Два источника когерентных сигналов

I— источник когерентного многомерного сигнала. Для обозначения некогерентного и частично когерентного сигнала применяются соответственно символы и - . [c.190]

В секунду) скоростей, могут различаться прежде всего методами выделения доплеровской частоты (оптическое детектирование, спектрометры) и электронной обработкой сигнала. В целом же они должны содержать источник когерентного светового излучения (лазер), оптическую схему, направляющую лазерный луч в исследуемую область движущегося объекта, приемную оптику, выделяющую рассеянный объектом пучок, схему сравнения частот сигнального и референтного пучков и электронный блок измерения доплеровской частоты. [c.282]

При измерении больших коэффициентов усиления в лазерах нужно позаботиться о том, чтобы в измерительную систему не попадали посторонние сигналы. Излучение лазера-источника необходимо пропустить через полосовой фильтр с шириной полосы приблизительно 100 А. Лазер-источник должен находиться на достаточно большом расстоянии от усилителя, так как отношением диаметра лазерной трубки к ее длине (d/b) определяется конус, в котором распространяется спонтанное излучение и диаметр которого очень велик по сравнению с пятном моды ТЕМоо источника с дифракционной расходимостью. Второй полосовой фильтр необходимо поместить перед приемником для уменьшения эффектов, обусловленных фоновым спонтанным излучением при малых уровнях когерентного сигнала [38 [c.399]

Выполняя этот пример, можио дать иную интерпретацию методу выполнения свертки в фурье-плоскости и определить требования к приборному исполнению. Входной сигнал в плоскости Фурье, как упомянуто выше, состоит из плоских волн, направленных под разными углами. В фурье-плоскости имеется дифракционная решетка. В приведенном примере дифракционная решетка без изменений пропускает 50% света и отражает оставшиеся 50% на угол, описываемый величиной а. Другая линза собирает изменившие ранее свое направление световые лучи и направляет их на детектор. Теперь ясно, что не требуется взаимная когерентность источников входного сигнала они должны быть только монохроматическими. [c.188]

Выбор метода описания волнового поля источника излучения зависит от системы допущений на его ) арактеристики (монохроматичность, когерентность, поляризацию) и, кап показано ниже, определяет аппарат, с помощью которого описьшается преобразование оптического сигнала в оптико-электронном тракте. [c.42]

Полная схема лазерного анемометра с необходимым минимумом измерительной аппаратуры показана на рис. 3.7. Луч от когерентного источника (лазера) 1 при помощи зеркала 2 направляется на делительную пластинку 3, где раздваивается на примерно равные по мощности пучки. Блок / формирующей и передающей оптики, включающий, кроме пластинки 3, зеркало 4 и линзу б, фокусирует скрещивающиеся лучи в исследуемой точке канала II. Рассеянное на движущихся с потоком частицах излучение улавливается блоком приемной оптики III, состоящим из апертурной диафрагмы 6, объектива 7, диафрагмы поля зре-ни.ч 8 и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 9. Сигнал с ФЭУ поступает в блок обработки IV, где усиливается широкополосным усилителем II я подается на панорамный анализатор спектра 12. Типичное изображение на экране спектроанализатора показано на рис. 3.6,6. [c.120]

Вернемся теперь к задаче о разделении двух связанных источников. Вычтем из входного сигнала х [t) и выходного сигнала z t) когерентные со вторым входным сигналом X2(t) части xi(t) [c.120]

Рассмотрим здесь кратко нестационарные пучки. В этом случае функция в выражении (7.11) зависит по определению от моментов времени t и ti, а не только от интервала между ними r = ti— /2. Примерами могут служить лазер с амплитудной модуляцией, тепловой источник света с амплитудной модуляцией, лазер с модулированной добротностью и лазер с синхронизацией мод. Корреляционную функцию для нестационарного пучка можно получить как среднее по ансамблю многих измерений аналитического сигнала на временном интервале О — Г, причем начало временного интервала синхронизовано с управляющим сигналом (например, синхронизовано с амплитудным модулятором лазера с синхронизацией мод или ячейкой Поккельса в лазере с модуляцией добротности). Степень временной когерентности в заданной точке г можно определить следующим образом [c.456]

