В. В. ПРОКЛОВ

Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Новые акустооптические методы передачи
и обработки информации в оптических системах телекоммуникаций
и дистанционного зондирования Земли

В работе рассмотрены потенциально перспективные области применения АОСФ – оптические телекоммуникационные системы с кодовым разделением множественного доступа (O-CDMA) и гиперспектральные оптические датчики в системах дистанционного зондирования Земли.

Современная акустооптика (АО) представляет собой развитое высокотехнологичное научно-техническое направление, имеющее широкий спектр практических приложений в различных отраслях народного хозяйства. Физической основой большинства ее приложений является эффект резонансного (синхронного) взаимодействия волн звука и света при их совместном распространении в фотоупругой среде, в результате которого происходит дифракция падающего света. При этом эффективность АО дифракции может быть достаточно велика (вплоть до ~100%), углы отклонения выходящего луча света от первоначального направления распространения луча, связанные с частотой звука, могут изменяться в достаточно большом диапазоне, например, число различимых по критерию Рэлея положений выходного луча может достигать N ~ 500, причем с возможностью их оперативного (~1 мкс) и произвольного переключения и т. п. На этой базе открыты и широко используются такие функциональные возможности как модуляция, отклонение и сдвиг частоты дифрагированного света, а также спектральный и корреляционный анализ СВЧ сигналов с большой ²базой² (ВТ > 102), оптическая перестраиваемая полосовая фильтрация для систем спектроскопии и спектрометрии оптического излучения, контроля состава жидкости, окружающей среды и т. п.

Тем не менее, как будет показано в данной работе, в настоящее время изучение и освоение важного потенциала акустооптики, связанного с уникальным сочетанием в ней свойств высокой спектральной избирательности к частотам звука и света при возможности достаточно быстрого электронного управления этими параметрами, требует своего дальнейшего глубокого продолжения, поскольку это сулит открыть новые ниши ее использования.

В частности, в работе будет сделан и проанализирован обзор литературы [1-9], в которой по отдельности и без взаимной увязки друг с другом исследовались такие вопросы, как эффекты АО взаимодействия некогерентного полихроматического света с когерентным одночастотным звуком, лазерного излучения с многочастотным звуком, новые принципы построения высокоскоростных средств вычислительной техники типа спектральных АО устройств для выполнения векторно-матричных умножений или линейных интегральных преобразований информации. Далее, будет показано, что на базе уже имеющихся в литературе и некоторых новых еще не опубликованных результатов о новых принципах построения некогерентных оптических систем телекоммуникаций с использованием спектральных свойств света и звука, в ближайшее время могут быть созданы физические основы нового перспективного направления – акустооптическая согласованная фильтрация (АОСФ) оптических сигналов и изображений.

Список литературы

1. Гуляев Ю. В., Курский В. Н., Проклов В. В. и др. Концепция построения сотовых систем подвижной связи с кодово-временным разделением на базе твердотельных сигнальных процессоров. Радиотехника. 1996. №5. С.3-5.

2. Kavehrad M., Zaccarin D. Optical code-division-multiplexed systems based on spectral encoding of noncoherent sources. J. Light wave technology. 1995. V.13. N3. P.534–545.

3. Пустовойт В. И., Тимошенко  фильтр с управляемой полосой пропускания. Радиотехника и электроника. 1998. Вып.4. С.461-468.

4. Проклов В. В., Бышевский-Конопко   цифровые вычисления методом аналоговой свертки в спектральной плоскости. Радиотехника. 2000. №1. С.50-54.

5. Proklov V. V. Acousto-optic integrated circuits for incoherent spectral encoding/decoding in all-optical networks with asynchronous data transmission. Proc. ISTC-Samsung Forum. Moscow. 2001. P.42-46.

6. Gurevich B. S., Andreyev S. V. Acousto-optic tunable filter with variable spectral selectivity. Proc. SPIE. 2005. V.5828. P.53-59.

7. Molchanov V. Ya., Chizhikov S. I., Makarov O. Yu., et. al. Adaptive acousto-optic technique for femtosecond laser pulse shaping. Applied Optics. 2009. V.48. P.118.

8. Shnitser P. I., Agurok I. P., Sandomirsky S., et. al. Real-time polarization sensitive multispectral automatic imaging system for object contrast enhancement and clutter mitigation. Proc. SPIE. 2000. V.4025. P.229-237.

9. Liu J., Shu R.., Ma Y., Wang J. A hyper-spectral imager with adjustable spectral selectivity based on AOTF. 2012. Proc. SPIE. V.78K.