1.3. Акустооптические корреляторы с временным интегрированием (аокви)

В акустооптических корреляторах с временным интегрированием (АОКВИ) корреляционный интеграл формируется непосредственно во времени, что физически выполняется путем накопления электрического заряда на емкостях, соединенных с фоточувствительными p-n переходами в интегральном исполнении. Из таких элементарных ячеек строятся структуры приборов с зарядовой связью (ПЗС), образующие ФП линейного или матричного типов, на которые проецируется световое распределение, модулированное подлежащими корреляции электрическими сигналами. Накопленные в элементах линейки или матрицы ПЗС заряды считываются с помощью электронной схемы управления и преобразуются во временной электрический сигнал. При этом время накопления определяется электрофизическими свойствами твердотельных компонентов микроэлектроники и в настоящее время достигает десятков и более миллисекунд. АОКВИ реализуют два основных алгоритма получения корреляционного интеграла: прямой и косвенный.

1.3.1. Видеочастотный аокви

Прямой алгоритм. Этот алгоритм предусматривает формирование корреляционного интеграла согласно его определению, для чего интенсивность света последовательно модулируется коррелируемыми сигналами, а результирующее световое поле проектируется на ФП в виде линейки ПЗС, который выполняет операцию временного интегрирования. На рис.1.18 показана схема АОКВИ этого типа.

Рис. 1.18. Акустооптический коррелятор с временным интегрированием

на основе линейной модуляции интенсивности света

Интенсивность излучения квазиточечного (например, полупроводникового инжекционного лазера) модулируется сигналом в сумме с постоянным смещением, так что интенсивность коллимированного светового пучка, падающего на АОМ, есть

.

АОМ работает в режиме дифракции Брэгга на линейном участке модуляционной характеристики (см. рис. 3.6), поэтому интенсивность дифрагировавшего на нем света пропорциональна амплитуде несущего колебания

.

Наконец, интенсивность дифрагировавшего света, падающего на ФП, пропорциональна произведению

,

и после накопления во времени на точечном ФП получается пространственное распределение заряда

.

В этом распределении имеется составляющая, пропорциональная интегралу

,

т.е. ВКФ, которая расположена на пьедестале. Из принципа работы данного АОКВИ следует, что он эффективен только при обработке видеосигналов, поэтому его уместно называть видеочастотным АОКВИ с линейной модуляцией интенсивности света. Поскольку, как и всякий коррелятор, АОКВИ не инвариантен к моменту прихода входного сигнала, важной его характеристикой является интервал допустимой относительной задержки коррелируемых радиосигналов. В рассматриваемой схеме АОКВИ этот интервал равен временной апертуре АОМ. На рис.1.19 приведена схема видеочастотного АОКВИ с линейной модуляцией интенсивности света, построенная на двух АОМ.

Рис.1.19. Модифицированная схема АОКВИ с линейной модуляцией

интенсивности света

В этой схеме оба АОМ со встречно направленными акустическими пучками возбуждаются через амплитудные модуляторы сигналами и и работают в режиме дифракции Брэгга на линейном участке модуляционной характеристики. За счет надлежащей ориентации звукопроводов относительно друг друга и падающего на них светового потока осуществляется последовательная дифракция согласно схеме рис.3.9б. По причине встречного распространения акустических пучков в этой схеме АОКВИ вдвое по сравнению с предыдущей схемой увеличивается интервал допустимых относительных задержек во времени сигналов и . В данной схеме АОК он равен удвоенной временной апертуре АОМ.

Косвенный алгоритм формирования корреляционного интеграла заключается в следующем. На поверхность ФП проектируется сумма световых полей модулированных коррелируемыми сигналами. Интенсивность суммарного поля будет содержать составляющую пропорциональную произведению сигналов, которая при интегрировании по времени формирует ВКФ.