Q — когерентный источник L,, L,. L, — линзы S — сигнал (объект) I — отклик (изображение) F — частотная плоскость [c.180]

Газовый лазер — основной источник шума в когерентной оптической системе. Спонтанное излучение, которым определяется квантовомеханический верхний предел отношения сигнала к шуму (ОСШ) в системе, — отнюдь не единственный источник шума. Кроме спонтанного излучения имеются и другие лазерные источники дискретных и хаотических шумов. К тому же имеются источники шума и в самой системе. [c.455]

Рассматривая вопрос о временной когерентности, мы заметили, что спектр всякого реального источника характеризуется конечной шириной полосы поэтому при достаточно большом времени задержки т аналитические сигналы и(Р,() и и(Р, + т) оказываются некоррелированными. Чтобы можно было говорить о временной когерентности, мы принимали, что источник, испускающий излучение, является идеально точечным. На практике же любой реальный источник имеет конечные размеры,и эти размеры нужно принимать в расчет. Это приводит нас к понятию пространственной когерентности. Теперь мы рассматриваем два аналитических сигнала и(РьО и ч Р2,(), наблюдаемые в двух [c.166]

Чтобы можно было представить поле падающего света в точке наблюдения Q в виде простой суперпозиции полей (с соответствующей задержкой) на отверстиях, нам пришлось принять, что световой сигнал является узкополосным. Теперь мы добавим еще одно предположение. А именно, предположим, что длина когерентности света намного больше максимальной оптической разности хода, возникающей при прохождении света от источника до рассматриваемой области интерференции. В качестве математической формулировки мы потребуем, чтобы для всех точек источника и всех точек рассматриваемой области наблюдения выполнялись условия [c.175]

В приборе для измерения диаметра тонких цилиндрических изделий (проволок, волокон и т.д.) (рис. 4, г) пучок излучения когерентного источника претерпевает дифракцию на изделии, и в плоскости сканера образуется дифракционное изображение изделия, соответствующее дифракции Фраунгофера. Дифракционное распределение интенсивности преобразуется в электрический сигнал, описывающий это распределение. Блок обработки электрического сигнала формирует прямоугольный импульс, длительность которого однозначно связана с расстоянием между выбранными минимальными точками дифракционного распределения. В приборе используется объектив, обеспечивающий величину дисторсии в пределах 0,2 % при смещениях объекта измерения в пределах 5 мм вдоль пучка излучения и 2,5 мм поперек пучка. Погрешность измерителя не превышает 0,5 % при смешениях объекта в указанных пределах. [c.494]

В главе проведено обобщение имеющихся в научной литературе сведений о поведении пространственно-временных характеристик флуктуаций интенсивности света в турбулентной атмосфере. Рассмотрены дисперсия, пространственная корреляция и спектры интенсивности оптических пучков, влияние неполной пространственной когерентности источника на характеристики флуктуаций, частотная корреляция и распределение вероятностей интенсивности. Однако количество публикаций по результатам исследований флуктуаций интенсивности столь велико, что охватить их все не представляется никакой возможности. Так, за пределами материала главы оказались вопросы влияния приемной оптической системы на флуктуации принимаемого сигнала, результаты исследований продольной корреляции интенсивности в случайно-неоднородных средах. С этими материалами можно ознакомиться по монографиям [36, 47, 56, 72], а также по оригинальным работам [9, 22, 55, 58, 91, 97]. [c.84]

Здесь I j,—групповая скорость плазмонов. Вследствие резонансного затухания ионно-звуковых волн в газе плазмонов с декрементом у, и фазового перемешивания мод непрерывного спектра (5) вносимое первым источником макроскопич. возмущение исчезает на расстояниях порядка ,/y где с, — скорость звука. Второй источник, расположенный в точке z=I ly возбуждает в плазме на частоте ионно-звуковую волну и возмущение типа (5) и, кроме того, модулируя моды непрерывного спектра от первого источника, порождает на разностной частоте Пэ = П2 —нелинейное возмущение спектральной плотности плазмонов, являющееся источником эхового сигнала. В точке эха моды непрерывного спектра становятся когерентными, поэтому суммирование по к приводит к возникновению в окрестности точки 2 макроскопич. возмущения концентрации плазмы йи,. Пространств. форма эхового сигнала несимметрична слева от точки эха профиль амплитуды 5и,, описывается ф-цией ехр (О, а справа—ф-цией ехр(- ), где = Уэ(г-г,)/с.,. [c.648]

Рис. 7.1, Распределение вероятности р Е) сигнала Е светового пучка в зависимости от вещественном < > и мнимой f частей сигнала, а — когерентный сигнал, излучаемый одномодовым лазером б—излучение теплового источника, например традиционного источника света.

