相干光信号分析

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1、1.理论模型假设入射信号光和本地激光束都具有高斯型场分布,高斯光束束腰(直径)分别为/和%,并对信号光进行光强调制,则和应的本地光场强和信号光场强分别可表示为:Es(r)=Asg(t-nT)e-({x-^2+y2),dh-i{cost+仇-丝)(1.1)£z(r)=九八宀血喚一如”)(1.2)其中Vv=c/sW),0为两光束的夹角;勺为信号高斯分布中心在x方向上的偏移,设光路总、长为L,则x0=Ltan(^);g(t-nT)是周期为T,幅度为1,占空比为1:1的方波函。介成光在探测而S上产牛的光电流i(/)可分成三个部分:i⑴=is(0+i

2、L⑴+is.⑴(1-3)式中is⑴=p?(/;g2(—M)尸宀论ds(1.4)SW)=M茴(1.5)siSL(t)=宀*严5)心cos%f+△殓-空]於(1.6)其中1/d:二l/d;+l/d;(1.7)一叭(I®△久込=久-仇(L9)假设x、y方向所加的偏转角分别为:A0x=0nicos(Qz+%)(1.10)△&、=g“sin(G/+%)(1.11)x、y方向的起始偏角为Q和且有则总的两光束夹角为:心)=J(q+A&)+(q+*)2(L13)化简得0(d)=Jq;+號+200“cos(Q/+%)+2仇仇sin(Q+%)当em«%,此式可

3、进一步化简为(1」4)&(创=仇[1+翁+眷COS(d+0o一如](1.15)其中(1.16)由于式(1.4)、(1.6)中,积分于时间f无关,故函数g(t-nT)可拿到积分式外而,若记虫严“r)"?dS=厶⑹(1.17)S卩他念血八""%"一呱"尿cos[^+A^l_才]亦=局[&(d)](1-19)p?(/;严X+h)/d;dS=il()(1.18)5"x那么式(1.4)、(1.5)、(1.6)可改写为:is(t)=fs[0(^t))Vgt-nT)(1.20)M)%(L2DiSL(f)=fsL[0(d)]•ga-M)(1.22)那么最

4、终光电探测器输岀电流为y⑴+⑷+加)(i・23)将得到的电流通过一带通滤波器,带通滤波器中心频率为0)=2兀IT,带宽为20,即滤波得⑺-Q,e+Q]频率分量的信号。而方波信号g(t-nT)可用傅立叶级数分解为:g(f-M)=l/2+工2仏+1)2(2比+1)兀cos(n(t)t),k=0丄2…(1.24)那么信号经过滤波器后(1.25)(1.26)(1.27)开关函数可(1.28)(1.29)(1.30)2is(0=fs[&(□))]•—cos(Qf)4(0=0几⑴=A"(Q/)]—cos(如71将所得信号进行包络检波,包络检波可等效为对

5、解调信号乘以一开关函数,用傅立叶级数表示为L2K(m)=1/2+/cos(myf),k二0丄2・.・2台)(2«+1)兀那么包络检波后信号变为/;=Us⑴+:(/)]・K伽)22=[fs[0(d))]•-cos(m)+fSL[0(^t)]•一cos(如]•K(劲)7171再经一带宽为。的低通滤波器,滤波得到直流和低频分量,最终信号的形式为”I222ip=—•—[—ZJ0(d))l—Zsd&gr)]]L7171712.数值计算取信号光和本地光的波长均为0.632///n,(Psl=Q;取信号光场强幅度和本地光场强幅度为均为丁200/龙,束腰

6、均为mm1.取偏角0=0,以探测器半径/?为变量,is⑴、isM为应变量,如下图示2.取R=2巾加,以/为变量,取0m=10/.irad,0x=Ox=X^^irad;取co=2^x1000,Q=2^xl00:做图得相干光电流Isl信号光交流项电流IspeP250・02oocncocn21.87531.8754-XQ3本振光直流项电流IICH111111I1I1«LIIil1111IIIIIlIliI1LiIililiIiIiiIIIIiI1LiIiIiiii■■1111111111..J-1111111111111111ai・■」•--I

7、lIIIIIlIliiiIiIIl・■」•--IIIIiIiioI5aII0IIo€£Xo5本振光直流项电流11o■gtnoooCJ1oo乂LncdLniIslCJ1CJ1co5E5CHCO(Jlcn(Jlco(JlcnCJ1Ln(ji5Ch信号光交流项电流IsXO5aII$本振光直流项电流11Og(JlCJ1OO乂LnoLn12.以伏=久=300““d为例,画出滤波后信号和最终解调后信号3.以&为变量,最终解调得到的电流为应变量,画图・4x10w4上图为Illi线的4阶多项式拟介3.关于函数去⑹和氏(&)若在不考虑偏移量兀的前提F,并假定

8、探测器面积大到可以认为光束的全部能量都打在探测器而上,那么可以给出函数去(〃)和fSL(0)的表达式。厶(&)=陋心-2(甘)叫$5(1.31)=兀Ro念d?/2-{2[①(d/

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