Применение лазеров в связи и локации
Информация - Радиоэлектроника
Другие материалы по предмету Радиоэлектроника
ции фронты двух световых лучей должны иметь одинаковую относительную фазу вдоль всего катода.
Блок-схема входной части супергетеродинного приемного устройства показана на рисунке 1.5. Устройство состоит из собирательной линзы 1 для приема излучения лазера, местного гетеродинного ОКГ 2, полупрозрачного зеркала 3, фотодетектора 4 и радиотракта 5.
Рисунок 1.5 - Супергетеродинный приемник оптического диапазона
Приемлемое требование для степени не параллельности двух пучков света, падающих на детектор, может быть записано в виде
где угол расхождения между двумя световыми пучками, длина волны несущих колебаний, D апертура собирающей оптики детектора.
Основным недостатком супергетеродинного приема является возможность приема помехи на зеркальной частоте, отличающейся от несущей на удвоенную промежуточную частоту.
Предлагается устройство для супергетеродинного приема оптического сигнала, содержащего, кроме несущей частоты, две боковые частоты верхнюю и нижнюю, в которых и заключена полезная информация. Таким образом, по зеркальному каналу вместо помехи приемник может принять одновременно два полезных сигнала. Блок-схема устройства показана на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6 - Супергетеродинный приемник со вспомогательными поднесущими
Устройство состоит из местного гетеродина - лазера 1, поляроидов 2, плоскость поляризации которых показана штриховкой, расщепителя луча 3 с полупрозрачным зеркалом 4, двух фотодетекторов 5, фазосдвигающей цепочки 6, выходного сумматора 7 и четвертьволновой пластинки 8, на которой стрелкой показано направление поляризации, соответствующей наибольшей скорости распространения волны. Входной луч через первый поляроид 2 попадает на смеситель 3.
На другую грань смесителя через второй поляризатор с плоскостью поляризации, повернутой на 90 относительно первого, падает луч лазера гетеродина 1. На выходе смесителя получают два луча, каждый из которых содержит две компоненты, соответствующие входному и гетеродинному сигналам. Первый луч проходит через третий поляризатор, поворачивающий плоскость поляризации по часовой стрелке на 45, и затем на свой фотодетектор 5, а второй через четвертый поляризатор и дополнительно через четвертьволновую пластинку 4 также на свой фотодетектор 5. После фотодетектирования на выходе каждого фотоэлемента получают сигнал промежуточной частоты, содержащий верхнюю и нижнюю боковые частоты. Если электрический сигнал от второго фотоэлемента подать на фазосдвигающую цепь (90), то на выходе сумматора будут выделены два напряжения: на одной клемме напряжение, пропорциональное сумме обоих сигналов, а на второй пропорциональное разности. В другом варианте приемника четвертьволновая пластинка ставится на пути лазера-гетеродина; после смесителя и поляризаторов лучи с помощью призм полного внутреннего отражения попадают на разные точки фотокатода одного фотоэлемента.
Данная схема позволяет принимать полезную информацию, передаваемую по основному и зеркальному каналам.
В приемниках с ЧМ особое значение приобретает стабилизация местного гетеродина по частоте. Поскольку в настоящее время отсутствуют устройства для оптических частот аналогичные частотным дискриминаторам на радиочастотах, то выделение информации из ЧМ сигнала осуществляется за счет биений, возникающих на нелинейном элементе при подаче на него ЧМ сигнала и немодулированного и слегка сдвинутого по частоте сигнала лазера. Предложен новый способ извлечения информации из частотно-модулированного оптического сигнала без применения гетеродинного метода приема. В такой системе вспомогательный немодулированный луч, частота которого сдвинута на некоторую величину, образуется при расщеплении луча лазера передатчика (рисунок 1.7).
На рисунке 1.7, а показана блок-схема передающей части системы, на рисунке 1.7, б то же, приемной. Передающая часть системы содержит лазер-передатчик 1, ячейку Керра 2, сдвигающую частоту излучения; собирательную линзу 3; генератор вспомогательной частоты 4; модулятор на ячейке Керра 5 и источник информации 6. В приемную часть системы входят: собирательные линзы (антенны) 1, ФЭУ 2, сумматор 3, ограничитель 4, дискриминатор 5 и устройство воспроизведения 6. В месте приема информации оба луча совмещаются, и сложный луч направляется в приемник, где он попадает на нелинейный элемент. На выходе нелинейного элемента возникают сигналы со средней частотой, равной разности частот основного и вспомогательного лучей. Отклонение же от средней частоты определяется модулирующим сигналом.
Рисунок 1.7 Приемник ЧМ сигналов оптического диапазона
В результате все флуктуации исходного источника света и наложенные на сложный луч во время движения его к приемнику оказываются скомпенсированными.
Качество приема может быть значительно улучшено благодаря предварительному усилению света при помощи оптических квантовых усилителей (ОКУ). Из всех типов ОКУ наиболее перспективными считаются ОКУ бегущей волны, обладающие высоким коэффициентом усиления и широкой полосой. Однако в настоящее время ОКУ работают еще не на всех освоенных частотах оптического диапазона.
Один из недостатков ОКУ бегущей волны нестабильность коэффициента усиления. В обычных ОКУ прямая и обратная бегущие волны имеют одинаковые частоты и ?/p>