Значение для систем оптической связи

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ СИСТЕМ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ [c.211]

Открытие Гамильтона, согласно которому интегрирование дифференциальных уравнений динамики стоит в связи с интегрированием некоторого уравнения в частных производных первого порядка, основывалось на выводе результатов геометрической оптики, известных в корпускулярной теории, с точки зрения волновой теории, что имело большое значение в развитии физики своего времени. Теория Гамильтона интегрирования дифференциальных уравнений динамики есть прежде всего не что иное, как всеобщая аналитическая формулировка хорощо известного в физической форме соотнощения между световым лучом и световой волной. В силу изложенного здесь исходного положения делается понятной и та ненужно частная форма, в которой Гамильтон опубликовал свою теорию и из которой исходил Якоби. Гамильтон первоначально исходил в своих исследованиях систем лучей из практических запросов оптического приборостроения. В силу этого он рассматривал только такие световые волны, которые выходят из отдельных точек. Обобщение Якоби, вытекавшее отсюда, состояло в том, что для определения луча должны точно так же применяться и другие произвольные световые волны. Как известно, в оптике посредством так называемого принципа Гюйгенса из специальных волн строят общие [c.513]

Новые возможности экспериментального определения оптических констант связаны с измерением отражения от многослойных интерференционных систем (МИС), в изготовлении которых в последние годы достигнут значительный прогресс (см. гл. 4 и приложение III). В основе этого способа определения оптических постоянных лежит измерение угловой зависимости отражения МИС вблизи угла 0ь, определяемого условием Вульфа—Брэгга, в необходимом интервале энергии рентгеновского излучения. По результатам этих измерений строятся аналогичные расчетные зависимости (метод расчета см. в гл. 4), в которых используются значения 63, Уг, ух, определенные. с достаточной точностью. Подбором искомого значения 6 i добиваются совпадения расчетной и экспериментальной зависимостей. Таким способом авторами работ [37, 66] с использованием многослойной структуры Ti—С получена дисперсия константы б для Ti в районе /(-края поглощения. [c.24]

Источниками внешних аддитивных шумов могут быть любые фоновые источники, попадающие в поле зрения приемника (включая Солнце, Луну, звезды). Очень часто наиболее интенсивными шумами являются отраженное связным ретранслятором или рассеянное атмосферой солнечное излучение, попадающее в приемное устройство. Указанные источники фоновых шумов являются тепловыми [2 1, 56] и при малых значениях энергии, приходящейся на степень свободы поля, воздействующего на чувствительный элемент приемника, могут описываться распределением Пуассона. Удовлетворить условию малости энергии, приходящейся на степень свободы поля ), нетрудно, так как продолжительность от-счетного интервала (или длительность информационного сигнала) для ряда систем связи оптического диапазона составляет всего несколько наносекунд кроме того, необходимо учитывать существенные ограничения, связанные с созданием узкополосных оптических фильтров. Например, при длительности информационного сим- [c.20]

Основным назначением любого канала (системы) связи является получение и воспроизведение информации, и фундаментальным параметром, который наиболее полно характеризует такую систему служит информационная емкость. Независимо от природы системы будь то электрическая, оптическая или электрооптическая система она предназначена для обработки информационного сигнала, кото рый может быть либо полностью детерминированным, либо стати стическим. В детерминированном случае сигнал обычно задается в виде ряда или интеграла Фурье, т. е. он является периодической или затухающей волной, величина которой точно определена для всех значений переменной (время или пространство). С другой стороны, статистические сигналы для любых значений независимой переменной (время или пространство) не принимают определенных значений, а нам известны лишь их вероятности. Анализ и синтез информационного содержания этих статистических сигналов, обычно называемых случайными , проводят статистическими или вероятностными методами. В сущности случайные сигналы в бесконечных пределах не имеют фурье-образов, и приходится обращаться к статистическому анализу. Статистические методы можно применять и к детерминированным сигналам, однако наиболее широкое применение они нашли в анализе случайных процессов. В оптике такие методы используются как основной аппарат в построении классической теории частичной когерентности, при анализе шумов зернистости фотографических материалов и исследовании когерентных оптических шумов, называемых спеклами . [c.83]

