Гетеродинный метод

При создании первых лазеров готовых методов измерения лазерных параметров, разумеется, не было, хотя существовали хорошо освоенные методы, развитые в оптике, спектроскопии, радиотехнике и в технике СВЧ. Среди них можно отметить интерференционные методы измерения длины волны, гетеродинный метод измерения частоты и др. Поэтому многие методы измерения лазерных параметров были разработаны самими исследователями в процессе изучения оптических квантовых генераторов. Так, например, были разработаны тонкие радиотехнические методы исследования спектра частот оптического квантового генератора и форумы спектральной линии с чрезвычайно высокой разрешающей способностью, недоступной для методов оптической интерферометрии. [c.6]

Оптические несуш,ие частоты можно модулировать столь же разнообразными способами, как и обычные несуш,ие, т. е. по амплитуде (интенсивности), фазе, частоте или методом однополосной модуляции (с переносом частоты). Модуляцию можно осу-ш,ествлять либо внутри резонатора лазера, либо внешними элементами системы. Механизмом модуляции может служить сдвиг фаз, обусловленный электрооптическим эффектом, акустическое взаимодействие, а также целый ряд других явлений. В данном параграфе мы изложим прямые или гетеродинные методы детектирования модуляции эти методы позволяют определять коэффициент модуляции независимо от ее характера. Сначала излагается очень простой метод измерений на постоянном токе который позволяет косвенным путем определить высокочастотный сдвиг фаз во внешнем электрооптическом модуляторе. В этом вводном примере рассматривается, пожалуй, самый ценный метод определения модуляции, поскольку многие внешние оптические модуляторы — электрооптического типа. [c.487]

Если в приемник вместо монохроматической волны (9.110) ввести модулированную сигнальную волну, то процесс гетеродинного детектирования можно проанализировать, рассматривая модулированный сигнал как несущую и ряд боковых полос. Каждая спектральная компонента сигнала создает ток, описываемый выражением (9.113), со своей ПЧ при этом 1 — постоянная составляющая тока, которую создавала бы каждая спектральная компонента. Если частотный интервал, занятый боковыми полосами модуляции, меньше сдвига или частотной разности между излучением гетеродина и несущей сигнала, то в результате процесса гетеродинирования спектр модуляции оптического сигнала должен полностью воспроизводиться в спектре модуляции фототока, изменяющегося со значительно меньшей промежуточной частотой. Как явствует из выражения (9.112), при таком преобразовании сохраняются относительные значения амплитуд и фаз. Обычно детектировать модуляцию на ПЧ проще, чем прямо детектировать модуляцию оптической несущей, поскольку сигнал с ПЧ можно наблюдать на спектроанализаторе или детектировать каким-нибудь хорошо разработанным электронным методом. Для приема и измерения информации, содержащейся в модуляции, пригодны узкополосные фильтры, амплитудные детекторы и дискриминаторы. Таким образом, гетеродинный метод с оптической точки зрения одинаков для амплитудной, фазовой или частотной модуляции сигнала, поскольку для демодуляции пользуются электронной, а не оптической аппаратурой. [c.521]

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ГЕТЕРОДИННОГО МЕТОДА ДЕМОДУЛЯЦИИ [c.521]

Из уже рассмотренных методов измерений здесь особенно часто применяется гетеродинный метод. Измеряется частота биений колебаний или одна из зависимых от нее величин. Хотя теоретически чувствительность этих приборов может быть очень высокой, на практике, однако, работают в небольшом диапазоне, так как в обычных породах (из-за образования вихревых токов и по другим причинам) наблюдаются большие потери (поглощение). [c.241]

На длинах волн короче 1 мкм в качестве фотодетекторов можно использовать фотоэлектронные умножители, а на более длинных волнах — полупроводниковые фотодиоды. В частности, на длине волны 10,6 мк.м применяются фотодетекторы на основе теллурида кадмия с ртутью. На этой длине волны становится практически реализуемым гетеродинный метод детектирования оптических сигналов. [c.429]

