Analisador de espectro acusto-óptico para sinais de microondas. - Alexis Fabrício Tinoco Salazar (1999)
Neste trabalho apresenta-se o estudo da resposta do analisador de espectro acusto-óptico para sinais pulsados, na faixa de microondas, como envoltórias arbitrárias. Através da teoria de modos acoplados determina-se o campo elétrico do feixe óptico difratado para a operação em regime de Bragg. A formulação leva em consideração a forma de onda da envoltória e a duração de cada pulso com relação à abertura temporal da célula Bragg. Utilizando-se a integral de difração de Fresnel - Kirchoff determinam-se as dependências temporal e espacial do campo difratado no plano focal de uma lente óptica. Esta distribuição, a qual é proporcional à transformada de Fourier da amostra do sinal de microondas armazenada na célula Bragg, é analisada para uma célula Bragg de fosteto de gálio (GaP), em função dos seguintes parâmetros: eficiência de difração, forma de onda da envoltória dos pulsos, durações dos pulsos com relação à abertura temporal da célula e distribuição espacial do feixe óptico incidente. O estudo da dependência da intensidade do feixe difratado com relação à potência do sinal de microondas permitiu analisar as características espectrais das componentes geradas através das intermodulações causadas por múltiplas difrações na célula Bragg. As formas de ondas das envoltórias que são investigadas, são as descritas por funções de Blackman, Bartlett e Hamming. A análise desenvolvida revela que através da escolha da forma de onda da envoltória é possível controlar algumas características da intensidade óptica no plano focal. Por exemplo, utilizando-se a envoltória de Blackman obtém-se uma redução de lóbulo lateral de até 45 dB com relação ao comportamento obtido com envoltória retangular. A resolução espectral do analisador é investigada com base no critério de Rayleigh. Resultados numéricos são apresentados para uma célula Bragg com as seguintes características: largura de faixa instantâneas de 1 GHz e 1 ms de abertura temporal. Uma geometria apropriada para a rede de fotodetectores do analisador de espectro que utiliza esta célula Bragg foi determinada levando-se em consideração este. Um resultado da relação sinal ruído do analisador de espectro foi desenvolvido levando-se em consideração os ruídos existentes nos seguintes estágios: pré-processamento eletrônico, célula Bragg e rede linear de fotodetectores posicionada no plano focal da lente de Fourier. Através desta formulação determina-se a estimação da potência espectral que pode ser obtida quando se utiliza um analisador de espectro acusto-óptico. As formas de ondas das tensões nos fotodetectores em função das características dos pulsos de microondas foram determinadas através de uma formulação generalizada apresentada. Esta formulação constitui a parte original deste trabalho de tese.