Вход

Двумерный оптический сигнал и его информационная структура

Реферат по физике
Дата добавления: 06 сентября 2011
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 49 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

 

 Двумерный оптический сигнал и его информационная структура

Оптическим сигналом называют световую волну, несущую определенную информацию. Особенностью световой волны по сравнению с радиоволной является то, что вследствие малости ( можно практически реализовать прием, передачу и обработку сигналов, промодулированных не только по временам, но и по пространственным координатам. Это позволяет значительно увеличить объем вносимой в оптический сигнал информации.

Таким образом, оптический сигнал в общем случае является функцией четырех переменных: трех пространственных координат ([pic] и времени (t).
Рассмотрим его математическое описание.

Электромагнитная волна представляет собой изменение во времени в каждой точке пространства электрического и магнитного полей, которые связаны между собой по закону индукции. Изменение магнитного поля создает переменное электрическое поле, которое в свою очередь порождает переменное магнитное поле. Электромагнитная волна распространяется в пространстве от одной точки к другой. Она характеризуется взаимно перпендикулярными векторами напряженностей электрического Е и магнитного Н полей, которые изменяются во времени по одному и тому же гармоническому закону:

[pic] (1)

Световую волну можно представить с помощью электрического, либо магнитного поля. В оптике чаще всего для этой цели используют электрическое поле, поскольку оно играет более важную роль. Например, в оптической голографии в результате действия электрического поля можно получать голограммы. Поэтому в дальнейшем будем считать, что (1) описывает электрическое поле световой волны. В этом случае [pic] ( единичный вектор, определяющий в пространстве прямую, вдоль которой осуществляется колебание электрического поля в точке пространства с координатами [pic] и характеризующий плоскость поляризации в данной точке. Функция [pic] – скалярная функция координат пространства и времени, численно равная мгновенному значению модуля вектора напряжённости электрического поля [pic]
( амплитуда колебания напряженности электрического поля в точке [pic],
[pic] ( частота колебаний, [pic] ( фаза световой волны в точке с координатами [pic]. Начальную фазу можно принять равной нулю в любой произвольной точке пространства. Тогда функция координат [pic] будет характеризовать разность фаз напряженности в этой точке и точке [pic].
Кроме того параметры [pic];[pic] не зависят от времени, так как рассматриваются только когерентные волны, а модуляция осуществляется по пространственным координатам.

Из (1) следует скалярная форма записи уравнения световой волны

[pic] (2)

Oбычно используют комплексную форму записи, которая является наиболее удобного для выполнения математических операций и преобразований; например,
[pic] записывают в виде [pic]. Согласно формуле Эйлера [pic] так что действительная функция y может быть получена из комплексной: [pic], где символ Re обозначает действительную часть комплексной функции. Тогда :

[pic]

Величину

[pic]

называют комплексной амплитудой световой волны. Она описывает пространственное распределение амплитуд A(xyz) и фаз ((xyz) световой волны и является важной характеристикой, монохроматической волны.

Временной множитель [pic], являющийся гармонической функцией времени, обычно опускают. Он может быть введен на любом этапе преобразований.
Поэтому в дальнейшем оптический сигнал будем представлять в виде (4). Таким образом, основными характеристиками световой волны являются амплитуда , фаза и поляризация, определяемая единичным вектором. В оптических системах хранения и обработки информации, как правило, используют двумерный оптический сигнал, который описывается распределением комплексной амплитуды, фазы или поляризации световой волны по точкам пространства, летящим в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Если в этой плоскости ввести координаты [pic], то информации, содержащим в двумерном сигнале будет определяться комплексной амплитудой

[pic]

и поляризацией [pic]. Итак, информация в световую волну может быть введена путем модуляции амплитуды, фазы и поляризации по двум пространственным координатам x и y.

© Рефератбанк, 2002 - 2017