Чтобы теоретически оценить роль лазерного усилителя в лазерной системе связи [50], нужно ответить на два вопроса каков квантовый выход приемника в рассматриваемом диапазоне длин волн И, если усилитель повышает отношение сигнала к шуму, каким усилением можно пользоваться В лазерных локационных системах, в которых за приемником следует пороговый дискриминатор, значение лазерного предусилителя нельзя оценить только по ОСШ, но следует изучить также статистические свойства сигнала и шума. Подробнее данный вопрос разбирается в литературе [49]. Здесь достаточно рассмотреть систему связи для оптической области спектра, в которой высокая эффективная температура шумов лазерного усилителя ухудшает характеристики системы, особенно при использовании метода оптического гетеродинирования. [c.483]

Дисперсионный анализ, проводимый с помощью оптического микроскопа, является одним из старейших прямых методов изучения дисперсного состава твердых и жидких аэрозольных частиц. Большая трудоемкость этого метода привела к созданию значительного числа менее точных, но зато менее трудоемких косвенных методов анализа, и микроскопия надолго утратила свое значение. В настоящее время в связи с появлением телеметрических систем классификации частиц по размерам метод микроскопии для дисперсионных анализов стал приобретать прежнее значение. [c.5]

Выше упоминалось о том, что множество всех непрерывных распределений Ф в общем случае не является компактным само по себе и, следовательно, в силу топологической леммы не может служить основой для построения сходящейся последовательности приближенных решений при обращении интегральных уравнений первого рода. В связи с этим любой вычислительный алгоритм так или иначе основывается на предварительном сужении (ограничении) Ф до некоторого компакта. В предыдуш,ем примере рассматривались два возможных варианта простейших компактов применительно к проблеме микроструктурного анализа аэрозолей из оптических измерений. Первый из них состоял из параметрического семейства модельных распределений, второй — из гистограмм, ограниченных по абсолютному значению и размерности т. В пределах данного раздела мы построим еще один простейший компакт, который так же, как и предыдущий, приводит к методу линейных систем при обращении оптических характеристик, и его распределения также согласованы с дискретным характером реальных спектров размеров рассеивающих ансамблей частиц. Построение указанного компакта начнем с рассмотрения простого примера, иллюстрирующего, в частности, почему множество не- прерывных распределений Ф не является компактом. [c.62]

Для упрощения методики расчета оптических систем целесообразно установить связь между значениями параметров Р , в зависимости от положения предмета, причем одно из положений считают основным. Из множества различных возможных положений предмета вполне определенным можно представить расположение предмета в бесконечности или на двойном фокусном расстоянии, при котором линейное увеличение компонента всегда [c.353]

До сих пор при рассмотрении электрооптической модуляции предполагалось, что фаза электромагнитной волны, выходящей из элек-трооптического кристалла, определяется мгновенными значениями внешнего электрического поля. Понятно, что это предположение теряет силу, когда поле, действующее на кристалл, является переменным с достаточно высокой частотой. В этом случае за время прохождения света через кристалл внешнее электрическое поле может существенно измениться (и даже несколько раз поменять знак) и полная задержка (или изменение фазы) окажется очень малой. Высокочастотные модуляции особенно важны для систем оптической связи с большой скоростью передачи информации, в которых модулирующее поле может осциллировать на частотах микроволнового диапазона. Для учета этих высокочастотных эффектов при электрооптической модуляции необходимо рассмотреть распространение света в кристаллах при наличии электрических полей, изменяющихся как во времени, так и в пространстве. [c.264]

Хотя стеклянные волоконные С. первоначально разрабатывались в качестве линейной передающей среды для систем оптич. связи, оказалось, что они являются перспективным нелинейным материалом. Оптическая нелинейность в стеклянных волоконных С. возникает в результате зависимости показателя преломления п от интенсивности лазерного излучения I п = п + п 1, где пд — линейная часть показателя преломления при произвольно низких значениях интенсивности, не зависящая от интенсивности пЧ — нелинейная добавка, п. — коэф., величина к-рого для кварцевого стекла равна 3,2.10 см Вт. Малая величина п для кварцевого стекла показывает, что оно не является хорошим нелинейным материалом. Однако, когда стекло используется в виде волоконного С,, нелинейность может иметь большой аффект, что связано с малым сечением сердцевины одномодового волоконного С. 10 см . Это означает, что при введении в С. лазерного излучения мощностью 1 Вт интенсивность / 1 МВт/см , Такая высокая интенсивность сохраняется на больших длинах С. вследствие его низких ои-тич. потерь, обеспечивая длину взаимодействия высоко интенсивного излучения с веществом вплоть до неск. км. В результате в стеклянных волоконных С. эффективно протекают разнообразные нелинейные процессы при пороговых мощностях 1 — 10 мВт. [c.462]

