Спектральные измерения в оптическом диапазоне с передачей анализируемых сигналов по оптическому волокну

• Автор: Калинин, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Введение
1. Спектральные измерения в оптическом диапазоне. Обзор методов анализа оптических спектров и технических средств спектроскопии

1.1 Принцип получения спектроскопической информации в оптическом

диапазоне

1.2 Характеристики оптических спектральных приборов

1.3 Сравнительный анализ оптических спектральных приборов

1.4 Обработка спектроскопической информации приборами на базе

акустооптических перестраиваемых фильтров

1.5 Состояние теории спектральных измерений в оптическом диапазоне

1.6 Выводы

2. Спектральная обработка оптических сигналов переданных по оптическому волокну

2.1 Принцип спектральной обработки анализируемых сигналов переданных
по оптическому волокну
2.2 Система передачи оптических сигналов по оптическому волокну и ее характеристики
2.3 Процедура оптического согласования
2.4 Оптический спектральный прибор на базе акустооптического
перестраиваемого фильтра
2.5 Процессы фото детектирования, управления и синхронизации
2.6 Выводы
3. Оптическая система передачи анализируемых сигналов по оптическому волокну. Результаты теоретического исследования
I 3.1 Анализ процедуры ввода оптического излучения в оптическое волокно
3.2 Анализ процесса вывода оптического излучения из оптического волокна
3.3 Энергетическая передаточная характеристика оптического волокна
3.4 Процедура коррекции неравномерности сквозной энергетической частотной характеристики оптического тракта измерительной системы
3.5 Выводы
4 Элементы теории оптического спектрального прибора, выполненного на базе акустооптического перестраиваемого фильтра
4.1 Анализ работы оптического спектрального прибора на базе акустооптического перестраиваемого фильтра
4.2 Динамика взаимодействия спектрального прибора с анализируемым сигналом
4.3 Аппаратная функция оптического спектрального прибора, выполненного на базе акустооптического перестраиваемого фильтра, при различных видах управляющих сигналов
4.4 Энергетический интеграл суперпозиции при управляющем ступенчато частотномодулированном сигнале с длинными элементарными импульсами
4.5 Энергетический интеграл суперпозиции при управляющем линейно частотномодулированном сигнале
4.6 Прохождение гармонизуемого случайного процесса через оптический спектральный прибор на базе акустооптического перестраиваемого фильтра
4.7 Свойства оценки аппаратурного энергетического спектра оптического излучения
4.8 Выводы
5 Лабораторный макет спектральной аппаратуры оптического диапазона с передачей анализируемых сигналов по оптическому волокну и результаты его экспериментального исследования
5.1 Результат экспериментального исследования процедуры ввода оптического излучения в оптическое волокно
5.2 Практическая реализация акустооптического перестраиваемого фильтра
Обозначения и сокращения
ЛЧМ линейно частотномодулированный
СЧМ ступенчато частотномодулированный
АО акустооптический
АОМ акустооптический модулятор
АОПФ акустооптический перестраиваемый фильтр
АФ аппаратная функция
ОВ оптическое волокно
ОН оптическое излучение
СП спектральный прибор
ЭЧХ энергетическая частотная характеристика
ГПВЯ гильбертово пространство с воспроизводящими ядрами.
5.3 Результаты экспериментального исследования энергетических аппаратных функций
5.4 Результаты экспериментального исследования спектра излучения лампы накаливания
5.5 Выводы
Приложение 1. Чувствительность системы измерения оптических спектров с
передачей анализируемых сигналов по оптическому волокну
Приложение 2. Комплексная аппаратная функция оптического спектрального
прибора на базе аку стооптического перестраиваемого фильтра при
управляющем ступенчато частотномодулированном сигнале с короткими
элементарными импульсами
Заключение
Список использованных источников


В настоящее время наиболее подходящими СП в составе предлагаемой спектральной аппаратуры следует признать оптические СП, выполненные на базе АОПФ . Только такие оптические СП позволяют в процессе спектральных измерений решить задач додетекторной коррекции частотной характеристики оптического тракта всей измерительной системы в целом и выполнить спектральную обработку оптических сигналов по заданной программе. Исследование и разработка предлагаемой в данной диссертационной работе спектральной аппаратуры оптического диапазона с передачей анализируемых сигналов по ОВ лежит в русле дальнейшего развития и совершенствования теории и техники оптической спектроскопии, что подчеркивает актуальность, проводимых в работе исследований. Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка спектральной аппаратуры оптического диапазона, исключающей непосредственный контакт оптического СП с полем излучения источника. Предложить принцип построения спектральной аппаратуры оптического диапазона, с помощью которого возможно проведение спектральных измерений оптических сигналов таких источников, непосредственный контакт с полем излучения которых СП либо невозможен, либо нежелателен. Разработать оптическую систему передачи анализируемых сигналов к спектральному прибору и теоретически исследовать ее характеристики. Теоретически исследовать спектральную обработку оптических сигналов спектральным прибором, выполненным на базе акустооптичсского перестраиваемого фильтра. Предложить и исследовать метод коррекции частотных характеристик оптической системы передачи анализируемых сигналов по оптическому волокну и акустооптичсского взаимодействия. Разработать лабораторный макет спектральной аппаратуры оптического диапазона с передачей анализируемых сигналов по оптическому волокну и экспериментально исследовать его характеристики. Методы решения задач. При выполнении оптических измерений, в том числе спектроскопических, характерно применение энергетических величин . В этом контексте решается задача анализа процедуры ввода ОИ в ОВ и передачи ОИ на вход СП. Окончательный результат спектральных измерений также приводится к энергетическим спектральным функциям. Исследуются два аспекта работы оптического СП на базе АОПФ в рамках первого из них оптический СП рассматривается как детерминированная линейная система под детерминированным воздействием, а в рамках второго как детерминированная линейная система под стохастическим воздействием. Детерминистическое описание оптического СП на базе АОПФ опирается на методы общей теории систем , теории линейных систем и теории сигналов, теории акустооптического взаимодействия и элсктрооптические аналогии . АФ . При этом согласно представлениям теоретической радиотехники, первоначально рассматривается обработка оптическим СП комплексных спектров, что согласуется с принципами решения дифракционных задач. Окончательный результат спектральных измерений выражается линейным интегральным оператором, связывающим энергетические спектральные функции на выходе и входе оптического СП. Используемый математический аппарат включает методы теории возмущений , теории целых функций , теории гильбертовых пространств с воспроизводящими ядрами . Стохастическое описание оптического СП на базе АОПФ опирается на результаты детерминистического аспекта и на методы теории случайных процессов . Моделью анализируемого сигнала является гаусовский гармонизуемый случайный эргодический процесс. Предложен новый принцип построения спектральной аппаратуры оптического диапазона с передачей анализируемых сигналов по ОВ, позволяющий выполнять анализ спектров оптических сигналов, исключая непосредственный контакт СП с полем излучения источников. Выведены аналитические выражения информационных потерь, возникающих в процессе ввода ОИ в ОВ, в зависимости от частоты ОН. Развита теория оптического СП на базе АОПФ, опирающаяся на методы теории возмущений, теории целых функций и теории ГПВЯ. Получены аналитические выражения, описывающие алгоритм спектральной обработки оптических сигналов в пространствах комплекснозначных и энергетических спектральных функций.