Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 49

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 49)

Растр такого вида называется уравновешенным или сбалансированным в энергетическом отношении. Уравновешенный растр позволяет предотвратить возникновение ложных сигналов с частотой вращения растра шр в том случае, когда имеется неоднородность чувствительного слоя приемника, помещаемого сразу же за растром. Ясли на приемник поступает излучение от равномерного фона, то при наличии на его фотослое зон с различной чувствительностью при вращении неуравновешенного растра, например полудиска (см. рис.

7.4), п(р.ш ту- с) = Я а„ехр()пштг )ехр(- )п~), х= а =Об, р~-1 Вц)~ ~ - ( х2Й я~ )~ . к~] )2нп (ь р~ 2р ~~-а |--.~-и ~~ 2 где б — фазовый сдвиг периодов растра или сигналов, создаваемых отдельными периодами растра. Зависимость пропускания такого растра от угла с показана на рис.

9.9. Аналогичный вид имеет сигнал (поток) на выходе такого растра, образующийся при модуляции малоразмерного (точечного) изображения. Как отмечалось в з 9.1, в спектре атой функций максимальна амплитуда первой гармоники, т.е. а, (при п=1). которая пропорциональна ехр (-2рхб) Д2н. 257 256 у якушкнков якг Ю.Г.

Якуюенков. Теория и расчет оптико-злекгроннмх приборов Рнс. 9.9. Зависимость нронуоканнн радиально-секторного растра от угла 4 Отметим некоторые особенности систем с вращающимися растра ми (см. рис. 7.4 и 9.8, а-в) и систем с неподвижными растрами (см. рис. 7.6 и 9.8, г), по которым сканирует изображение излучателя. В системах с вращающимися растрами максимальная глубина модуляции сигнала несущей частоты (100% ) обеспечивается лишь для тех зои, где размер изображения меньше полупериода (прозрачной части) растра.

Если центр растра расположен ыа оптической оси систе. мы, то при малых углах рассогласования, когда изображение излуча. теля приближается к центру растра, глубина модуляции заметно умевьшается, а около цеытра оыа близка к ыулю. Поэтому модуляционная характеристика такого растра (зависимость амплитуды сигнала с частотой гоо от угла рассогласования) имеет в центре зону нечувствительности. По этой же причине во многих ОЭП с вращающимися растрами изменение глубины модуляции ве используется как источник информации о положении излучателя, т. е.

модуляционная характеристика является релейной. АРУ в таких ОЭП служит только для устранения нежелательных нелинейных явлений в электронном тракте (например, насыщения), во ые для поддержания строгого постоянства амплитуды сигнала ва несущей частоте. В ОЭП с неподвижными растрами (см. рис. 7.6 и 9.8, г) близкое к оптимальному условие простраиствеввой фильтрации для всего поля обеспечить проще. (В соответствии с этим условием размер изображеиия должен быть равен размеру ячейки растра.) При малых' углах рассогласования, когда изображение малоразмерного излучателя при перемещении по растру ве выходит за его пределы (траектория И, ва рис.

7.6, б), глубина модуляции сигнала частоты управления несет информацию о значении рассогласования. В то же время сигнал несущей частоты при выборе ячеек растра с размерами, ббльшими или равными размеру изображения, имеет постояыиую глубину модуляции— 100% . Поэтому модуляционная характеристика системы с таким растром ве имеет мертвой зоны в области малых рассогласовавий. Применяя АРУ с жесткой связью по несущей частоте, когда при изменении облучеввости или других параметров АРУ поддерживает ампли- Глава 9.

Модуляция и демодуляция я оптико.злекгроянмх приборах туду сигнала несущей частоты постоянной, можно использовать зону малых рассогласовавий (линейную зону) модуляционной характеристики (см. рис. 7.6, г) для получения информации о координатах излучателя. При больших рассогласовавиях (углах между направлением ва излучатель и оптической осью системы) изображевие излучателя в процессе сканирования выходит за пределы растра.