Таким образом, даже краткий перечень ситуаций, вытекающих из рассмотрения обобщенной статистической модели системы связи (рис. 1.2) и имеющих практическое значение для систем связи оптического диапазона, свидетельствует о многообразии статисти- [c.21]

Взаимодействие оптических волн в световоде за счет ФКМ приводит к интересным нелинейным эффектам. В разд. 7.1 рассматривается подобная связь между двумя волнами с одинаковыми поляризациями. но с разными частотами, а также между волнами с одной и той же частотой, но с различными состояниями поляризации. В последнем случае нелинейное двулучепреломление за счет ФКМ находит свое практическое применение в керровских затворах и нелинейных дискриминаторах. В то же время оно является причиной поляризационной неустойчивости, о явление рассмотрено в разд. 7.2. В разд. 7.3 рассматривается модуляционная неустойчивость, вызванная ФКМ примечательно, что она может возникать даже в области положительной дисперсии световода. В разд. 7.4 рассматривается влияние ФКМ на форму и спектр попутно распространяющихся сверхкоротких импульсов. В разд. 7.5 рассмотрены взаимодействие встречно распространяющихся волн за счет ФКМ, а также его воздействие на работу лазерных гироскопов. В разд. 7.6 рассказано о значении ФКМ для систем волоконной связи. [c.172]

Если когерентный световой сигнал усиливать лазерным усилителем, то к нему добавляются шумы спонтанного излучения. Пользуясь описанной выше системой с дифракционным ограничением пучка, согласованием мод и пространственной фильтрацией, можно уменьшить дополнительный шум спонтанного излучения до значений, близких к теоретическому минимуму. Вопрос заключается в следующем можно ли получить выигрыш в чувствительности системы, т. е. в минимальном обнаруживаемом сигнале Как увидим ниже, ответ зависит от спектральных характеристик приемника. Если провести поверхностный анализ ОСШ для систем, основанных на использовании лазерных усилителей с небольшим усилением, работающих в видимой области спектра, для которой имеются фотоэлектронные приемники с хорошими характеристиками, то можно легко сделать вывод, что лазерный усилитель ухудшает характеристики большинства систем связи [19, 49], особенно если лазерный предусилитель сравнить с оптическими гетеродинными или гомодинными системами. Но более тщательный теоретический анализ (слишком подробный, чтобы воспроизводить его в данной книге) [50] показывает, что в зависимости от уровня инверсии лазерного усилителя и спектрального квантового выхода приемника при использовании лазерного предусилителя может снизиться минимальный обнаружимый уровень сигнала. Результаты измерений, проведенных на длине волны 3,508 мк (одно из лучших окон прозрачности атмосферы) с лазерным предусилителем на Хе, имеющем большое усиление [51, 52], показали, что вследствие сужения полосы усиления получен выигрыш в минимальном обнаружимом сигнале на 16 дб. Поскольку независимые измерения инверсии [c.482]

М. Смолуховский понял, что молекулярное рассеяние света вызывается тепловыми флуктуациями показателя преломления среды. Они и делают среду оптически мутной. Появился новый термин — флуктуация . Что это такое Заглянем в Физический энциклопедический словарь . Находим Флуктуации — случайные от191бнения наблюдаемых значений физических величин от их средних значений. Для макроскопических систем наблюдаемые значения физических величин с очень большой точностью совпадают с их статистическими средними, а сколько-нибудь значительные флуктуации встречаются редко.. ..Флуктуации классических физических величин связаны с конечностью числа частиц в системе... [75]. [c.140]

Представление в виде фреймов использует организацию данных по функциональным группам иерархически связанных значений признаков. Такое представление обладает рядом преи-мушеств при работе со стереотипными концепциями, такими как показаны иа рис. 10.4. Данный фрейм, содержащий знания о двумерных модуляторах света, может быть представлен с помощью одного или нескольких фреймов, использующихся для описания систем оптической обработки информации, устройств ввода/вывода или оптических приборов. В свою очередь обсуждаемый фрейм, описывающий модулятор света, связан с другими, зависящими от него фреймами (связанными с его входами) такие связи на рисунках показывают стрелками. Например, введение в схему обработки признака нелинейного оптического материала привело бы к появлению фрейма с информа- [c.280]