При возбуждении одной моды большим числом хаотических макроскопических источников имеет место гауссовское распределение амплитуд поля к такого рода хаотическому шумовому излучению относят тепловую радиацию, радиошумы с гауссовским распределением амплитуд, спонтанное излучение, излучение Че-ренкова, излучение неба, звезд и т. д. Нередки ситуации, когда прием и обнаружение полезного когерентного сигнала производится на фоне хаотического теплового излучения, поэтому знание статистических характеристик таких полей представляет несомненный интерес. Распределение вероятностей отсчетов фотоэлектронов описывается законом Бозе—Эйнштейна (подробнее об этом распределении см. ниже) (4 табл. 1.1). [c.23]

Рассмотренные выше характеристики излучения являются результатом возбуждения одной моды либо когерентным источником (ОКГ), работающим в одночастотном режиме, либо ансамблем хаотических шумов источников. Однако в оптических системах связи и локации излучение на приемной стороне является смесью или суперпозицией когерентного сигнала и шумового хаотического поля. При обеспечении приемником хорошей пространственной и частдтной селекции возникает вопрос об обнаружении и выделении полезного сигнала из одномодового излучения, являющегося суперпозицией некогерентного и когерентного излучений с известной начальной фазой. В приложении 2 путем свертки весовых функций составляющих полей получена результирующая весовая [c.23]

Задача обнаружения некогерентного сигнала на фоне медленно флуктуирующего шумового поля возникает в случае применения в качестве источника излучения ОКГ, работающего в многомодовом режиме. Амплитуда излучения такого источника распределена по гауссовскому закону, следовательно, распределение числа фотонов (фотоэлектронов) на временном интервале будет подчинено геометрическому закону (закону Бозе—Эйнштейна). Кроме того, этим законом распределения можно характеризовать монохроматическое когерентное излучение после прохождения неоднородной турбулентной атмосферы, когда временная н пространственная когерентности полностью нарушаются. В световой локации излучение тавогО рода наблюдается при диффузном отражении когерентного сигнала оптически шероховатой поверхностью. [c.62]

В случае весьма слабого сигнала и интенсивных помех число отсчетов в принимаемой реализации смеси сигнала и шума должно быть достаточно большим. Лишь в этом случае можно осуществить уверенный прием и выделить полезный сигнал. В этом разделе рассмотрим два случая 1) обнаружение монохроматического когерентного сигнала в тепловом шуме при большом числе отсчетов 2) обнаружение монохроматического когерентного сигнала в пуассоновских шумах также при большом числе отсчетов. Монохроматический сигнал может быть постоянным по интенсивности или ступенчатомодулированным. Первый случ ай, как уже указывалось, характерен при обнаружении сигнала на фоне теплового излучения большого ансамбля макроскопических источников (фон излучения Земли, Луны, планет, звезд рассеянное излучение атмосферы и т. д.). В этом случае статистическое распределение сигнальных фотонов подчиняется закону Пуассона, а распределение шумовых фотонов — закону Бозе—Эйнштейна (см. приложение 2). [c.63]

Рассмотрим, напрпмер, получение восьми голограмм дальнего поля (каждая из них для тех же параметров, что у двух указанных выше разработок), которые осуществляют в системе с внешним пороговым кодированием восемь функций двух булевых переменных, имеющих положительный порог (например, восемь из тех шестнадцати функций, для которых два нулевых входных сигнала порож дают нулевой выходной сигнал). На рис. 5.5 показана простая оптическая схема, состоящая из экрана с двумя маленькими отверстиями, разнесенными на расстояние у. Одно из отверстий покрыто пленкой 0, изменяющей фазу имеется детектор 4 и верхний и нижний взаимно когерентные точечные источники / и ы. В приближении дальнего поля расстояния й и у, а также длина волны Х = 2я1к должны. быть малы по сравнению с расстоянием 5. В рамках данного приближения и при фиксированном Ь задача сводится к нахождению величин у и в, таких, что продетектированный сигнал /г только для включенного источника I, сигнал / , полученный только при включенном источнике к, и сигнал /ь, полученный при обоих включенных источниках, имеют все шесть [c.152]