Э. С. Лившиц в приложении к [27 ] описал простой метод измерения частоты, пригодный при работе с гетеродинным частотомером с низшей частотой 125 кгц и погрешностью + 50 гц, для частот примерно от 5 кгц и выше. Согласно этому методу напрял<ение измеряемой частоты прикладывается к вертикальному усилителю осциллографа, а выходное напряжение гетеродинного частотомера подается на горизонтальный усилитель. Вблизи низшей частоты гетеродинного частотомера (обычно 125 кгц) устанавливают кратную фигуру с отношением частот N, которая возникает при частоте [c.430]

Для большинства отечественных гетеродинных частотомеров наименьшая частота составляет 125 кгц. В связи с этим отношение частот при измерения частоты 1000 гц достигает 130—140. Главное затруднение метода состоит в определении отношения частот, соответствующего настройке гетеродинного частотомера на первую кратную фигуру (нестабильность частоты гетеродинного частотомера и большая сложность изображения исключают возможность его расшифровки). [c.432]

Для того чтобы избежать пропуска кратной фигуры, необходимо контролировать разность чисел делений шкалы между соседними настройками гетеродинного частотомера, которая почти не изменяется. Как и в предыдущих методах, существенно, чтобы кварцевая контрольная точка устанавливалась только один раз. Поэтому для установки первой кратной фигуры следует медленно увеличивать частоту гетеродинного частотомера начиная от 129 кгц. [c.436]

Заслуживает внимания тот факт, что использование лазеров в спектроскопии определяется относительной простотой регистрации сигнала, несущего информацию об исследуемом явлении. Высокая спектральная плотность привела к появлению лазерной спектроскопии, основанной на комбинационном рассеянии, и методов инфракрасной флуоресценции с высоким временным разрешением, а также измерений, основанных на поглощении излучения. Высокая степень когерентности и узость полосы излучаемых частот позволяют использовать лазер для гетеродинной спектроскопии и спектроскопии, основанной на рассеянии света. [c.218]

Сущность этого нового метода измерения [58, 59] заключается в следующем. Частота света гелин-неонового лазера, рассеянного движущимися частицами исследуемого объекта, смещается из-за допплеровского эффекта. Допплеровский сдвиг частоты детектируется посредством оптического смешивания рассеянного излучения с опорным лучом того же лазера. Результирующая гетеродинная частота, или частота биений, равна разности частот опорного и рассеянного излучений. Определение этой частоты и геометрии оптической схемы позволяет непосредственно получить значение скорости. [c.270]

Таким образом, идея состояла в том, что если флуктуации интенсивности на двух близких антеннах коррелировали, то уменьшение корреляции (отсюда корреляционный интерферометр) с увеличением базы позволяло бы определять угловой размер источника (это был бы аналог метода Майкельсона, использующий интенсивности для измерения диаметров оптически видимых звезд). Тогда трудность, связанная с взаимной нестабильностью далеко разнесенных гетеродинов, была бы преодолена. (В то время не были разработаны атомные часы, которые сейчас используются в интерферометрии с длинными базами.) [c.160]

В работе [121] приводится более строгая теория метода гетеродинного сканирования и описывается его экспериментальная реализация. Теоретический анализ проведен с учетом реальной формы сканирующего пятна, обусловленной апертурой системы формирования и отклонения опорного пучка, что позволило автору получить выражения для тока фотодетектора, разрешающей способности метода и отношения сигнал/шум в зависимости от параметров системы и определить применимость метода гетеродинного сканирования. [c.281]

Рис. 8.4.6. Фотографии изображения тест-таблицы, переданной в режиме работы бегущий луч (а), изображение тест-таблицы, восстановленное с голограммы, переданной методом гетеродинного сканирования (б), изображение трехмерного объекта, восстановленного с переданной голограммы при фокусировке па плоскость решетки (в), ла плоскость диапозитива (г).