После первоначального усиления принятый приемником сигнал поступает на решающее устройство, которое его стробирует в некоторой тoч ie в течение каждого тактового интервала и затем сравнивает полученное значение отсчета с некоторым заданным пороговым уровнем. Если амплитуда отсчета превышает порог, генерируется 1, если нет, предполагается, что передан 0. При наличии ошибок регенерированный сигнал будет отличиться от сигнала, переданного первоначально. Определение приемлемого значения коэффициента ошибок является существенной частью технических требований на любую систему связи. В соответствии с международным стандартом на цифровые телефонные каналы связи в линии протяженностью 2500 км допускается не более 2 ошибок при передаче 10 бит информации. Обычно это выражается в виде вероятности ошибки (РЕ) во всей линии, как 2-10 . Это означает, что для каждых 10 км линии связи средняя вероятность ошибки должна поддерживаться на уровне ниже (2-10 )-(10/2500) == 0,8-10 . Необходимо гюнять, что эта цифра представляет собой минимальные средние требования для каждых 10 км линии связи. На практике основная часть имеющихся ошибок относится только к очень малому числу из многих звеньев, входящих в состав протяженного канала связи. Более вероятно, что реальные характеристики системы связи будут определяться внешними возмущениями, или помехами в нашей терминологии, а не внутренними источниками шума, которые рассматриваются в гл. 14 и 15. Это часто вызывает появление пачек ошибок, а не нх стационарное случайное распределение. Одним из достоинств волоконно-оптических систем связи является, то что в отличие от электрических сама линия передачи обычно нечувствительна к таким помехам. Однако оконечная аппаратура чувствительнее к ним, так же, как и электрические схемы электропитания, которые могут составлять часть оптического волоконного кабеля. Имея это в виду, примем в качестве обычного требования на допустимую вероятность ошибки для типичной оптической линии связи значение, равное 10 . В других применениях допустимые значения вероятностей ошибок могут изменяться в пределах 10 . .. 10 , однако, как будет показано, при таких уровнях ошибок требуемая мощность сигнала на входе приемника относительно нечувствительна к точному значению вероятности ошибок, которое нужно обеспечить. [c.372]

Весьма спорным является вопрос о возможности создания специальных электронных систем, использующих такие оконечные передающие линии, которые позволили бы достичь значения коэффициента разветвления по выходу, сравнимого с возможностями ОПЛМ (для той же полосы частот). Анализ зависимостей плотности упаковки от скорости выборки и коэффициента разветвления по выходу от скорости выборки [23] указывает на то, что стоимость и размеры таких систем были бы неприемлемыми более того, при обсуждении ОПЛМ даже и не затрагивался вопрос о потенциальной способности этих систем реализовать одновременно высокие коэффициенты объединения по входу и разветвления по выходу. В самом деле, в большинстве современных сетей связи с самыми различными степенями сложности уже отказались от концепций применения передающих линий в пользу волоконно-оптических систем. [c.255]

Мы видели в предыдущей главе, что амплитудой и фазой на выходном зрачке оптического прибора определяются такие его характеристики, как импульсная чувствительность, или функция рассеяния, а также ее преобразование Фурье, т. е. передаточная функция. Далее, мы еще раз подчеркиваем, что хотя уже становится обычкой практикой в оптическом производстве измерение передаточных функций готовых оптических систем, вполне возможно рассчитывать эту функцию и на различных стадиях конструирования, причем ее значения тесно связаны с теми параметрами, с которыми обычно имеет дело конструктор оптических систем. Для управления ходом конструирования оптических приборов даже желательно исследовать время от времени вид передаточных функций при различных фокусных расстояниях, углах поля зрения и длинах волн. [c.135]

Развитие и оптимизация параметров элементов интегральной акустооптики связано с применением волноводных слоев с большим значением коэффициента акустооптического качества, малыми акустическими потерями в гиперзву-ковом диапазоне, с совершенствованием систем для возбуждения ПАВ. Например, в брэгговском акустооптическом модуляторе, разработанном для применения в радиоастрономии, ширина полосы устройства по уровню 3 дБ составила 530 МГц при центральной частоте 1,74 ГГц [11]. Оптические волноводы получены термодиффузией титана в ниобат лития. Для возбуждения поверхностных акустических волн применяли четырехсекционный встречно-штыревой преобразователь со сдвигом секций на 3/4 длины акустической волны. При электрической мощности 40 мВт эффективность дифракции в акустооптической ячейке составляла 0,1 %. Для расширения области фазового синхронизма и увеличения рабочей полосы интегральных акустооптических устройств рассмотрены взаимодействия поверхностных оптических и акустических волн на скрещивающихся пучках, а также взаимодействия оптических поверхностных волн с акустическими пучками, для генерации которых использованы встречно-штыревые преобразователи с наклонными штырями [11]. При центральной частоте 615 МГц полоса дефлектора составляла 430 МГц, а эффективность дифракции — 16 % при уровне мощности управляющего сигнала 200 мВт. Преобразователь состоит из двух последовательно соединенных секций, повышающих сопротив- [c.150]

