1.3.3. Радиочастотные квадратурные аокви

В радиочастотном АОКВИ на встречных акустических пучках появление пространственной несущей в распределении заряда вдоль линейки ПЗС обусловлено неколлинеарностью сигнальных световых пучков, интерферирующих в выходной плоскости процессора. Очевидно, что если так организовать АОВ, чтобы после дифракции световые пучки были бы коллинеарны, то пространственная несущая в распределении заряда исчезнет. Эти соображения приводят к схеме АОКВИ со скрещенными световыми пучками. На рис.1.23 показан ход световых лучей в таком процессоре для случая АОМ, работающих в режиме дифракции Рамана-Ната, причем не изображены лучи, испытавшие последовательную дифракцию.

Рис.1.23. Лучевая картина дифракции света в радиочастотном АОКВИ со

скрещенными световыми пучками.

Оптическая схема АОКВИ остается такой же, как на рис.1.20 с двумя отличиями: освещение АОМ осуществляется парой скрещенных коллимированных световых пучков в соответствии с рис1.21; производится фильтрация приосевой области пространственных частот линзы Л1 диафрагмой Д (рис.1.23). При этом на ФП интерферируют две пары коллинеарных световых волн 13 и 24 с близкими частотными сдвигами ( ), которые, как показано выше, участвуют в формировании ВКФ.

Проведем формальный анализ работы АОКВИ со скрещенными световыми пучками. Пусть АОМ1 и АОМ2 возбуждаются сигналами вида (1.36), причем для общности примем, что сигналы имеют близкие, но, вообще говоря, отличные несущие частоты и . Будем считать, что апертуры АОМ освещаются скрещенными коллимированными световыми пучками, направленными под углами к оптической оси, причем , где длина акустической волны, соответствующая средней частоте . Тогда комплексная амплитуда светового поля во входной плоскости АОМ1 будет

. (1.38)

С учетом (1.38) и фильтрации, осуществляемой в оптической схеме процессора, запишем выражение для светового поля в плоскости ФП:

Образовав интенсивность света на ФП и исключив из нее составляющую, изменяющуюся с суммарной частотой , запишем выражение для накопленного заряда:

,(1.39)

где коэффициент пропорциональности, волновые числа акустических волн, соответствующих сигналам и . Первые два слагаемых образуют зарядовый пьедестал, а третье слагаемое содержит комплексную огибающую взаимной функции неопределенности радиосигналов и .

Особый интерес представляет частный случай обработки радиосигналов с одинаковой несущей частотой , при которой обеспечено пространственное согласование входных световых пучков и акустических волн, т.е. выполнено условие , означающее равенство углов падения и дифракции световых волн на акустической волне с несущей частотой . Физически понятно, а из (1.39) видно, что в этом случае пространственная несущая не образуется, а результат временного интегрирования описывается выражением

, (1.40)

где по-прежнему энергии сигналов , а  ВКФ их комплексных огибающих. Для получения полной информации о комплексной огибающей ВКФ необходимо сформировать ее мнимую часть, в противном случае результат будет зависеть от неизвестной фазы . С этой целью необходимо организовать квадратурный канал коррелятора. В простейшем случае это можно осуществить с помощью широкополосного электрического фазовращателя на , преобразующем один из коррелируемых сигналов. Полная схема квадратурного АОКВИ со скрещенными световыми пучками показана на рис.1.24 и представляет собой, по существу, два идентичных канала, разнесенных вдоль вертикальной оси .

Рис.1.24. Квадратурный АОКВИ со скрещенными световыми пучками

Пара скрещенных световых пучков создается призменным расщепителем. Фазовращатель позволяет квадратурно дополнить сигнал , т.е. образовать сигнал .

Тогда комплексная огибающая сигнала заменится на и распределение накопленного заряда примет вид

. (1.41)

Имея на соответствующих выходах квадратурного АОКВИ распределения зарядов (1.40) и (1.41), легко сформировать сигнал, пропорциональный модулю комплексной огибающей ВКФ, содержащий необходимую информацию в наиболее удобной форме.

Можно указать альтернативный вариант организации квадратурного канала, основанный на непосредственном воздействии на параметры светового пучка. Если в каком-либо из двух каналов квадратурного АОКВИ (рис.1.24) на пути одного из световых пучков поместить четвертьволновую пластинку, вносящую 90градусный фазовый сдвиг в дифрагировавшие световые волны с номерами 1 и 4 (рис.1.23), то в результате их биений с волнами 3 и 2 соответственно сформируется требуемая компонента .

С практической точки зрения важна возможность работы АОКВИ со скрещенными световыми пучками в режиме дифракции Брэгга. На рис.3.27 приведена геометрия АОВ скрещенных световых пучков со встречными акустическими пучками, которая обеспечивает формирование двух коллинеарных световых волн с одинаковым частотным сдвигом, необходимых для получения ВКФ.

Рис. 1.25. Геометрия акустооптического взаимодействия скрещенных

световых волн со встречными акустическими волнами

в режиме дифракции Брэгга