Активная оптическая интерферометрия в спектральной области обладает богатыми потенциальными возможностями и может успешно конкурировать с традиционными методами оптической интерферометрии, так как позволяет использовать все достижения гетеродинной радиотехники. [c.219]

Для увеличения точности В.-о. г. используется ряд методов. Так, напр., флуктуации интерференционных полос из за рэлеевского рассеяния и невзаимные сдвиги фаз за счёт разности интенсивностей встречных волн могут быть уменьшены при использовании источников излучения с широким спектром — полупроводниковых лазеров или суперлюминесцентных диодов. Влияние невзаимных эффектов из-за изменения двойного лучепреломления в волокне при разл. внеш. воздействиях (механич., тепловых, акустических и пр.) может быть ослаблено при использовании одномодовых световодов (см. Волоконная оптика). Т.к. прямое измерение сдвига интерференционной полосы сильно ограничивает точность и динамич. диапазон, в реальных В.-о. г. применяются более сложные методы регистрации, использующие фазовую модуляцию, фазовую компенсацию, гетеродинные методы и т. д. [c.336]

Лазер с перестраиваемой частотой и регистрирующей системой является принципиально новым монохроматором. Абс. измерения длии волн генерации осуществляются с помощью спец. устройства (Х-метра), в к-ром сравниваются длины волн лазера и эталона (как правило, им является стабилизированный Не— Ne-.uasep) с помощью интерферометров Манкельсона, Фабри — Перо, пластинки Физо. Относит, точность измерения при этом —10 —10 8 достаточна для спектральных исследований жидкостей и твёрдых тол и недостаточна для спектроскопии сверхвысокого разрешения. Частота перестраиваемого лазера здесь измеряется гетеродинным. методом относительно опорного стабилизированного лазера, частота к-рого известна. Диапазон частотных измерений определяется быстродействием фотоприёмника и может быть - 10 в видимой и в ИК-областях спектра. Использование методов измерения абс. частот генерации лазеров в спектроскопии позволяет измерять частоты переходов с относительной точностью 10 [c.555]

В видимой и ближней ИК-области спектра пороговая чувствительность фотонриёмников определяется квантовыми шумами, поэтому, как правило, применяется прямой метод приёма. В дальней ИК-области спектра (10,6 мкм) для повышения пороговой чувствительности приёмиков до чувствительности, ограниченной квантовыми шумами сигнала, применяют гетеродинный приём. В этом случае на фотоприёмник одновременно с принимаемым сигналом направляется излучение опорного лазера (гетеродина) в результате взаимодействия возникают колебания комбинац. частот, одна из К рых (как правило, это разность частот) фильтруется и усиливается. Этот метод приёма реализуется с СО -ла-зерами, обладающими высокой стабильностью частоты излучения. При малом отношении сигнал/шум преимуществам обладает гетеродинный метод приёма, однако более точный выбор метода приёма зависит от ряда факторов, связанных с практич. реализацией. [c.433]

Гетеродинные методы основаны на создании некоторого предварительного сдвига частоты оптического сигнала в одном из плеч интерферометра, например опорном, т. е. на создании ненулевой поднесущей частоты. Когда объект неподви кен, образованные на выходе интерферометра интерференционные полосы перемещаются с постоянной скоростью, давая переменный (на частоте поднесущей) фототок на выходе детектора (см. рис. 16). Изменение виброскорости объекта приводит к изменению (девиации) этой частоты, что легко регистрируется. В интерферометрах такого типа используют двухчастотные лазеры (например, на эффекте Зеемана), или [c.128]

Если входные сигналы g и g2 не равны, то Я(р) представляет собой их свертку, из которой мож ко получить только среднее значение gi и поскольку один сигнал нельзя отличить от другого. В данном ограничении — единственное различие между гомодинным и гетеродинным методами, так что анализ выражения (8.56) эквивалентен анализу, уже проводившемуся в п. 2, а. [c.426]

Гетеродинный метод детектирования оптической модуляции — это интерференционный или фотосмесительный метод, который возможен при квадратичной характеристике приемника мощности. В оптическом методе гетеродинного детектирования волна сигнала объединяется со второй волной, генерируемой в самом приемнике затем эти волны падают на поверхность фотоприемника, где они интерферируют. Вторую волну называют волной гетеродина в силу очевидной аналогии между этим методом и методом смешения сигналов, широко известным в радиодиапазоне. Если волны сигнала и гетеродина имеют амплитуды и 2 и частоты oi и (02, то на приемнике суммарное поле равно [c.519]