Для анализа аналоговых систем связи рассмотрим простейший вид аналоговой модуляции в ВОСС — модуляцию интенсивности, при которой выходная мощ-ность излучения оптического передатчика возрастает или уменьшается относительно некоторого среднего значения, ропорционального амплитуде переда-аемого сигнала. Отношение амплитуды [c.187]

Можно, наконец, комбинировать оба метода нахождения окончательной системы. Переменные, подлежащие изменению, делят на две группы. К первой группе относят параметры, связь которых с аберрациями третьего порядка сохраняет простой вид также и для оптических систем с конечными толщинами компонентов, например оптические снлы ф, действующие преимущественно на хроматические аберрации. Ко второй группе относят параметры более или менее случайного характера, о влиянии которых на аберрации известно на основании опыта или тригонометрических расчетов хода лучей. Какой бы из трех указанных методов нн был применен, ие всегда удается после первого же изменения параметров получить достаточно хорошо исправленные аберрацнн. Давая переменным новый ряд значений, рассчитывают новые конструктивные элементы оптической системы и вычисляют ее аберрации сравнивая их с аберрациями первых двух систем, путем интерполяции получают окончательные значения выбранной системы переменных. Иногда приходится рассчитывать довольно большое число промежуточных систем в этой стаднн работы особенно важную роль играют опыт, умение выделять влияние отдельных параметров и комбинировать наилучшим образом нх изменения. [c.377]

В настоящее время при автоматическом расчете оптических систем в области аберраций третьего порядка не принимается никаких мер для мнинмннизации аберраций высших порядков. Когда количество коррекционных параметров превышает количество функций, вводится дополнительное условие миииминнзации величины 2 а/Др/- Напомним, что это условие вытекает из требования уменьшения количества итерационных циклов и никак не оправдано с оптической точки зрения. Целесообразно в дальнейшем заменить указанное условие другим, в какой-то мере отражающим необходимость уменьшения аберраций высших порядков. По известному эмпирическому правилу Берека для получения по возможности малых аберраций высших порядков необходимо стремиться к тому, чтобы углы падения лучей на поверхностях были невелики. Это правило может быть учтено, еслн в процессе автоматического расчета мнниминизировать сумму квадратов синусов углов падения апертурного и главного лучей на поверхностях. Прн этом нет необходимости рассчитывать ход указанных лучей, поскольку между синусами углов падения лучей и параксиальными значениями углов падения существует примерно линейная связь. [c.469]

Потери, возникающие в соединении, могуг быгь связаны не только с волокном или соединителем, но также непосредственно с системой. В главе 6 обсуждалась зависимость модовых условий в волокне от длины волны, а также достижение равновесного модового распределения (ЕМВ). Первоначально волокно может быть переполнено или полностью насыщено, при этом свет переносится также в модах оптической оболочки и в модах высокого порядка. С расстоянием эти моды будут покидать систему. При достижении ЕМО волокно со сглаженным профилем показателя преломлениу будет иметь меньшее значение КА и меньшую активную площадь ядра, используемую для переноса света. [c.156]

Проба функций. Для исследования зависимости (х) в процессе оптимизации мы должны иметь возможность при любых значениях параметров х получить значения функций Г. Процесс такого вычисления назовем пробой функций в данной точке х пространства параметров или сокращенно просто пробой. Проба, таким образом, дает нам возможность установить связь между пространствами параметров и функций в прямом направлении от X к Г, как показано на рис. 5.2. Проба, в сущности, представляет собой операцию анализа при оптимизации. Для ее выполнения мы должны во-первых, перейти от значений параметров оптимизации к конструктивным параметрам, во-вторых, произвести через оптическую систему с этими конструктивными параметрами расчет необходимого количества лучей и определить нужные характеристики системы, пользуясь математическим аппаратом гл. 3, 4, и затем перейти от значений характеристик к значениям оптимизируемых функций. Структура пробь для оптических систем показана на рис. 5.3. Проба при оптимизации оптических систем отличается значительной трудоемкостью. [c.205]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...