Модуляция ыа частоте управления (частоте сканирования) ставовится импульсной; спектр сигнала расширяется, что обуславливает необходимость увеличивать полосу пропускавия электровыого тракта и снижает помехозащищенность ОЭП. Так как траектории сканирования весьма разнообразны, то обеспечить оптимальное согласование (равевство) размеров изображения и ячеек растра (см. рис. 9.8, г) в его центральной части для всех траекторий трудно. Поэтому в области больших рассогласовавий глубина модуляции может меняться, и здесь принимается релейвый закон управления ОЭП. Однако и при этом в растрах такого типа условия по согласованию размеров и формы изображевия и ячеек растра выполняются проще и полнее, чем во вращающихся радиально-секторных растрах типа, представленных ва рис.

9.8, а-в. Проблема оптимального согласования размеров изображения и ячеек растров для всего углового поля ОЭП или всех возможыых углов рассогласования присуща практически всем растрам, используемым в ОЭП. Сравнительно просто с помощью растровых модуляторов осуществляется и частотная модуляция, например, путем использования модулятора в виде радиально-звездного растра (см. рис.

7.9), по которому перемещается изображение, причем траектория этого перемещения и рисунок растра эксцентричны (см. 9 7.6). Возможев и такой случай, когда угловые размеры элементов растра ве одинаковы, а меняются по заданному закону. Последовательность импульсов, возникающих после растра, попадает ыа приемник излучения, и после фильтрации постояиыой составляющей электрическое колебание переменной частоты можно считать частотно-модулированным.

К числу механических модуляторов, осуществляющих ФИМ, относятся щелевые модуляторы, выполняющие во многих ОЭП одновременно и функции сканирующих анализаторов. Типичвая схема ФИМ с неподвижным приемником-растром в виде креста, также выполняющим функции оптического анализатора, рассмотрена в 9 7.7. Ю.Г. Якушенков.

Теория и расчет оптико-электроннмх приборов 9.6. Электрооптические и некоторые другие типы модуляторов В настоящее время существует достаточно большое число модуляторов, основанных на электрооптических эффектах Керра и Поккельса, магнитооптическом эффекте Фарадея, акустооптическом аффекте, аффектах Зеемана и Штарка, известных из курса физики и физической оптики.

Одним из первых электрооптических модуляторов было устройство (ячейка Керра), в котором поток проходит между обкладками конденсатора, помещенными в жидкость, обладающую свойством двойного лучепреломления. Перед ячейкой Керра находится поляризатор, плоскость его поляризации расположена под углом 45' относительно силовых линий электрического поля, возникающего при подаче напряжения на пластины конденсатора. За ячейкой Керра расположен анализатор, плоскость поляризации которого составляет угол 90' с плоскостью поляризации поляризатора.

В отсутствие напряжения на пластинах ячейки происходит полное гашение потока, т.е. поток не проходит через такую систему. При подаче напряжения на конденсатор линейно поляризованное излучение, входящее в него, на выходе трансформируется в эллиптически поляризованное. Через анализатор пройдет только та составляющая потока, вектор поляризащки которой совпадает с плоскостью поляризации анализатора.

При изменении напряжения на пластинах меняется эксцеитриситет эллипса поляризации (соотношение между векторами поляризации обыкновенного и необыкновенного лучей, угол между которыми составляет 90'). Сила излучения на выходе 1=0,51 тВ1(1ут1)), где 1р — сила излучения на входе поляризатора; т — пропускание всего модулятора;  — постоянная Керра; 1 — длина пути излучения между пластинами; У вЂ” напряжение на пластинах конденсатора; к(— расстояние между пластинами.

Наиболее часто в качестве наполнителя используется нитробензол, обладающий хорошим пропусканием в области 0,4...2,1 мкм. Однако потери в поляризаторе (свыше 50% ), на отражение и другие потери приводят к тому, что общее пропускание такого модулятора обычно не превышает 15% . Апертура ячейки Керра определяется в основном расстоянием между пластинами и их конфигурацией; ее предельное значение составляет 1:4 при й = 1...2 мм. Для создания большой Глава 9. Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах глубины модуляции к пластинам приходится прикладывать большие напряжения (до десятков киловольт), что усложняет блок питания модулятора и увеличивает потребляемую мощность до десятков и даже сотен ватт. Кроме квадратичного электрооптического эффекта Керра для модуляции потока используется и линейный алектрооптический аффект — эффект Поккельса, который заметно проявляется в ряде кристаллов (дигидрофосфаты калия К11Р и аммония А1)Р, сегнетозлектрические перовскиты — ниобат лития, танталат лития, ниобат бария-натрия, танталат-ниобат калия и др.).

Характеристики

Список файлов книги