Kamalakning geterodinini aniqlash - Rainbow heterodyne detection
 | Ushbu maqolada bir nechta muammolar mavjud. Iltimos yordam bering uni yaxshilang yoki ushbu masalalarni muhokama qiling munozara sahifasi. (Ushbu shablon xabarlarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling)
|
Maqsadi sintetik qatorni heterodinni aniqlash katta maydon detektori sirtining mintaqalarini virtual piksellarga ajratishdir. Bu jismoniy piksellarga ega bo'lmasdan (ya'ni izolyatsiya qilingan detektor elementlari) bir nechta piksellarga ega bo'lishning afzalliklarini beradi (masalan, rasmni yaratish uchun). Detektor oddiy bitta simli chiqish bo'lishi mumkin, uning ustida barcha virtual piksellar doimiy va parallel ravishda o'qilishi mumkin. Piksellar chastotasi domenida multiplekslangan.
Maxsus qiziqish, bu duch kelgan ikkita umumiy va bezovta qiluvchi muammolarni hal qiladi optik geterodinni aniqlash. Birinchidan, geterodin signallari signal manbai va mos yozuvlar manbai (dublyaj) orasidagi chastotalardir mahalliy osilator ). Ular doimiy yorug'lik darajasi emas[tushuntirish kerak ] ammo tebranuvchi signallar va shuning uchun an'anaviy detektorlardan farqli o'laroq signalning yorug'lik oqimi kondansatkichga qo'shilishi mumkin emas. Shuning uchun, piksellar qatoriga ega bo'lish uchun har bir pikselni o'zgaruvchan tok kuchaytirgichi va aniqlovchi sxemasi qo'llab-quvvatlashi kerak. Sintetik qatorni aniqlash bilan barcha signallarni kuchaytirish va bir xil elektron orqali aniqlash mumkin. Ikkinchi muammo Sintetik massivni aniqlash pikselli tasvirda emas, balki signal detektor yuzasi bo'ylab fazoviy ravishda izchil bo'lmaganda massivlarni echadi. Bunday holda, paydo bo'ladigan urish chastotalari detektor yuzasi bo'ylab har xil ravishda o'zgarib turadi va ular past signal chiqishini buzishga xalaqit beradi. Sintetik qatorni aniqlashda detektorning har bir mintaqasi urish chastotasi uchun har xil asosga ega va shuning uchun signal fazasi detektor yuzasida o'zgarib tursa ham statsionar aralashuv bo'lmaydi.
Kontseptsiyaning illyustratsiyasi
1-rasmda Sintetik Array usulining ma'lum bir amalga oshirish formati ko'rsatilgan. Ushbu dastur "Rainbow Heterodyne Detection" deb nomlangan, chunki mahalliy osilator o'zining chastotalari detektor yuzasi bo'ylab kamalakka o'xshab yoyilgan.
Detektordan chiqish ko'p chastotali signaldir. Agar ushbu chiqish signali spektral ravishda echilgan bo'lsa, u holda har bir har xil elektr chastotasi detektorning boshqa joyiga to'g'ri keladi.
Amalga oshirish
Asosiy qiyinchiliklar
Kontseptsiya sodda bo'lsa-da, har qanday amalga oshirishda engib o'tilishi kerak bo'lgan asosiy qiyinchiliklar mavjud: detektorga nisbatan farq chastotalarining o'tkazuvchanligi detektorning elektr o'tkazuvchanligidan kam bo'lgan yoyilgan optik chastotalarni kamalakini qanday yaratish kerak. Ya'ni odatdagi detektor 100Megahertz miqyosida o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi mumkin. Agar eng katta farq chastotasi | -6--6 | bo'lsa u holda bu farq 100 megagertsdan kichik bo'lishi kerak. Bu o'z navbatida qo'shni farq chastotalari orasidagi masofa 100 MGts dan kam va o'rtacha 100 MGts / piksel sonidan kam bo'lishi kerakligini anglatadi. Bu nima uchun muammo tug'dirayotganini ko'rish uchun oq nurni prizma bilan tarqatishni o'ylab ko'ring. Har qanday cheklangan o'lchamdagi prizma uchun siz megagertsdan kam farq qiladigan aniqlangan (bir-birining ustiga chiqmaydigan beamletlar) yaratish uchun etarli dispersiyani ololmaysiz. Shunday qilib, dispersiya usullari tor diapazonli farq chastotalari bilan chastotali siljigan beamletlarni yaratish uchun keng polosali yorug'lik manbasini tarqatib yubora olmaydi, bunga erishishning mumkin bo'lgan usullaridan biri har bir nur uchun alohida lazer manbasiga ega bo'lishdir; bu manbalar aniq chastota bilan boshqarilishi kerak, shuning uchun ularning markaziy chastotalari kerakli siljishlar bilan ajralib turadi. Buning asosiy muammosi amaliydir: Ko'pgina lazerlarning o'tkazuvchanligi va chastotali siljishi 1 Mts dan katta. Buning uchun zarur bo'lgan lazerlar etarli darajada tor spektral tozalikka ega bo'lishi kerak, chunki ular signal manbasiga izchil aralashishi mumkin. Shunga qaramay, bir nechta tor diapazonli chastotali sozlangan lazerlarga ega bo'lish ham murakkabdir.