Прямые измерения в области частот, превышающих частоты микроволнового диапазона, т. е. в инфракрасной и в видимой областях, до последних лет не производились вследствие экспериментальных трудностей. В последнее время удалось сравнить некоторые лазерные частоты с частотными эталонами в высокочастотной области, что позволило их непосредственно определить. Сравнение осуществляется с помощью гетеродинных методов— путем измерения разностей частот основных тонов или гармоник различных лазеров с возрастающей длиной волны и последующего сравнения частоты наиболее длинноволнового лазера с высшими гармониками клистронных частот, согласованных с цезиевыми часами. Для измерений применяются функциональные элементы, в которых путем смешивания частот осуществляются преобразование оптического излучения в радиочастотное и обнаружение этого излучения такими элементами могут служить различные фотоэлектрические приемники, особенно точечные детекторы (например, вольфрамовая спиральная контактная пружина кристаллического детектора), а также контакты Джозефсона, у которых выходящий сигнал нелинейно зависит от напряженности поля падающего света. При таких измерениях частично используются нелинейные взаимодействия очень высокого порядка. Если входной сигнал состоит из двух монохроматических линий с частотами f ито при наличии квадратичной зависимости выходного сигнала от напряженности поля он модулируется с частотой а = f — У, если А/т 1 те — время срабатыва- [c.44]

Смесителями называюг устройства, служащие для изменения частоты входных колебаний с помощью вспомогательного генератора (местного гетеродина) методом сложения (вычитания) частот. Такие устройства часто называют также преобразователями (хотя, строго говоря, умножители и делители тикже являются преобразователями частоты). Если на вход смесителя подаются, модулированные колебания, называемые обычно сигналом в отличие от немодулированных колебаний, к смесителю предъявляется требование сохранении вида и пврамет-ров модуляции входного сигнала. [c.31]

Сферическая волна, проходя через возмущающую среду, искажается, и на вход приемопередающей системы, т. е. на фазовые корректоры (фазовращатели) (3), поступает волна 9. Фазовые отклонения этой волны от идеальной могут быть измерены гетеродинным методом. На приемниках (10) происходит сравнение фаз волны 9 и опорного сигнала, являющегося частью излучения лазера, прошедшего через полупрозрачные делители (2) и отраженного от зеркала (14). В электронных блоках (11) образуются сигналы, пропорциональные фазовым искажениям отдельных участков волны 9. Эти сигналы управляют фазовыми корректорами таким образом, что выходящая волна 12 становится сопряженной волне Я т. е. волны 9 и 12 оказываются сопряженными по фазе. Если искажения в среде на пути волны к объекту и на обратном пути от объекта к приемопередающей системе одинаковы, т. е., например, за время распространения света к объекту и обратно и время определения и ввода фазовых искажений в переотраженную волну 12 не происходит изменений в фазовой структуре среды, то прошедшая вторично искажающую среду волна 13 будет сферической (произойдет взаимная компенсация отклонений фаз, внесенных корректорами, и фазовых искажений, вносимых средой). Излучение будет собираться на блестящую точку объекта. [c.149]

Нижеописываемый прибор — анализатор — является новым этапом в развитии гетеродинного метода анализа звука. Метод, который мы сейчас опишем, в силу своих функциональных свойств получил название звуковой призмы . [c.96]

Электрические методы выпрямлеиия дают возможность преобразовать сигналы СВЧ в постоянный ток или ток низкой частоты. В качестве нелинейных элементов используют детекторы или преобразователи. Вследствие их простоты, высокой чувствительности и доступности детекторные устройства являются наиболее распространенными индикаторами. Нелинейность характеристики позволяет использовать кристаллические детекторы как для детектирования малых сигналов, так и в качестве преобразователей частоты. Если детектор используют в качестве преобразователя частоты, то на него совместно с измеряемым сигналом подается напряжение гетеродина и на выходе выделяется сигнал биений. При детектировании слабых сигналов в цепи детектора появляется выпрямленный ток. Характеристики диодов приведены в табл. 3. [c.212]