Работы Фрелиха находятся в тесной связи с представлениями о высокой чувствительности некоторых биологических систем, особенно биомембран, к слабым электрическим и электромагнитным полям. Эти системы могут накапливать сигнал энергии и таким образом превышать тепловой Больцмановский шум (кТ), они могут обеспечиваться сравнительно малыми энергиями активации и при этом — быть защищены от тепловых флуктуаций [18]. С точки зрения эволюции, биологическая мембрана может быть рассмотрена как одна из наиболее элементарных диссипативных систем [61 ], которая является химически накачанной, открытой и устойчивой, а энергия, поставляемая ей, обеспечивается последовательностью обратных связей, как накопленного результата осцилляторных биохимических реакций [63 ]. Последние являются источником когерентных колебаний в биологической системе, которые могут переходить в низшие колебательные состояния, характеризующиеся высокой степенью пространственной когерентности по типу бозе-конденсации фононов. Общая теория когерентных колебаний в биологических системах была развита Фрелихом [34-38 ], где он рассматривает коллективные химические осцилляции, в которых белки, окружающие ионы и структурированная вода являются главными составляющими и осциллируют между сильным электрически полярным возбужденным состоянием и слабым полярным фоновым состоянием. Слабая химическая осцилляция в них связана с соответствующими электрическими колебаниями. Сильное электрическое взаимодействие между высокополярными состояниями в связи с сильным сопротивлением электрической проводимости налагает лимит-циклические ограничения на эти полярные системы, делая осцилляции крайне чувствительными к внешним электрическим и химическим влияниям. Ответы на них носят кооперативный характер, нелинейны и часто бывают сильными в ответ на сверхслабые стимулы [18 ]. [c.23]

Использование реальных источников когерентного излучения Н( накладывает существенных ограничений на возможности метода. Так указывается, что флуктуации фазы (частоты) источника возбуждени не влияют на спектр фототока гомодинного сигнала, а в случае гете родинного — не влияют, если в качестве гетеродинного луча исполь зуется часть излучения источника возбуждения. [c.138]

В предыдущей главе рассмотрены взаимосвязи между звуками и сл овы-мн объектами, наблюдаемые, когда два разнесенных в пространстве источника излучают два абсолютно когерентных сигнала. Если коэффициентом когереит- [c.161]

Оптическая диагностика двухфазных сред, бурно развивающаяся в последнее время, использует лазерные доплеровские анемометры по дифференциальной схеме (ЛДА) и лазерные решеточные анемометры (ЛРА). Различие между ними заключается в том, что пространственная решетка — модулятор в первом приборе формируется за счет интерференции двух когерентных лучей лазера в потоке, а во втором — либо проецируется в поток оптической системой, либо создается на фотоприемнике рассеянного света. Отсюда следует, что ЛРА не требует когерентного источника света и поэтому соответствующий прибор более прост по оптической схеме. Однако в связи с тем, что интерференция двух гауссовских пучков когерентного света дает решетку с синусоидальным пространственным распределением освещенности, ЛДА имеет более чистый сигнал с малым содержанием гармоник. В ЛРА обычно используют решетку с пространственным распределением освещенности (пропускания) в виде меандра, но сигнал содер-.жит высшие гармоники, т. е. менее чист . Энергетическая оценка ЛДА и ЛРА показывает, что при равных условиях ЛДА требует в 2 раза менее мощный источник света, так как при интерференции пучков в месте максимальной осве-сЩеиности пространственной решетки волны света складываются, тогда как в ЛРА половина мощности источника пропадает — затеняется пространственной решеткой-модулятором. Сравнительная оценка ЛДА и ЛРА, использующих одну и ту же оптику, проведена в [35, 122]. [c.52]

