Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники (1988) (1151949), страница 79
Текст из файла (страница 79)
яккзт сзкелвтз; НП ввпрввкекке аваетз «виолета АН СССР в. Конкретные параметры ее: Е = 630 см;. т = 42 нс; 0 = 1,5'. Достоинством этой установки н методики является удачное совмещение объекта неследованнй — лазерной вспышки о ннструментом ее исследования — этим же излучением, используемым для получення голограммы. Голографическая система визуализации взлетно-посадочной полосы (ВПП . ( ПП). Эта система является примером получения объемного нзображення аэропорта посадкн в условнях плохой метеорологической видимости (рна. 16.7).
Изображение ВПП, заранее записанное на голограмме У, воспронзводится в помощью газового лазера 4, расположенного на главной оптической осн системы телеобъектив — голограмма. Оптическая снстема б служит для расфокуснровкн излучения лазера. Голограмма размещена в кардановом подвесе 8 для имитации угловых положений самолета относительно ВПП (углы Т, 0, Ч'). Изменение размеров изображення ВПП в соответствии о изменением дальности до нее производится взаимным перемещением оптических элементов панхроматнческого телеобъектива в имитаторе дальности 7, 3.
Зеркало б, помещенное в кардановый подвес, прн поворотах имитирует углы рыскания Ч'. Сфорсам мнрованное изображение ВПП с учетом линейных угловых отклоне й » з ач олета н изменения дальности 0 до ВПП проецируется на полу р р чный экран 2 коллнматором 7, размещенным так, что голограмма У находится в его фокальной плоскости. *СмлЗей ель А. Н, О ванна плавны/ — Л„1977,— С 222, * .: д А. Н,, Остр о вски я Г. В.
Лазерные методы исследо- 332 Как показывают расчеты, для самолета типа Ту-154 в сложных метеоусловиях посадки точность управления с использованием системы визуализации, имеющей передаточную функцию ((7, (р), приближается к точности автоматического управления, так что прн ширине полосы пропускання системы ш, = 10...12 рад/с интегральная квадратичная ошибка обработки заданной программы для угла наклона глиссады Огл = 2,5' составляет Ар (!) = (0,3...0,2) 10 ' рад/с. Прн этом средннй квадрат ошибки, вйзванной турбулентностью атмосферы н ремнантой пилота, у, '(/) = (0,15...0,2) 10 ' рад/с, прячем основная доля средней квадратической ошибки вносится ремнантой пилота 161. В заключение приведем пример записи матрицы голограмм. Для записи качественных голограмм необходимо, чтобы лазер имел достаточную длину когерентности 1„г н был настроен на основную моду ТЕн, 1.
Определяем необходимую длину когерентности /кег )~0/А~"' где кз 0,6328 мкм — длина волны излучения гелий-неонового лазера', Ы = 2 ° 1О мкм — спектральная ширина излучения (иа уровне 0,6). 2. Необходимая мощность лазера на элементе матрицы голограммы 1! г Рвыктевт/(А/кпг)' При рекомендуемых значениях Р „100 мВт, г, вв О,! (козффициеит пропуска- ния оптической схемы), Ч, ж 0,01 (к. п. д. отбеленной голограммы), /у' = 1000 (коли. честно элементов в матрице голограмм) Р,„м 1 мВт. Диаметр луча лазера — около 0,2 см, расходнмость — 3...6'. 3. Тонкая структура интерференционной картины, закрепляемой на голограмме, заставляет исследователей применять фотоматериалы с высоким пространственным разрешением — не менее 1000 линий/мм.
Это пленка типа «469 Р Кода)«» с разреше. нием м 2000 линий/мм, пленки АПРА-8Е76 и «Микрат-Б» с разрешением ° 3000 ли. нийlмм. Для получения разрешающей снособиости ° 2000...3000 линий/ мм на фотоэмуль- сии типа «Микрат» голограмму рекомендуется отбелнвать. В этом случае ее дифрак- ционная эффективность становится выше, чем обычной неотбеленной голограммы. Процесс отбеливания производится химическим способом в растворе одной части хло. рида ртути и десяти частей дистиллированной воды в течение !6 мин. Глава 17.
ОПТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССОРЫ И ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА 17.1. Принципы проектирования оптических вычиспитепьных устройств Появление оптических вычислительных устройств (оптнческнх процессоров) вызвано тем, что стандартные ЭВМ с трудом справляются со стремительно растущим объемом вычислительных операций. Процесе обновления машинного парка повторяется примерно через каждые 6...10 лет н разработчики ЭВМ постоянно ищут новые пути увеличения скорости вычислительных операций.
Повышение быстродействия ЭВМ на несколько порядков эквивалентно созданню вычислителей на новых принципах. Работая над усовершенствояаннем методов программнровання, совершенствуя логическую структуру процессоров, вводя прин- 333 ципиально-новые технические решения, можно создавать процессоры нового поколения. П ри использовании лазеров в вычислительной технике последнее обстоятельство наиболее полным и существенным образом дает возможность создать вычислительные устройства «следующего поколения».
