Влияния параметров преобразования частоты на спектральный состав излучения на выходе АЭМ

В предыдущем параграфе теоретически и экспериментально показано, что АЭМ может быть использован в качестве симметричного УФДЛИ. Как известно, основными критериями для выбора устройства преобразования являются диапазон и стабильность разностной частоты, а также степень спектральной чистоты выходного излучения, зависимость его спектрального состава от параметров преобразования и сложность конструктивного исполнения. Определим указанные характеристики для АЭМ, и на их основе покажем возможные области применения разработанного устройства преобразования.

При работе в «нулевой» точке АЭМ со скрещенными поляризаторами реализует амплитудно-фазовый способ преобразования частоты. В этом случае при любой амплитуде модулирующего напряжения реализуется 100% амплитудная модуляция и автоматически при переходе через 0 происходит скачкообразное изменение фазы несущего излучения на p.

Таким образом, погрешности преобразования, обусловленные наличием временного сдвига между моментом прохождения огибающей АМ-излучения своего минимума и моментом переключения его фазы на p, наличием определенной длительности переключения фазы, изменениями коэффициента амплитудной модуляции и величины дискретного изменения фазы отсутствуют. Это значительно повышает качество работы данного устройства преобразования.

Анализ модуляционной характеристики АЭМ показывает, что основные погрешности преобразования будут определяться изменением величины управляющего напряжения и положения рабочей точки.

1. Изменение амплитуды модулирующего напряжения U_m.

Исследования проводились с использованием формулы (7.32) при изменении U_m от 0,5 U _l/2 до U _l/2.

При максимальной амплитуде Е ₁/ Е ₀=0,57 полезных составляющих (U_m = U _l/2) амплитуда паразитных составляющих на частотах w₀±3W составляет 0,08 Е ₀ и также имеет максимальное значение. При уменьшении U_m уменьшается как амплитуда полезных, так и паразитных составляющих, что объясняется уменьшением вкладываемой в модулятор энергии. При изменении U_m / U _l/2 от 1 до 0,7 происходит уменьшение Е ₁ на 18%. Однако, если в известных устройствах [50] необходимо отслеживать как амплитудное значение модулирующих напряжений, так и поддерживать отношение U_{m 1}/ U_{m 2} =1, то в нашем случае необходимо лишь поддерживать равенство U_m = U _l/2, что значительно проще реализовать технически.

2. Изменение положения рабочей точки Г₌.

Исследования проводились с использованием формул (7.32) и (7.33). Изменение положения рабочей точки оказывает наибольшее влияние на спектральный состав выходного излучения. При изменении температуры окружающей среды на 1⁰С уход положения рабочей точки составляет 0,02 В. В этом случае, происходит уменьшение амплитуды полезных составляющих на частоте w₀±W на 0,5% и увеличение амплитуд паразитных составляющих на 1%.

Таким образом, мы определили основные причины, которые могут привести к ухудшению показателей устройства преобразования, связанные с изменением амплитуды и количества спектральных составляющих выходного излучения. Особое внимание следует уделить стабилизации положения рабочей точки, которое определяется температурой окружающей среды, точностью юстировки устройства относительно луча лазера. Компенсировать изменение положения рабочей точки можно путем приложения к кристаллу устройства постоянного напряжения.

Сравним полученные характеристики спектра излучения на выходе системы АЭМ-ФЭМ с аналогичными характеристиками известных способов.

В качестве базового для сравнения метода был использован способ [50], основанный на взаимодействии циркулярно-поляризованной оптической волны с круговым электрическим полем. Данный способ широко используется в лабораторных устройствах и является на сегодняшний день одним из лучших. Как показали исследования, оптическая часть двухчастотного излучателя, реализующего этот способ, довольно чувствительна к отклонению параметров модулирующих напряжений, питающих кристалл устройства (ниобат лития), и требует специального фазосдвигающего устройства. Последнее предназначено для получения синусоидальных напряжений сдвинутых по фазу на 90⁰ и подаваемых на обкладки кристалла ниобата лития.

Амплитуды этих напряжений должны быть одинаковы. Теоретический анализ, проведенный в [50], показывает, что отклонение фазового сдвига от 90⁰ и неравенство амплитуд модулирующих напряжений, питающих кристалл электрооптического преобразователя, приводят к уменьшению амплитуды полезных спектральных составляющих на частотах w и w-W на 29%. Увеличение амплитуды паразитных составляющих с частотой w±2W и с другими частотами, которые обычно из-за пренебрежимо малых амплитуд не рассматриваются, составляет 7-11%.

Как видно из сравнения предложенное нами устройство обладает значительно боле высокой стабильностью спектрального состава выходного излучения при отклонении параметров преобразования от оптимальных. Кроме того, очевидна более высокая степень спектральной чистоты выходного излучения.

Дата добавления: 2015-04-30