[工学]第7章光电信息变换下.pptVIP

第7章 光电信息变换 7.4 物理光学方法的光电信息变换 2.单频光相干的条纹检测 ③干涉条纹跟踪法 3.双频光相干的差频检测 激光多普勒测速仪 ②萨格纳克(Sagnac)效应和转动差频 气体激光陀螺环型谐振腔 光学陀螺的优势 7.4.2 衍射方法的光电信息变换 2 夫琅和费细丝衍射 7.5 时变光电信息的调制 3. 典型的调制方法 7.5.2信号的调制 （1）调幅型调制的实现 （2）调频型调制的实现 （3）调相型调制的实现 ②转动反射镜的调制器 2．光控调制器 ②克尔调制器 ③旋光调制器 ④声光调制器 ⑤磁光调制器 3.辐射源调制器 7.5.3 调制信号的解调 经调制后的波形是由调制盘图形、光束和探测器的截面形状和大小，照在调制盘上的位置决定。 φ t t φ φ t φ t 调幅型调制原理可用所谓初升太阳式调制盘来说明，其原理如图7-13所示。在圆形调制盘上分为两半，上半部是由透光与不透光的等间隔扇形面相间组成，下半部制成半透区，对目标进行调制时将调制盘置于像面即物镜焦面上。 某目标像点落在调制盘某A点处，所占透明区的面积不同，透过的通量W也不同。其规律是离轴心愈远占透明区的面积S愈大。 调制型调制盘原理 调幅型波形 实际中使用的调幅式调制盘还要复杂些。例如在制导中所用的调制盘，如图所示。其图案作了两方面的修改，一方面是将半透明的下半区改成透光与不透光等宽的同心半圆环，且带环甚密，使得不论何等待测大小的目标通过该区时，透射比均为50％。另一方面是将上半区中的扇形面沿盘的径向再行分格，每个格子的面积大小相等。这一改进的重要作用是抑制非目标的背景。 实用调幅式调制盘 它由四个同心环带组成，由内向外每增一个环带其格子数增加一倍，只要目标像偏离该调制盘的中心，盘转动时就将产生调制信号。从调制信号的频率不同就可得知目标像所处调制盘上的位置，就可获得偏离量的大小。 上图调制盘不能反映目标所在的方位信息。为此设计了下图调频式调制盘，从中心向外每个环带所分格子数成倍增加，而在每个环带中透光格子的密度不均匀，其规律是按正弦关系分配。 以R为半径将圆盘分为两个区域，每个区域中都采用初升太阳式调制图案，两区相位相差。当目标像落在内圈、外圈及两区边界上时，将产生如右图所示的调制波形，通过鉴相电路就可解调出目标的偏离信号，但不能反映偏离的方位角。 调相式调制盘 调制波形 有些场合又可用反射和透射扇形构成调制盘，如图是比较光路中的机械调制方案。为消除可能引起的系统误差，在许多光电检测系统中采用双光路法。 比较光路中的调制 它由固定狭缝和运动反射镜构成。下图是两种调制器的原理图，一种是通过旋转反射镜完成调制；另一种是通过摆镜实施调制。 光控调制——利用晶体双折射现象对光波进行调制的方法 光控调制分：电光效应调制、磁光效应调制和声光效应调制。 （1）电光效应调制 ①泡克耳斯调制器 泡克耳斯效应——在外加电场作用下，晶体折射率发生变化，与电压成正比。 U 起偏器 检偏器 KH2PO4 控制外加电压U的形状得到输出光随信息改变的光通量。 克尔效应——在强电场的作用下物体的折射率与电场强度的平方成正比。 克尔盒中产生电光效应的液态介质是硝基苯(C6H5NO2)，偏振光通过有外加电场作用下的克尔盒时，产生振动面沿电场方向和垂直电场方向的两束光，当外加交变电压 时，就实现了对光的调制。 旋光效应——有些晶体在外加电场作用下发生偏振光振动面旋转现象。 旋转角的大小除与晶体性质、晶体厚度有关外，还与所加电压的大小成正比。如在石英晶片上施加正弦电压，那么晶体使偏振光振动面旋转角度也是一个正弦函数。光源经准直镜产生平行光，自然光经起偏振器后形成线偏振光，偏振光经外加电场作用下的石英晶体后成为摆动的线偏振光，再经检偏振器后，形成经调制的线偏振光。 声光效应——光波在传播时被超声波衍射的现象 在一定条件下，声光介质相当干一个平面光栅，光束垂直入射到声衍射光栅上，形成衍射图案。这一效应产生在液体介质中，如苯、四氯化碳、甘油和甲苯等，叫作德拜—席尔斯效应。而在固体如铌酸理、氧化锌和硫化镉等材料中产生的同样效应叫做喇曼—纳恩效应。右图是以德拜—席尔斯效应为原理的声光调制器。 ? 磁场作用在某些透明的液体介质上，液体分子会形成某种有序的排列，表现出像晶体那样的双折射性质。当偏振光束的振动面与磁场方向按夹角入射时，光束分解为两束振动相互垂直、传播速度不同的但传播方向一致的偏振光，其中一束的振动而与磁场方向平行，另一束光与磁场方向垂直。 对光源发光进行调制是常用的调制方法之一。该方法要求光源具有极小的惰性。 用交流供电时，发光频率是交流供电频率的