Оптоэлектронные цепи позволяют не только передавать информацию, заданную когерентным лазерным излучением, но и эффективно об абатыв вать ее, что успешно разрешает многие затруднения классической о рарадиоэлектроники. Лазерное излучение обеспечивает быстродействие вычислительных информационных систем, недостижимое иными техническими путями. Оптические колебания соответствуют диапазону частот то = 1О"...10" Гц, что в свою очередь определяется временным интервалом квантовых процессов в атомах и молекулах активных сред лазеров с временем когерентности т, 2п/Аю (см.
и. 3.3). Оптоэлектронные вычислительные системы, построенные на основе двухмерного представления функций в виде плоскостных изображений, дают возможность последовательной и параллельной обрботки раба ки больших массивов информации. Достигается огромная информационная емкость двухмерных оптических сигналов, пропорциональная площади элементарного участка изображения (1/)) )', где ))и = = с/та = 0,48...1 мкм. Например, рассчитано, что одна голограмма размерами 24 Х 24 см' с разрешением 1000 штрихов/мм содержит информацию, эквивалентную магнитной ленте, которую необходимо воспроизводить 10' ч [2). Аналогично решается проблема многоканальности, Пространственное уплотнение сотни тысяч каналов — реальность оптоэлектроники сегодняшнего дня.
П ана ринципиальной математической основой построения оптиче к ческих об а лотовых вычислительных устройств являются интегральные р зования [1, 22») свертка, функция корреляции, преобразование преФурье, а для дискретных оптоэлектронных процессоров — преобразования Уолша и матрицы Адамара [1]. Рассмотрим это на конкретных примерах.
В ажным свойством обладает тонкая сферическая собирающая линза. Она идеально просто выполняет пространственно-частотное двухмерное ч к" преобразование Фурье (рис. 17.1, а). Для выполнения этой матема " математиес ои операции в радиоэлектронике используют сложные спектроанализаторы либо дорогие цифровые ЭВМ.
Допустим, что транспарант (маска) с коэффициентом пропускания то (х, у) освещается квазимонохроматическим излучением с плоским волновым фронтом Е, ехр ( — /ю/). Требуется определить распределение комплексной амплитуды Е/ (хб у/) дифрагированной волны в задней фокальной плоскости линзы И, 2, 18». Пренебрегая толщиной линзы и считая, что при распространении волны от транспаранта до линзы и далее до задней фокальной плоскости справедливы дифракционные явления света, получаем:. ЕХ(хр пгт() со Ц то(х, д) ехр[ — /(ю х-»- юу)»б(хс»у = Е[ (, )) (17 1 лр) тй(к,р) трансла/щнтйг (кну)+ та(к,и)7 Рнс. 17.1.
Простейшая оптическая система, осуществляющая преобразований Фурье (и), оптический умножнтелть реализующий элементарную логическую функ. цию конъюнкции, (б) и оптический сумматор, реализующий элементарную логическую функцию дизъюнкции, (в); хоп — входная фокзльозя плоскость ля азы; ызо/ыр — выходная фокзльяея (спектральная) плоскость лпкзы; Н, Н' — глазные плоскостя тонкой сферпееской собпреющей линзы; б д пеРеднее к заднее фокуспые расстояяяя пензы где га = Еа/([)4') — амплитудно-фазовый множитель при / ю„= 2пх/ /()ьп/), юр — — 2пу/ /()ьв/) — пространственные частоты, связанные с координатамй х/, у/ в плоскости изображения; ))и — длина волны лазерного излучения; /, /' — соответственно переднее и заднее фокусные расстояния линзы. Таким образом, если транспарант, на котором в виде амплитудного распределения пропускания излучения т, (х, у) задана какая-либо функция, помещен в переднюю фокальную плоскость линзы, то в плоскости изображения с точностью до постоянного множителя Ео/(/7)е/г)' получается Фурье-образ этой заданной функции.
Фурье-образ входного оптического сигнала существует в виде физически реального пространственного распределения комплексных амплитуд излучения. Это уникальное свойство линзы в сочетании с лазерным излучениейй широко применяется для пространственно-частотной согласованной 335 йтанюкайв)ивричггкиа гигиии -г рикибной аргкргроЧескйга сигиии 333 Рис. 17.2, Схема аналогового оптического вычислителя (о) и структурная схема оптозлектроиного гибридного процессора (б): ез Г лавер: 1 входной преобразователь («про»Же 8 елткчсская свстемз( 6 зка.
лизатср азсбражевая (выходкой сресбрззовзтезь1; бз 1 лазер; 8 — входной преобразователю 8 — бвблкстека слерзцвскимв фильтров; 6 матраца фотодисдсв; 6 — дисплей; 6 — цвфрсвечзтзющез устройство; 7 аиалсгсввк замять; 8 — цифровая память! Р— злектроиимй крсцессср( 10 — ккисвлекка; 11, 18 — преобразователи; 18 зздеокакзл; 16 матраца првемвкксв кзлучсикя; 16...17 ст сй сегласевавия; 18 дефлектор устрс стзз фильтрации (выделение нужного сигнала из совокупности сигналов н шумов), для анализа спектра информации, заданной лазерным нзлчением, многоканальной корреляции и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
