第二章声光频谱分析系统

1、第二章 声光频谱分析系统空间积分(功率)型声光频谱分析仪混合型声光频谱分析仪干涉型声光频谱分析仪声光频谱分析系统的性能参数动态范围 空间坐标 和 与空间频率和 之间的关系为2.2 空间积分(功率)型声光频谱分析仪信号f(t)作为布喇格器件的输入，则离开器件的光振幅为在傅里叶透镜的后焦平面上，经过傅里叶变换的光分布为2.3 混合型声光频谱分析仪瞬时功率谱随着时间积分产生的输出为2.4 干涉型声光频谱分析仪在光电检测器平面P上的光密度I(,t)是两路信号和的平方：2.5 声光频谱分析系统的性能参数光源扩束准直系统串扰和旁瓣控制频率分辨率及光电检测单元的间距扩束准直系统透镜法设透镜的焦距为F，物距和

2、像距分别为S01和S02 ，它们三者之间的关系为利用这一特点，可以采用两个焦距不同的透镜，就可构成一扩束和准直系统。F1、F2分别为两个透镜的焦距。由几何光学原理很容易得出束宽比率为设激光束直径为d，所需光束宽度为D，那么棱镜法Dd激光（a）（b）为入射角， 为折射角，为棱镜的顶角，d为入射光宽度，D为出射宽度。每个棱镜的扩束比率为为棱镜的折射率光在入射面上的损失与光的偏振方向有关，一般随入射角的增大而增大，我们必须在光损失与放大比率M之间做一折衷。菲涅耳公式（透射光能流与入射光能流之比）透镜法和棱镜法之间的比较：1、棱镜扩束系统体积小、成本低、无像差；2、透镜扩束系统的M受透镜的焦距限制，而

3、棱镜系统的M只与光束入射角有关，可大大缩短光路；3、透镜（或柱面镜）系统在调整时，必须使两个焦点重合，才能得到准直的平行光，而棱镜系统无此限制，调节方便，简便易行。2.5.3 串扰和旁瓣控制矩形函数高斯函数窗口函数在傅里叶平面的响应为矩形函数的响应为 高的旁瓣电平会使被检测的弱信号变得模糊不清，并且由于一部分能量增加到相邻的光电检测单元上而产生光串扰。由于旁瓣来源于信号中尖锐的不连续点，因此需要使用其他的窗口函数来降低它。 与矩形函数相比，高斯窗口函数能产生很低的旁瓣电平，其旁瓣电平可以通过选择参数 来加以控制，参数 决定了窗口边缘入射光的振幅。旁瓣振幅降低的速率也依赖于参数 。对于频谱分析仪

4、来说，相对于主瓣的峰值电平，旁瓣电平的典型指标是不高于-50dB，且旁瓣的位置离主瓣的中心相差5个可分辨频率点。2.5.4 频率分辨率及光电检测单元的间距对于长为L的均匀照射信号，两个最小可分辨频率之间的角距可简单地表示为 =/L，在傅里叶变换域，每个频率点至少需要2个检测单元才能满足采样定理，因此有2.6 动态范围2.6.1 相互调制量2.6.2 信噪比与最小信号电平信噪比可用下式来计算 对于检测阵列中的第k单元，其信噪比为 式中ik信号电流； 一个电子的电荷量； 负载电阻、电容和截止频率 之间的关系为 解出RL，并将其代入上式可得出一个更实用的信噪比公式:假设输入的连续波信号为 则其正衍射级的傅里叶变换为:在傅里叶平面上，光电检测单元对光敏面上的光强进行积分。因此，总的光功率为考虑使用矩形窗口函数，a（x）= rect（x/L），则有总的光功率为光电流为从这个结果可得出以下结论：给出了电流和光信号功率之间的关系；表明被检测的光功率不是特定参数的函数，如，L和F等；表明光电流ik正比于输入信号的功率 。由此可以得出决定频谱分析系统动态范围的ck的最小值。动态范围的定义为式中 最大信号功率； 最小信号功率。可解出可得动态范围随着有用功率的