що відповідає положенню центра пікселя, який має максимальний сигнал.

Біографії авторів

V. H. Kolobrodov, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Колобродов В. Г., д.т.н., професор кафедри оптичних та оптико-електронних приладів
G. S. Tymchik, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Тимчик Г. С.
V. I. Mykytenko, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Микитенко В. І.
M. S. Kolobrodov, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Колобродов М. С.
M. M. Lutsiuk, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Луцюк М. М.

Посилання

Kolobrodov V. G., Tymchyk G. S. (2014) Prykladna dyfraktsiina optyka [Applied Diffractive Optics]. Kyiv, NTUU KPI, 312 p.

Okan K.E. (2007) Diffraction, Fourier Optics and Imaging. Wiley & Sons, 428 p. DOI:10.1002/0470085002

Bogatyireva V.V, Dmitriev A.L. (2009) Opticheskie metody obrabotki informatsii [Optical Methods of Information Processing].ITMO University, St. Petersburg, 74 p.

Keysesent D. (1980) Optical processing of information. Mir Publ., Moscow, 350 p.

Kolobrodov V.H., Tymchyk H.S. and Kolobrodov M.S. (2015) Koherentni optychni spektroanalizatory [Coherent optical spectrum analyzer], Kyiv, Politekhnika Publ., 180,p.

Kolobrodov V.G., Tymchik G.S. and Nguyen Q.A. (2013) The problems of designing coherent spectrum analyzers. Eleventh International Conference on Correlation Optics. DOI: 10.1117/12.2049587

Kolobrodov V.G., Tymchik G.S. and Kolobrodov M.S. (2015) The diffraction limit of an optical spectrum analyzer. Twelfth International Conference on Correlation Optics. DOI: 10.1117/12.2228534

Harvey J.E. (2009) Analysis and design of wide-angle foveated optical systems based on transmissive liquid crystal spatial light modulators. Optical Engineering, Vol. 48, Iss. 4, pp. 043001. DOI: 10.1117/1.3122006

Kuz’min M.S. and Rogov S.A. (2015) Optical Fourier processor with a liquid-crystal information-input device. Journal of Optical Technology, Vol. 82, Iss. 3, pp. 147. DOI: 10.1364/jot.82.000147

Driggers R.G., Friedman M.H. and Nichols J. (2012) Introduction to Infrared and Electro-Optical Systems. Artech House, London, 534 p.

Vollmerhausen R.H., Reago D. and Driggers R.G. (2010) Analysis and evaluation of sampled imaging systems. SPIE, Washington, 288 p.

Опубліковано
2018-03-30
Номер
Розділ
Обчислювальні методи в радіоелектроніці