Akusto-optik eritma
Bunga erishishning amaliy usullaridan biri bu Akusto optik deflektordan foydalanishdir. Ushbu qurilmalar keladigan yorug'lik nurini Akustik haydash chastotasiga mutanosib ravishda burishadi. Shuningdek, ular chiqish optik chastotasini akustik chastotaga almashtirishning yon ta'siriga ega. Shunday qilib, ulardan biri ko'p sonli akustik chastotalar bilan harakatga kelganda, har biri optik chastotada kichik va har xil siljish bilan bir qator burilgan nurlar chiqadi. Qulaylik bilan, bu manba lazerining past spektral tozaligiga ega bo'lsa ham ishlaydi, chunki beamletning har bir sub-spektral komponenti manba bilan o'zaro fazali mos keladi va bir xil chastotada siljiydi. Xususan, ushbu yondashuv manba sifatida arzon, yuqori quvvatli yoki impulsli lazerlardan foydalanishga imkon beradi, chunki chastotani boshqarish talab qilinmaydi.
2-rasmda ushbu dasturning oddiy 2 "piksel" versiyasi ko'rsatilgan. Lazer nurlari akusto-optik modulyator orqali 25Mhz va 29Mhz akustik chastota bilan buriladi. Ikkita nur paydo bo'ladi va ikkalasi ham asl lazer nurlari bilan birga detektorda birlashtiriladi. 25Mhz chastotasi detektorning chap yarmini, 29Mhz chastotasi esa detektorning o'ng yarmini yoritadi. Detektordagi signal nuriga qarshi urish chastotalari 25 va 29 MGts chastotalarni ishlab chiqaradi. Shunday qilib, biz qaysi fotonlarni detektorning chap yoki o'ng yarmiga urishini farqlay olamiz. Ushbu usul piksellar sonini kattalashtiradi, chunki minglab aniqlanadigan nuqtalarga ega bo'lgan AOD (har biri har xil chastotali) tijorat bozorida mavjud. 2D massivlarni ikkinchi AOD yordamida to'g'ri burchak ostida yoki golografik usullar bilan ishlab chiqarish mumkin.
Multipleks
Usul detektordagi barcha fazoviy pozitsiyalarni chastota bo'yicha ko'paytiradi. Agar chastotalar bir xil masofada joylashgan bo'lsa, unda oddiy Fourier transformatsiyasi izchil tasvirni tiklaydi. Biroq, chastotalarni bir xil masofada joylashtirishga hojat yo'q, shuning uchun piksellar sonini, hajmini va shaklini dinamik ravishda sozlash mumkin. Bundan tashqari, har bir pikseldagi Geterodin daromadini LO beamletini ozmi-ko'pi kuchliroq qilish orqali mustaqil ravishda o'zgartirish mumkin. Shunday qilib, qabul qiluvchining dinamik diapazonini yorqin piksellardagi daromadni kamaytirish, xira piksellarga ko'tarish va ehtimol xira hududlar uchun kattaroq piksellardan foydalanish orqali kengaytirish mumkin.
An'anaviy pikselli massivlar bilan taqqoslash
Multipleks texnikasi ikkita cheklovni ham joriy etadi. Tasvirlash holatida signallar qo'shni piksellar orasidagi farq chastotasi nazarda tutilgan Nyquist vaqt sobitidan tezroq o'zgarmasligi kerak. Agar shunday bo'lsa, piksellar xiralashishi yoki taxallusni bajaradi. (Rasmga tushmaydigan ilovalar uchun, masalan, shunchaki ko'proq yorug'lik yig'ish uchun harakat qilayotgan, ammo fazoviy nomuvofiqlik bilan cheklangan bo'lsa, bu piksellarning nomuvofiq yig'indisini o'zgartirmagani uchun alyans muhim emas.) Bundan tashqari, agar tortishish shovqin chegarasi yaqinida ishlash multipleks yondoshuvi shovqin maydonini ko'tarishi mumkin, chunki barcha piksellar butun massivdan otishni o'rganish shovqinini ko'rishadi (chunki ularning barchasi bir xil sim bilan bog'langan). (Rasmga tushmaydigan dasturlar uchun bu muhim bo'lmasligi mumkin).