Здесь 7J/ j(w4 (Oi, Шз) — компоненты тензора нелинейной оптич. восприимчивости (см. Поляризуемость) 3-го порядка (i, j, к, L — индексы декартовых координат) частота исследуемого сигнала (Oi является алгебрам ч, суммой частот, вводимых в среду полей (Oi, Oj, og (т. о. 0i=(0i-l-(j)2-f Шз), нек-рые из к-рых могут оказаться отрицательными. D — численный коэф., учитывающий возможное вырождение среди частот а,,. . ., СО4. Одно или неск. полей ,(m ) (а=1, 2, 3), вводимых в среду, могут быть сильными (накачка), остальные — слабыми. При приближении одной из частот (Oj,. . ., (04 либо одной из их линейных комбинаций ( o)i IfOjI, Шг1 (йз1 и т.п.) к частоте разрешённого квантового перехода в исследуемой среде компоненты нелинейной восприимчивости x fki испытывают дисперсию. Соответственно, испытывают дисперсию и параметры зл.-магп. волны, источником для к-роп служит нелинейная поляризация (1). Стационарная когерентная А. л. с. с использованием лазерного излучения относительно невысокой интенсивности (для к-рого в разложении поляризации существен [c.38]

Источником излучения (обычно — когерентного, поляризованного) является генератор СВЧ (магнетрон-ный, клистронный) небольшой мощности, питающий волновод пли спец. антенну (аопд), передающую излучение в контролируемое изделие. Та же антенна при приёме отражённого излучения или аналогичная, расположенная с противоположной стороны изделия,— при приёме проп[едшего излучения подаёт полученный сигнал через усилитель на индикатор. Чувствительность метода позволяет обнаруживать в диэлектриках [c.592]

В К. с. к. р. регистрируют рассеянный сигнал в специально выбранном спектральном диапазоне, свободном от засветок возбуждающего излучения и паразитных некогерентных эффектов типа люминесценции (обычно используется антистоксова спектральная область). Высокая коллимировапность пучка когерентно рассеянного излучения позволяет эффективно выделять полезный сигнал на фоне некогерентных засветок и помех при использовании в качестве источников зондирующего излучения узкополосных стабилизироваи-ных лазеров достигается высокое спектральное разрешение полос КР, определяемое свёрткой спектров источников. Благодаря интерференц. характеру формы спектральной линии с помощью К. с. к. р. удаётся наблюдать интерференцию нелинейных резонансов разной природы (в частности, электронных и колебат. резонансов в молекулярных средах). Исключительно высокая разрешающая способность отд. модификаций К. с. к. р. путём подбора условий интерференции даёт возможность выявлять скрытую внутр. структуру неоднородно уширенных полос рассеяния, образованных наложившимися друг па друга линиями разной симметрии. Многомерность спектров К. с. к. р. обеспечивает значительно более полное, чем в спектроскопия спонтанного КР, изучение оптич. резонансов вещества. В К. с. к. р. разработаны методы получения полных комбинац. снектров за время от 10 с до 10 с. [c.391]

При оценке эффективности рассматриваемой системы связи порог в приемнике может быть найден построением кривых распределений (2.4) и (2.5) в зависимости от 5ф, Sr и S [27]. Эти кривые пересекаются в точке (согласно 3.13, 3.14), определяющей порог, который соответствует приему по максимуму правдоподобия. Кривые вероятности ошибок при равновероятной посылке двоичных символов в системе были построены для совокупности значений 5ф, Sr и S (см. с. 3.5а, б). Вероятности ошибок построены в зависимости от 5=5с+ ф + 5г — полного среднего числа фотонов, поступающих на фотодетектор в течение фиксированного интервала наблюдения. Параметром кривых является фиксированное отношение сигнал/шум, т. е. sdSm- Для рис. 3.5а ОКГ считается идеальным когерентным источником, т. е. Sr = 0. [c.128]

Очень часто изображения реальных сцен, фотоснимков и т. п., заданные в виде распределения интенсивности света (яркости свечения или освещенности), необходимо преобразовать в фазо-модулированный световой поток, т. е. в прострацственно-коге-рентный световой поток, в сечении которого фаза волны меняется в соответствии с законом распределения интенсивности исходпой картины. Особенно часто это необходимо в схемах голографической записи, в схемах оптической обработки информации с когерентными н частично когерентными источниками излучения. Связано это с возможностью повысить отношение сигнал-шум ца выходе в Этих схемах, улучшить цх практические характеристики [c.230]

