Зеркально-линзовые системы

Эти системы обладают большими возможностями коррекции параметров, так как добавляется показатель преломления линзовой системы и дисперсия прозрачности материала линзы. Прозрачные материалы линз можно использовать в качестве фильтров, ограничивающих рабочую полосу длин волн потока излучения.

Рис. 4. Зеркально - линзовые оптические системы

Оптические системы с конденсором

Конденсор целесообразно ставить в фокальной плоскости объектива, но так как в фокальной плоскости устанавливается растр анализатора изображения, то конденсор нужно ставить в непосредственной близости от растра анализатора.

В схемах с конденсором можно применять как линзовые, так и зеркальные объективы. В ИК приборах наиболее перспективен зеркально-линзовый вариант.

Для оценки положения конденсора на оптической оси используют уравнение Ньютона zz'=-(f')². Заменяя в уравнении z и z' через известные расстояния (рис. 8.3, б), найдем расстояние от плоскости H_k конденсора до фотодетектора a'=f_k(f'+ +f'_k)/(f'+). Действующее отверстие конденсора одновременно выполняет и роль полевой диафрагмы, поэтому оно должно пропускать весь приходящий на него поток излучения в пределах угла w. Следовательно, диаметр D_k конденсора можно выбрать воспользовавшись формулой D_k=2(f'+f_k'+)tgw+(f_k'+)(D/f') . Если фотодетектор установить в выходном зрачке оптической системы, то размеры его чувствительной площадки будут минимальными и равными D_п = D a'/(f'+f_k'+).

Тема 11. Фотоприемное устройство ОЭС. Структура фотоприемного устройства назначение элементов и их параметры, (приемник излучения, входная цепь, усилитель) расчет, требования. Основные типы цепей включения фотодетектора и цепей связи, выражения для комплексной амплитуды сигнала на выходе предусилителя ФПУ.

Фотоприемное устройство (ФПУ)

Электронный тракт ОЭП состоит из двух основных звеньев: фотоприемного устройства (ФПУ) и усилителя. Фотоприемное усройство предназначено для преобразования оптического сигнала в электрический, согласования фотодетектора с источником питания и электронным трактом. Функциональная схема ФПУ показана на рис. и состоит из фотодетектора и входной цепи, которая в свою очередь может быть представлена цепью включения и цепью связи.

Рис.1. Функциональная схема фотоприемного устройства

Если предположить, что на входе фотодетектора действует поток излучения с комплексной величиной , то реакцией фотоприемного устройства на входное воздействие будет напряжение на выходе входной цепи c комплексной амплитудой . Следовательно, крутизна преобразования ФПУ, определяемая отношением реакции ФПУ к входному воздействию, будет представляться формулой

(1)

в которой S_ФПУ =  S_ФПУ- амплитудная, а  =(-) – фазовая характеристики фотоприемного устройства.

Фотодетектор. В силу многообразия фотопреобразующих элементов целесообразно сигнал на выходе фотодетектора представлять в виде некоторого обобщенного сигнала u', который в зависимости от типа фотодетектора, может быть либо комплексной амплитудой ЭДС (термоэлемент, фотовольтаический полупроводниковый приемник и т.п.), либо комплексной амплитудой тока (фотоэлемент, фотоумножитель и т.п.), либо комплексной величиной изменения сопротивления (фоторезистор, болометр и т.п.).

Входная цепь. В составе входной цепи можно выделить цепь включения, предназначенную для преобразования обобщенного сигнала u', вырабатываемого фотодетектором из потока излучения в электрическое напряжение и задания статического режима фотодетектора и цепь связи служащую для развязки режимов работы фотодетектора и предусилителя, что исключает их взаимное влияние по постоянному току. Коэффициент передачи входной цепи определяется отношением напряжения на ее выходе u_с к сигналу, создаваемому фотодетектором, на ее входе , а относительная амплитудно-частотная характеристика может быть представлена в виде .

Цепь включения. Обеспечивает вторичное преобразование потока излучения в электрическое напряжение, которое в режиме холостого хода (при отсутствии нагрузки) совпадает с обобщенным сигналом. Обычно, в процессе анализа фотоприемного устройства цепь включения заменяется эквивалентной схемой содержащей соответствующий фотодетектору эквивалентный генератор и внутреннее сопротивление. Цепь включения можно характеризовать крутизной преобразования .

Цепь связи. Обеспечивает связь фотодетектора с электронным трактом и преобразует напряжение, возникающее на нагрузке фотодетектора в напряжение на выходе фотоприемного устройства. Различают емкостную, индуктивную и потенциометрическую связи представленные на рис.2.

Рис.2. Принципиальные электрические схемы цепей связи

Емкостная связь обеспечивает разделение цепи включения фотодетектора и предусилителя по постоянному току, что исключает влияние режимов работы этих цепей друг на друга, дает возможность осуществить питание этих цепей от различных источников, так как иногда для питания фотодетектора используются источники с повышенным напряжением.

Индуктивная цепь обеспечивает связь фотодетектора с предусилителем через трансформатор связи, используется часто для связи фотодетекторов с малым внутренним сопротивлением в высокочастотных трактах.

Потенциометрическая связь не исключает взаимных влияний цепей на режимы по постоянному току, однако обеспечивает передачу постоянной составляющей тока фотодетектора в электронный тракт.