Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
253:
«ский дефлектор. Такая схема была применена для записи электрических сигналов на ПВМС ПРОМ. Электрический сигнал подавался непрерывно на акустооптический модулятор, где он преобразовывался сначала в бегущую акустическую волну, а затем считывался светом импульсного лазера. Длительность лазерного импульса должна быть настолько коротка, чтобы смещением акустической волны за время считывания можно было пренебречь. Таким образом, одним импульсом считывался с одномерного акустооптического модулятора и записывался на ПВМС ПРОМ в виде строки электрический сигнал, поступающий за время t (время распространения акустической волны через рабочую апертуру акустооптического модулятора). Запись следующей строки происходила через время t, когда информация, введенная в акустооптический модулятор, полностью обновлялась. На модуляторе ПРОМ эта строка записывалась рядом с предыдущей. Необходимое смещение записывающего луча обеспечивалось механическим дефлектором, выполненным в виде вращающейся призмы.
Общим требованием к системам записи является обеспечение линейности записи, т. е. выполнения линейного соотношения между входным сигналом и амплитудой модуляции считывающего света. Нелинейные искажения могут приводить к неопределенности в результатах обработки информации в оптическом процессоре, их источником может быть как система записи, так и ПВМС. Указать в общем ¦случае допустимый уровень нелинейных искажений невозможно, поскольку он определяется как типом обрабатываемых изображений, так и задачей, решаемой с помощью оптического процессора.
Устройство считывания с ПВМС. Оно должно включать источник когерентного излучения (непрерывный или импульсный лазер) и коллимирующую оптическую систему, обеспечивающую освещение ПВМС светом с заданным волновым фронтом. Устройство считывания не должно вносить на входе оптического процессора фазовых искажений и обеспечивать минимальный уровень шумов.
Как отмечалось в разделе 2.3, фазовые искажения волнового фронта считывающего света не должны превышать К/4 с учетом искажений, вносимых ПВМС. Более высокий уровень фазовых искажений, как и геометрические искажения изображения, приводит к потере эквивалентной информационной емкости обрабатываемого изображения. Следует отметить, что искажения, вносимые ПВМС, могут быть при усложнении системы считывания скомпенсированы. Для этого модулятор при считывании должен освещаться светом, волновой фронт которого комплексно сопряжен искажениям, вносимым модулятором. Такой волновой фронт можно получить, используя голографический метод, применявшийся, например, для компенсации фазовых искажений ПВМС ПРОМ [9.122]. К недостаткам метода можно отнести значительные потери считывающего света.
Поскольку результаты обработки на выходе оптического процессора должны быть преобразованы в электрические сигналы, то собственные шумы процессора должны включать как шумы оптической
1254
системы, так и шумы выходного фотодетектора. При увеличении интенсивности считывающего света пропорционально возрастают как полезный сигнал, так и оптические шумы при сохранении отношения сигнал/шум. Поэтому интенсивность считывающего^ света должна быть выбрана такой, при которой фотодетектор’ на выходе оптической системы смог зафиксировать оптические шумы.
Рис. 9.23, а иллюстрирует применение фоторефрактивного ПВМС ПРИЗ в качестве устройства ввода в когерентно-оптический спектроанализатор. На рисунке показан спектр гармонического сигнала.. При обработке такого узкополосного сигнала отношение сигнал/шум на выходе оптического спектроанализатора достигает 10е, и шумы оптического процессора не могут быть зарегистрированы одновременно с сигналом выходным фотоприемником (в данном случае фотопленкой) из-за ограниченности динамического диапазона. На рис. 9.23, б показан спектр широкополосного сигнала, полученный с помощью ПВМС ПРИЗ. Такой сигнал был получен в результате записи на модулятор фурье-голограммы диффузионного рассеивания. Плотность записи информации на ПВМС составила 100 кбит/см2, а отношение сигнал/шум на выходе процессора — 300. Следующим примером (рис. 9.23, в) является спектр текстурирован-ного шумоподобного сигнала (изображение морской поверхности). Спектр был получен в [9.123] с целью определения направления текстуры. Изображение записывалось на ПВМС с фотопленки и с экрана ЭЛТ. Несмотря на то что в принципе нет необходимости перезаписывать изображения с фотопленки на ПВМС, поскольку фотопленка сама может быть использована в качестве входного транспо-ранта, авторы работы [9.123] утверждают, что перезапись на ПРИЗ-позволяет выполнить анализ спектра с большей точностью, так как модулятор эффективно подавляет шумы оптической системы (см. раздел 8.2).
Примером использования электрооптического ПВМС в качестве устройства ввода в когерентно-оптический коррелятор может служить работа [9.124]. Здесь ПВМС фототитус был применен в корреляторе, работающем по схеме Вандер-Люгта. При записи согласованного фильтра опорное изображение считывалось в ПВМС. Поскольку за модулятором располагался скрещенный анализатор* поляризации, считывающий свет имел в плоскости записи голограммы поляризацию, ортогональную к исходной. Это потребовало при записи фильтра повернуть поляризацию опорного луча на 90°, для чего были использованы пластина Х/4 и анализатор. В [9.124] продемонстрирован корреляционный анализ аэрофотоснимков и изображений печатного текста, которые записывались на фототитусе некогерентным светом. Было показано, что интенсивность корреляционных пиков близка к теоретической, а отношение сигнал/шум: позволяет распознавать и определять положение заданных фрагментов изображения. При этом в случае аэрофотоснимков распознавались фрагменты размером 6x6 мм на изображении с полем 25x25 мм.
