Акустооптические перестраиваемые фильтры в устройствах спектрального анализа оптических сигналов

• Автор: Зайцев, Алексей Константинович
• Шифр специальности: 05.12.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание:
Введение
Глава 1. Обзор методов анализа и устройств обработки
оптических сигналов
1.1 Традиционные спектральные приборы
1.2 Акустооптические перестраиваемые фильтры.
Исторический обзор
1.3 Критерии сравнения спектральных приборов
1.4 Достоинства акустооптических спектрометров
1.5 Области применения АОПФ
Глава 2. Режимы акустооптического взаимодействия в спектральных приборах
2.1 Режим взаимодействия Рамана-Ната
2.2 Брэгговский режим взаимодействия
2.3 Использование селективности взаимодействия
2.4 Взаимодействие в анизотропной среде
2.5 Коллинеарное АО взаимодействие
2.6 Режимы квазиколлинеарного АО взаимодействия
2.7 Широкоапертурная геометрия взаимодействия
2.8 Выводы
Глава 3. Анализ работы спектрометра на базе акустооптического перестраиваемого фильтра
3.1 Взаимодействие плоских волн
3.2 ЛЧМ управляющее воздействие
3.3 Случайное оптическое воздействие
3.4 Выводы 88 Глава 4. Исследование методов реализации спектрального
отклика с малым уровнем боковых лепестков

4.1 Автоколлимационная схема включения АО ячейки
4.2 Использование планарного и объемного механизмов фильтрации в одном устройстве
4.3 Методы реализации взвешивания
4.4 Выводы
Глава 5. Выравнивание разрешающей способности
5.1 Выбор размера выходной диафрагмы в планарном спектрометре
5.2 Использование управляющего сигнала специальной
формы
5.3 Выводы
Заключение
Приложение. Макет высокочувствительного спектрометра
Список используемой литературы

Введение
Актуальность темы. В последние годы методы оптической обработки информации активно внедряются в различные области науки и техники. Гигантская информационная емкость является одной из причин широкого использования оптических сигналов.
Среди разнообразных методов оптической обработки информации особое место занимают спектроскопические методы, использующие различные спектральные приборы для исследования спектров излучения, поглощения, отражения, флуоресценции и других. На основании изучения этих спектров возможно получение информации как о физических процессах в источнике излучения, так и о свойствах той среды, через которую распространяется излучение. Например, исследования спектров поглощения веществ позволяют определять их химический состав, агрегатное состояние, температуру, давление и другие факторы.
Спектральный анализ отличает высокая точность (уступает только химическому анализу) и высокая оперативность. Возможность исследования изменения спектра, которое происходит при переходе из одного агрегатного состояния вещества в другое, при растворении, изменении температуры, давления, позволяет судить о величине и характере межмолекулярных взаимодействий.
В технике спектроскопии используются различные физические принципы преобразования сложного излучения с целью изучения данных о спектральном составе этого излучения. Акустооптика [1-8] -наука относительно новая, и спектральные приборы на акустооптических (АО) элементах появились сравнительно недавно. Сравнительный анализ показывает, что они по многим параметрам превосходят традиционные устройства.

При этом следует иметь ввиду, что распределение интенсивности дифрагированной волны в фокальной плоскости выходной линзы имеет форму
Следовательно, это дает возможность поместить диафрагму размером с1<ХтпР/В в определенную точку фокальной плоскости (Рис.2.4), зафиксировав тем самым произведение Я/ , и изменяя частоту управляющего сигнала /(1) осуществить сканирование спектра оптического сигнала по длине волны Л. Сигнал фотоприемника даст информацию об энергетическом спектре падающего света как функции времени.
Разрешающая сила К такой системы, как и в случае дифракции Рамана-Ната, в значительной степени зависит от размера диафрагмы и определяется числом штрихов дифракционной решетки
Очевидно, иго разрешение такой системы не постоянно в диапазоне изменения длин волн и квадратично зависит от длины волны
и для улучшения разрешающей способности необходимо увеличивать размер оптической апертуры ячейки I).
Как уже отмечалось, Брэгговская дифракция принципиально позволяет достигать близкой к 100% эффективности при т)1 л/2
Проанализируем, каким образом практически достигается высокая эффективность дифракции. Так, М2 - параметр среды акустооптического взаимодействия, увеличение акустической
(2.2.5)
дЛ=Х2/(Ояіп0ь),
(2.2.7)