ВИДЫ И ИСТОЧНИКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ АО-ИЗМЕРИТЕЛЕЙ

Качество источника оптического излучения

Нестабильность длины волны излучения

Нестабильность (в частности, температурная) длины волны лазерного источника (особенно это касается лазеров инжекционного типа) напрямую вносит вклад в погрешности измерения частоты радиосигнала ввиду изменения шкалы частот.

Пусть длина волны а₀ излучения увеличивается с ростом температуры Т. Для объектива с фокусом F координата х(Т) центра светового распределения (относительно нулевого порядка дифракции АОД) определяется выражением

из которого следует, что с увеличением Т положение РИСС будет смешаться в сторону больших частот, причем с ростом f это смешение нарастает, т.е. изменяется не только положение частотной шкалы, но и ее масштаб (V - скорость ультразвука в кристалле АОД).

Для компенсации возникающих при этом погрешностей необходимо обеспечивать температурную стабилизацию источника излучения либо вводить в состав измерителя стабилизированный калибровочный генератор гармонических сигналов требуемых частот. Как следует из (16), на выходе такого генератора должно содержаться как минимум две калибровочные частотные линии.

Ширина и спектральный состав линии излучения

Угол дифракционной расходимости (в рабочей, частотной плоскости) гауссова пучка по уровню 1/е² от максимума интенсивности можно определить как а₍₁ = 2А,₀/тсг₀ [43], где а₍₎ - длина волны излучения; г₀ - полуширина пучка. При конечной ширине спектральной линии излучения ДА, в пространстве за акустооптическим дефлектором к дифракционной расходимости будет добавляться так называемая спектральная расходимость a_s, равная

где V - скорость ультразвука в кристалле АОД, f - частота радиосигнала.

График зависимости a_s(f) в диапазоне 1700.. 1800 МГц приведен на рис. 2.1, на котором горизонтальной линией показана величина a_d. Исходные данные для расчета: А.₍₎ =657 нм, г₀ =4 мм, V =3590 м/с, АХ - 0,2 нм. То есть в дифрагированном пучке, ввиду не нулевой ширины спектральной линии светового излучения и взаимодействия с акустической волной, происходит уширение его расходимости, и, как видно из рис. 2.1, она растет с увеличением частоты сигнала.

Рис. 2.1. График зависимости a_s (f )

Зависимость a_s(A/^) на максимальной частоте выбранного диапазона

1800 МГц (худший случай) представлена на рис. 2.2.

Видно, что при ширине спектра всего 0,2 нм полная расходимость пучка может в два раза превысить дифракционную. К тому же нарушение симметричности спектральной линии вызовет и асимметрию РИСС на фотоприемнике, что, в свою очередь, приведет к погрешностям в измерении амплитудных и частотных параметров.

Рис. 2.2. График зависимости а₈(Д^)

На погрешностях измерения и ограничении динамического диапазона неминуемо скажется и наличие паразитных составляющих в спектре излучения лазера. В особенности, если эти составляющие достаточно далеко отстоят от основной линии излучения. При этом в плоскости интегрирования на фотоприемнике возникнут дополнительные (паразитные) распределения.