Указанная фильтрация осуществляется в когерентном свете методом двойной дифракции. При первом процессе дифракции образуется Фурье-спектр сигнала. Затем производится процесс фильтрации (6.38). В результате второго дифракционного процесса формируется результирующий отклик системы. Общая схема оптической установки для этой цели представлена на рис. 119. Объект можно поместить либо в передней фокальной плоскости линзы (рис. 119, а), либо непосредственно за линзой (рис. 119, 6). Плоскость фильтрации находится либо в задней ( )окальной плоскости линзы Lg, в которой одновременно располагается и изображение источника (рис. 119, а), либо в плоскости изображения источника, что имеет место в случае второй схемы. В первой схеме изображение объекта формируется системой двух линз L , Lg, тогда как во второй —только линзой L . Плоскость изображений обозначена буквой /. В результате первого процесса дифракции [c.180]

Те источники шума, которые влияют на полное ОСШ вне лазера, мы будем называть внешними источниками. В качестве примеров можно указать точность визирования и стабильность приемника, площадь когерентности, т. е. ограниченный волновой фронт (вызванный помутнением среды, в которой распространяется излучение), темповой ток, дробовой и джонсоновский (тепловой) шум в фотоприемнике и связанных с ним усилителях, посторонние источники дробового шума, в том числе прямой или рассеянный солнечный свет и т. д. К внутренним источникам шумов относятся шумы тока разряда [1, 2], спонтанное излучение, возможные и конкурирующие лазерные переходы, шумы, вызванные распределением сигнала среди разных мод, каждая из которых имеет равное усиление и одинаково воспринимается [c.455]

Кроме ширины максимума функции У (г), характеристическим параметром является отношение контрастности (0)// (г- оо). Для отдельных импульсов, построенных из идеально синхронизированных мод (импульсы, ограниченные шириной полосы), это отношение равно 3, тогда как для сигнальных флуктуаций теплового источника с тем же самым спектром частот (например, для лазера с полностью несинхронизированны-ми модами) получается контрастное отношение, равное 1,5 (фиг. 13). На фиг. 3 представлен также сигнал двухфотонной флуоресценции для некоторого расщепленного отдельного импульса (огибающая ограничивает во времени интервал флуктуаций). Этот флуоресцентный сигнал имеет такое же контрастное отношение, как и отдельный импульс, но в окрестности г = О подобен сигналу узкополосного шума. Ширина максимума на фиг. 13, б определяется когерентным временем сигнала, т, е. свойствами фильтрации частот. На основании хода сигнала на фиг. 13, в можно делать заключения как о когерентном времени шумового сигнала, так и о временной длине огибающей ( ширина расщепленного импульса ). [c.69]

Оптические вычисления, под которыми подразумевают выполняемые оптическими методами операции с дискретными числовыми данными, являются новинкой в долгой истории развития оптической обработки сигналов. Утверждения о том, что оптические методы могут успешно конкурировать и теоретически превзойти по своим возможностям электронные методы обработки данных, впервые привлекли серьезное внимание в середине 1970-х гг. [I, 2], а в последнее время в этом направлении возник настоящий шквал публикаций. Сначала может показаться, что электромагнитные поля оптического диапазона непригодны для реализации цифровой логики, так как они распространяются линейным и непрерывным образом, в то время как поток электронов в цепи может быть просто преобразован в дискретные двоичные уровни. Одпако имеются три свойства оптики, которые делают ее привлекательной для цифровых вычислений. Первое — это широкая полоса частот оптических источников, которая может для полупроводниковых лазеров достигать гигагерц. Второе — это широкая полоса пространственных частот. Двумерная оптическая система может иметь крайне большое число элементов, разрешающих изображение, каждый из которых можно рассматривать как отдельный канал связи, а все они параллельно передают сигнал в одной и той же системе. В случае пекогерентного освещения все разрешающие ячейки оптической системы являются взаимно независимыми. При освещении когерентным светом каналы являются связанными между собой, что приводит к исключительно высокой степени организации межэлементных соединений. Третьей, относящейся к оптическим соединениям, характеристикой является отсутствие интерференции при распространении сигналов, что иногда описывают как возможность пересечения оптических проводов . Два оптических поля могут распространяться друг через друга, не оказывая взаимного влияния. Эти [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...