Большая коллекция рефератов

No Image
No Image

Реклама

Счетчики

Опросы

Оцените наш сайт?

No Image

Двумерный оптический сигнал и его информационная структура

Двумерный оптический сигнал и его информационная структура

1.5 Двумерный оптический сигнал и его информационная структура

Оптическим сигналом называют световую волну, несущую определенную

информацию. Особенностью световой волны по сравнению с радиоволной является

то, что вследствие малости ( можно практически реализовать прием, передачу

и обработку сигналов, промодулированных не только по временам, но и по

пространственным координатам. Это позволяет значительно увеличить объем

вносимой в оптический сигнал информации.

Таким образом, оптический сигнал в общем случае является функцией

четырех переменных: трех пространственных координат ([pic] и времени (t).

Рассмотрим его математическое описание.

Электромагнитная волна представляет собой изменение во времени в

каждой точке пространства электрического и магнитного полей, которые

связаны между собой по закону индукции. Изменение магнитного поля создает

переменное электрическое поле, которое в свою очередь порождает переменное

магнитное поле. Электромагнитная волна распространяется в пространстве от

одной точки к другой. Она характеризуется взаимно перпендикулярными

векторами напряженностей электрического Е и магнитного Н полей, которые

изменяются во времени по одному и тому же гармоническому закону:

[pic] (1)

Световую волну можно представить с помощью электрического, либо

магнитного поля. В оптике чаще всего для этой цели используют электрическое

поле, поскольку оно играет более важную роль. Например, в оптической

голографии в результате действия электрического поля можно получать

голограммы. Поэтому в дальнейшем будем считать, что (1) описывает

электрическое поле световой волны. В этом случае [pic] ( единичный вектор,

определяющий в пространстве прямую, вдоль которой осуществляется колебание

электрического поля в точке пространства с координатами [pic] и

характеризующий плоскость поляризации в данной точке. Функция [pic] –

скалярная функция координат пространства и времени, численно равная

мгновенному значению модуля вектора напряжённости электрического поля [pic]

( амплитуда колебания напряженности электрического поля в точке [pic],

[pic] ( частота колебаний, [pic] ( фаза световой волны в точке с

координатами [pic]. Начальную фазу можно принять равной нулю в любой

произвольной точке пространства. Тогда функция координат [pic] будет

характеризовать разность фаз напряженности в этой точке и точке [pic].

Кроме того параметры [pic];[pic] не зависят от времени, так как

рассматриваются только когерентные волны, а модуляция осуществляется по

пространственным координатам.

Из (1) следует скалярная форма записи уравнения световой волны

[pic] (2)

Oбычно используют комплексную форму записи, которая является наиболее

удобного для выполнения математических операций и преобразований; например,

[pic] записывают в виде [pic]. Согласно формуле Эйлера [pic] так что

действительная функция y может быть получена из комплексной: [pic], где

символ Re обозначает действительную часть комплексной функции. Тогда :

[pic]

Величину

[pic]

называют комплексной амплитудой световой волны. Она описывает

пространственное распределение амплитуд A(xyz) и фаз ((xyz) световой волны

и является важной характеристикой, монохроматической волны.

Временной множитель [pic], являющийся гармонической функцией времени,

обычно опускают. Он может быть введен на любом этапе преобразований.

Поэтому в дальнейшем оптический сигнал будем представлять в виде (4). Таким

образом, основными характеристиками световой волны являются амплитуда ,

фаза и поляризация, определяемая единичным вектором. В оптических системах

хранения и обработки информации, как правило, используют двумерный

оптический сигнал, который описывается распределением комплексной

амплитуды, фазы или поляризации световой волны по точкам пространства,

летящим в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Если в этой плоскости ввести координаты [pic], то информации, содержащим в

двумерном сигнале будет определяться комплексной амплитудой

[pic]

и поляризацией [pic]. Итак, информация в световую волну может быть введена

путем модуляции амплитуды, фазы и поляризации по двум пространственным

координатам x и y.

Distributed by BRS Corporation

http://www.osu.ru/~BRS

E-mail: brs-99@mail.ru

-----------------------

(3)

(4)

(5)


No Image
No Image No Image No Image


No Image
Все права защищены © 2010
No Image