О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ОПОРНОГО СИГНАЛА В ГОМОДИННОМ АКУСТООПТИЧЕСКОМ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРЕ

Введение. Для работы гомодинного акустооптического спектроанализатора необходимо организовать опорный оптический канал. Сигнал в этом канале должен обеспечивать равномерную засветку по всей области пространственных частот. В общем случае можно рассматривать работу спектроанализатора с фотоприемником мгновенного действия и фотоприемником с накоплением. В последнем случае сигнал в опорном канале предлагается формировать в виде периодической последовательности широкополосных импульсов.
Цель работы. Анализ работы спектроанализатора с периодическим опорным сигналом.
Материалы и методы. Анализ основан на выводе математического выражения, описывающего влияние структуры опорного сигнала на выходной сигнал спектроанализатора для случаев применения фотоприемника мгновенного действия и фотоприемника с накоплением.
Результаты. Показано, что для спектроанализатора с фотоприемником мгновенного действия периодичность опорного сигнала не приводит к ухудшению характеристик. Однако такой вариант при большом количестве точек разрешения в частотной области нецелесообразен с практической точки зрения, так как требует параллельной обработки сигнала каждого фотоприемника трактом с фильтрацией, усилением и оцифровкой. При использовании фотоприемника с накоплением процесс накопления заряда приводит к формированию дискретной сетки частот, что означает наличие пропусков сигналов по частоте. Установлено, что избежать этого можно, выбирая время накопления, равное минимальному среди значений временной апертуры акустооптического модулятора и периода сигнала. Реализация такого варианта на практике либо невозможна на современных фотоприемниках с накоплением, либо приводит к наличию пропусков по частоте или времени.
Заключение. Для обеспечения режима реального времени в гомодинном акустооптическом спектроанализаторе опорный сигнал должен быть либо непериодическим, что ставит вопрос о синтезе подходящего сигнала, либо необходимо использовать фотоприемник мгновенного действия в виде линейки фотодиодов.

1. Vander L. A. Optical signal processing. New York: Wiley Interscience, 2005. 604 p.

2. Wilby W. A., Gatenby P. V. Theoretical study of the interferometric bragg-cell spectrum analyser // IEE Proceedings J – Optoelectronics. 1986. Vol. 133, iss. 1. P. 47– 59. doi: 10.1049/ip-j.1986.0007

3. A 3 GHz instantaneous bandwidth AcoustoOptical spectrometer with 1 MHz resolution / M. Olbrich, V. Mittenzwei, O. Siebertz, F. Schmulling, R. Schieder // 18th Int. Symp. on Space Terahertz Technology. March, 21–23, 2007, Pasadena, CL, USA. P. 231–235.

4. Saleh B. E. A., Teich M. C. Fundamentals of photonics. New York: John Wiley & Sons, 1991. 947 p.

5. Vander L. A. Interferometric spectrum analyzer // App. Opt. 1981. Vol. 20, № 16. P. 2770–2779. doi: 10.1364/AO.20.002770

6. Interferometric Bragg cell spectrum analyzer / M. L. Shah, E. H. Young, L. A. Vander, M. Hamilton // 1981 Ultrasonics Symp. 14–16 Oct. 1981, Chicago, IL, USA. Piscataway: IEEE, 1981. P. 743–746. doi: 10.1109/ULTSYM. 1981.197720

7. Wideband interferometric acousto-optic Bragg cell spectrum analyser / M. L. Shah, J. R. Teague, R. V. Belfatto, D. W. Thomson, E. H. Young // Proc. Ultrasonics Symp. 14–16 Oct. 1981, Chicago, IL, USA. Piscataway: IEEE, 1981. P. 740–742. doi: 10.1109/ULTSYM.1981.197719

8. Грачев С. В., Рогов А. Н., Ушаков В. Н. Гомодинный акустооптический анализатор спектра с пространственным и временным интегрированием // Радиотехника. 2003. Вып. 4. С. 23–28.

9. Аронов Л. А., Ушаков В. Н. Гомодинный акустооптический спектроанализатор с ЛЧМ-импульсом в качестве опорного сигнала // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2013. № 5. С. 59–65.

10. Аронов Л. А., Ушаков В. Н. Гомодинный акустооптический спектроанализатор с непрерывным бинарным фазоманипулированным радиосигналом в качестве опорного сигнала // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2014. № 6. С. 13–16.

11. Acousto-optic signal processing: theory and implementation / ed. by N. J. Berg, J. M. Pelligrino. New York: Marcel Dekker, inc, 1996. 580 p.

12. Балакший В. И., Парыгин В. Н., Чирков Л. Е. Физические основы акустооптики. М.: Радио и связь, 1985. 279 с.

13. Goodman J. W. Introduction to Fourier Optics. New York: McGRAW-Hill, 2017. 456 p.

14. The property of crystal technology. URL: https://goochandhousego.com/wp-content/uploads/2013/12/4200_UV_97_002890_02_Rev_A.pdf (дата обращения 21.05.2019).

15. CCD area image sensor S12101. URL: https://www. hamamatsu.com/resources/pdf/ ssd/s12101_kmpd1176e.pdf (дата обращения 02.04.2019).

16. IT-L7-04096 4K trilinear RDB CMOS. URL: https://www.teledynedalsa.com/en/products/imaging/image-sensors/it-l7-04096-4k-trilinear-rgb-cmos/ (дата обращения 02.04.2019).

17. Аронов Л. А., Ушаков В. Н. Метод формирования квадратурных компонентов спектра в гомодинном акустооптическом спектроанализаторе // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2019. Т. 22, № 2. С. 53–61. doi: 10.32603/1993-8985-2019-22-2-53-61

18. Автоматизированный акустооптический спектрометр-фазометр с цифровой обработкой двумерного светового распределения / Ю. В. Егоров, Ю. С. Дмитриев, В. М. Дернов, С. В. Грачев, А. Ю. Одинцов, И. А. Круглов, Б. В. Федоров // Акустооптические устройства обработки информации: cб. науч. тр. / ФТИ. Л., 1989. С. 73–77.

19. Photodiode arrays with amplifiers. URL: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/s11865-64g_etc_kmpd1135e.pdf (дата обращения 02.04.2019).

20. IT-K1-16480 16K Single Line Monochrome CMOS. URL: https://www.teledynedalsa.com/en/products/imaging/image-sensors/it-k1-16480-16k-single-line-monochromecmos/ (дата обращения 02.04.2019)