А.В. КРАСНОВ Научный руководитель – А.П. ЛАВРОВ, д.ф.-м.н., профессор

УДК 535.14 (06) Фотоника и информационная оптика
А.В. КРАСНОВ
Научный руководитель – А.П. ЛАВРОВ, д.ф.-м.н., профессор
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
СЖАТИЕ ЛЧМ РАДИОСИГНАЛОВ
В АКУСТООПТИЧЕСКОМ ПРОЦЕССОРЕ.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПРОЦЕССОРА
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАКЕТА GLAD
В работе исследуется пространственно-временной отклик акустооптического фильтра на ЛЧМ радиосигнал. Численно в специализированном пакете GLAD рассчитаны амплитудно-фазовые распределения в выходной плоскости фильтра и временной отклик фотоприемника, установленного в точке самофокусировки
света. Отмечаются большие возможности пакета GLAD.
Радиосигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) относятся к сигналам с большой базой – большим произведением полосы частот сигнала на его длительность, и они имеют хорошие корреляционные
свойства, которые проявляются при их обработке согласованными фильтрами. Возможна реализация фильтров средствами функциональной электроники, к которым относится и акустооптика. Акустооптический
фильтр (АОФ) для ЛЧМ сигналов отличается внешней простотой [1].
Целью данной работы является исследование пространственно-временного отклика АОФ на ЛЧМ сигнал, при этом основное внимание уделено численному моделированию его работы с применением специализированного пакета GLAD.
Схема АОФ сжатия ЛЧМ сигналов приведена на рис.1. Основными
x s(t)
x
элементами фильтра являются: 1 – источник когерентного оптического
излучения с длиной волны λ, 2 – акустооптический модулятор с апертурой D и скоростью распространения V акустической волны, 3 – фотоприемник со щелевой диафрагмой перед ним.
1
Обрабатываемей радиосигнал возбуждает в АОМ акустическую волz
ну, на которой дифрагирует часть оптического излучения. Полагаем режим дифракции Рамана-Ната. При ЛЧМ сигнале, имеющем квадратичное изменение фазы внутри импульса, первый дифракционный порядок
3
сходится в точке с координатами (z0,x(t)), зависящими от параметров
2
Рис. 1
ЛЧМ сигнала внутри АОМ. Из-за движения дифракционного пятна
вдоль оси x со скоростью V на выходе малого размера фотоприемника
регистрируется импульс тока i(t), соответствующий сжатому в базу BC раз ЛЧМ сигналу [1, 2].
Для подробного исследования работы АОФ мы использовали пакет GLAD фирмы Applied Optics Research (США), предназначенный для детальных разнообразных расчетов сложных оптических систем, использующих лазерное излучение. GLAD позволяет задавать разнообразные амплитудно-фазовые распределения (АФР) на плоскости и пересчитывать их при распространении излучения, учитывая действие установленных различных оптических элементов и многое другое.
Были рассчитаны АФР в плоскости Z0 для разных моментов времени. На рис.2 приведены распределения
интенсивности I(x,t) в сечении у=0 для моментов времени t=ТC (максимум), 1,02ТC и 0,98ТC, где ТC – дли-
Рис. 2
Рис. 3
тельность ЛЧМ сигнала. Видно движение пятна, а также изменение его размеров и мощности. Форма пятна
соответствует ожидаемой – sinc2(..), с шириной Δx=88 мкм по уровню 0,5. Отклик фотоприемника i(t) представлен на рис.3 для 2-х размеров d диафрагмы: d=Δx и d=0,1Δx.
Были проведены и другие расчеты: выделение сигнала из-под шума, влияние ошибок в установке
фотоприемника и др. Они демонстрируют большие возможности, как АО фильтра, так и пакета GLAD при
анализе преобразования оптических сигналов в оптоэлектронных процессорах.
Список литературы
УДК 535.14 (06) Фотоника и информационная оптика
1. Гериг, Монтагю Простой оптический фильтр для РЛС, использующей сигнал с линейной ЧМ // ТИИЭР. Т.64. №12. 1964. C.1908.
2. VanderLugt A. Optical Signal Processing. New York, 1992.