Приведем данные измерения частоты порядка 98 гц, поясняющие практическое использование описываемого метода. В соответствие с табл. 4 берем Ni = 25 и m = 4. Выполнение пяти установок частоты гетеродинного частотомера на кратные фигуры дало следующие отсчеты по его шкале Fi = 539,6 деления, F I = 539,9 деления, Fi" = 539,6 деления, Fi = 539,8 деления, Fi " = 539,9 деления, Fi pedH— 539,8 деления = 131 841 гц. [c.438]

Идея преобразования сигнала по частоте с целью выделения его приемником получила развитие в методе гетеродинного приема, предложенном Р. Фессенденом в 1905 г. Суть метода состояла в том, что незатухающие высокочастотные колебания принимаемого сигнала слхешивались в приемнике с периодическим сигналом от специального генератора (гетеродина). Разностная частота биений лежала в звуковом диапазоне и могла быть услышана в телефонных наушниках. Создание гетеродинных приемников средствами доламповой техники было очень сложной задачей, и радиоприемники гетеродинного типа стали широко развиваться только иосле появления радиоламп. [c.318]

Для 3. а. наряду с аналоговыми методами, основанными на применении фильтров, гетеродинных анализаторов, сонографов, в настоящее время широко прпмс -няются численные методы с использованием ЭВМ. Применение ЭВМ позволяет выполнять как частотный, так и временной 3. а. возможно также разложение звукового сигнала по другим функциям, отличным от синусоидальных. [c.72]

В качестве источников гетеродинных колебаний применяются обычно маломощные генераторы на разл, активных элементах (транзисторах, ИС, диодах Ганна, клистронах и др.) с относит, частотной нестабильностью 10 —10" , достигаемой использованием разнообразных типов резонаторов резонансных контуров с сосредоточенными и распределёнными параметрами, кварцевых, диэлектрич., на поверхностных акустич. волнах и т. п. Используется термостатирование генераторов и перенос высокостабильных колебаний в СВЧ-диапазон с помощью транзисторно-варакторных цепочек. Широко применяются декадные синтезаторы частот о дискретным частотным интервалом, построенные на основе систем фазовой автоподстройки частоты с переменным делителем частоты, а также по методу суммирования импульсных последовательностей. [c.233]

В качестве фотоприёмников чаще всего применяются, фотодиоды или фотоумножители. Из-за нестабильности электронных элементов фазовый сдвиг сигналов за время измерений подвергается дрейфу. Для его учёта в С. включается линия оптич. короткого замыкания — система зеркал и призм или световодов, по к-рой модулиров. свет направляется из передатчика в приёмник, минуя измеряемую дистанцию. Измерение разности длин внеш, и Бнутр. дистанции позволяет учитывать и компенсировать ошибку за счёт дрейфа масштабной частоты. Большинство совр. С. построено по гетеродинной схеме с измерением разности фаз на низкой промежуточной частоте, что позволяет автоматизировать процесс измерений с использованием цифровых методов. При этом разность фаз между опорным и измерит, сигналами представляется в виде последовательности импульсов, число к-рых подсчитывается. [c.464]

При оптическом гетеродинном приеме или при измерении результирующего сигнала кольцевого лазера имеют место одномодо-вые суперпозиционные поля, являющиеся смесью двух когерентных мод и шумового поля (например, свечения плазмы трубки). Статистические характеристики одномодового излучения, являющегося суперпозицией двух когерентных излучений с шумовым полем, находятся также методом свертки двух исходных весовых функций (см. приложение 2). Распределение вероятностей отсчетов фотоэлектронов и статистические моменты найдены при различных соотношениях интенсивностей составляющих полей и известной и равномерно распределенной разности фаз сигналов когерентных составляющих (7 табл. 1.1). Эти аналитические выражения позволяют проектировщику при известных мощностях когерентных и шумовых полей найти соответствующие моменты н оценить квантовые флуктуации, от которых зависят предельная чувствительность и точность практических приборов. [c.46]

Метод расчета отношения правдоподобия в рассматриваемом случае полностью подобен методу разд. 3.5. На фоточувствитель-ную поверхность свч фотоэлемента поступают сигнальный (соответствующий символу 1 ) и гетеродинный лучи, вектор-потенциалы которых соответственно равны [c.159]

В заключение следует указать, что рассмотренный метод приема частотноманипулированных сигналов супергетеродинным способом может быть использован в другом варианте оптической связной системы, в которой роль местного оптического гетеродина выполняет оптическая несущая, передаваемая вместе с сигналом. [c.164]

В традиционном спектральном анализе используется гетеродинное сканирование сигнала от узкополосного частотноизбирательного фильтра при этом информация о различных спектральных составляющих поступает последовательно и слишком медленно для многих практических применений. Использование для спектрального анализа акустооптического взаимодействия позволяет обрабатывать сигналы параллельно и получать все спектральные составляющие одновременно в оптическом виде. Эти методы играют важную роль для обработки сигналов в радарах. [c.431]

Другим способом, который позволяет использовать современные передающие телевизионные трубки в системах голографического телевидения, является метод гетеродинного сканирования голограммы, предложенный Энлоу, Джейксом и Рубинштейном [120]. В этом случае сканирование производится не электронным лучом, как в ви-диконе, не движущейся малой апертурой (в случае диссектора или ФЭУ), а узким опорным лучом. [c.280]

Схема голографической передающей системьг, использующей метод гетеродинного сканирования, представлена на рис. 8.4.5. Оптическая часть системы собрана по схеме интерферометра Маха — Цендера для обеспечения соосности сканирующего опорного и сигнального пучков, что является необходимым условием, вытекающим из теоретического анализа. В плече опорного пучка находятся зеркало, колеблющееся с частотой 3 МГц, для обеспечения допле-ровского сдвига частоты системы- вертикального и горизонтального отклонения, осуществляющие сканирование поверхности фотодетекторов линза, фокусирующая опорный пучок. В плече сигнальной волны находится система компенсации кривизны поля и астигматизма и объект — транспарант. [c.281]

Голографические системы телевидения (ГТС) вещательное объемное цветное телевидение 287—288 метод введения пространственной несущей 278—279 метод гетеродинного сканирования голограммы 280—283 метод пространственио-час-готной выборки 275 приемные устройства ГТС 284—287 [c.301]

Многие поразительные успехи, достигнутые в оптике за последние 10—20 лет, непосредственно связаны с прогрессом в радиоэлектронике, и в частности в таких ее разделах, как техника связи, СВЧ-электроника и радиоастрономия. Наиболее примечательное сходство оптики и радиоэлектроники обнаружилось благодаря успешному применению операционного метода Фурье для анализа процессов образования оптического изображения и в спектроскопии, а также благодаря использованию оптических резонансных систем и управления при помощи оптической обратной связи (например, в лазерах, волоконной оптике и в ин-терферометрическом управлении станками). Исключительная простота оптических вычислительных устройств и когерентных (гетеродинных) детекторов в технике связи подкрепляет эту аналогию. Общность оптики и радиоэлектроники проявляется и в эффективном использовании обеими этими дисциплинами статистических и когерентных свойств электромагнитных сигналов и излучения, в успешном развитии методов усиления яркости света и управления лазерным пучком и, наконец, в недавних новых успехах безлинзовой фотографии и техники автоматического распознавания образов. Нелинейная оптика представляет собой другой пример фундаментальной общности теории и техники эксперимента для всех диапазонов электромагнитных волн. Единство принципов и методов связывает астрономию, радиоастрономию, физику электромагнетизма и радиоэлектронику. Работы по установлению и использованию этих фундаментальных принципов в пределах всего электромагнитного спектра весьма эффективно содействовали появлению новых направлений в науке и технике и привели к созданию новой дисциплины, получившей название радиооптики. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...