Rainbow heterodyne detection
செயற்கை வரிசை ஹெட்டோரோடைன் கண்டறிதலின் நோக்கம் ஒரு பெரிய பகுதி கண்டறிதல் மேற்பரப்பின் பகுதிகளை மெய்நிகர் பிக்சல்களாக தனிமைப்படுத்துவதாகும். இயற்பியல் பிக்சல்கள் இல்லாமல் பல பிக்சல்களை (எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு படத்தை உருவாக்க) வைத்திருப்பதன் நன்மைகளை இது வழங்குகிறது (அதாவது. தனிமைப்படுத்தப்பட்ட கண்டறிதல் கூறுகள்). டிடெக்டர் ஒரு எளிய ஒற்றை கம்பி வெளியீடாக இருக்கலாம், அதன் மீது அனைத்து மெய்நிகர் பிக்சல்களையும் தொடர்ந்து மற்றும் இணையாக படிக்க முடியும். பிக்சல்கள் அதிர்வெண் களத்தில் மல்டிபிளெக்ஸ் செய்யப்பட்டுள்ளன. சிறப்பு ஆர்வத்துடன், இது ஆப்டிகல் ஹெட்டோரோடைன் கண்டறிதலில் எதிர்கொள்ளும் இரண்டு பொதுவான மற்றும் வேதனையான சிக்கல்களைத் தீர்க்கிறது. முதலாவதாக, ஹெட்டோரோடைன் சிக்னல்கள் என்பது சிக்னல் மூலத்திற்கும் ஒரு குறிப்பு மூலத்திற்கும் (லோக்கல் ஆஸிலேட்டர் என்று அழைக்கப்படுகிறது) இடையிலான துடிப்பு அதிர்வெண்கள் ஆகும். அவை டிசி ஒளி நிலைகள் அல்ல, ஆனால் ஊசலாடும் சமிக்ஞைகள், இதனால் வழக்கமான டிடெக்டர்களைப் போலல்லாமல் சமிக்ஞையிலிருந்து வரும் ஒளி பாய்ச்சலை ஒரு மின்தேக்கியில் ஒருங்கிணைக்க முடியாது. எனவே, பிக்சல்களின் வரிசையைக் கொண்டிருக்க, ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் ஏசி பெருக்கி மற்றும் கண்டறிதல் சுற்று ஆகியவை இருக்க வேண்டும், இது சிக்கலானது. செயற்கை வரிசை கண்டறிதல் மூலம், அனைத்து சமிக்ஞைகளையும் ஒரே சுற்று மூலம் பெருக்கி கண்டறிய முடியும். இரண்டாவது சிக்கலான செயற்கை வரிசை கண்டறிதல், பிக்சல் இமேஜிங்கில் அல்ல, ஆனால் சிக்னல் டிடெக்டரின் மேற்பரப்பு முழுவதும் இடஞ்சார்ந்த ஒத்திசைவாக இல்லாதபோது, அர்ரிஸ்களைத் தீர்க்கிறது. இந்த வழக்கில், எழும் துடிப்பு அதிர்வெண்கள் டிடெக்டர் மேற்பரப்பில் வெவ்வேறு கட்டங்களாக உள்ளன, மேலும் இவை குறைந்த சமிக்ஞை வெளியீட்டை உருவாக்குவதில் அழிவுகரமாக தலையிடுகின்றன. செயற்கை வரிசை கண்டறிதலில், கண்டறிதலின் ஒவ்வொரு பகுதியும் அதன் துடிப்பு அதிர்வெண்ணுக்கு வேறுபட்ட அடிப்படையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே கண்டறிதலின் மேற்பரப்பில் சமிக்ஞையின் கட்டம் மாறுபடும் என்றாலும் நிலையான குறுக்கீடு இல்லை. கருத்தாக்கத்தின் விளக்கப்படம் படம் 1 செயற்கை வரிசை முறையின் ஒரு குறிப்பிட்ட செயல்படுத்தல் வடிவமைப்பைக் காட்டுகிறது. இந்த செயல்படுத்தல் "ரெயின்போ ஹெட்டோரோடைன் டிடெக்ஷன்" என்று அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் உள்ளூர் ஊசலாட்டத்தின் அதிர்வெண்கள் டிடெக்டரின் மேற்பரப்பில் வானவில் போல பரவுகின்றன. டிடெக்டரில் இருந்து வரும் வெளியீடு பல அதிர்வெண் சமிக்ஞையாகும். இந்த வெளியீட்டு சமிக்ஞை நிறமாலையாக தீர்க்கப்பட்டால், ஒவ்வொரு வெவ்வேறு மின் அதிர்வெண் டிடெக்டரின் வெவ்வேறு இடத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. நடைமுறைப்படுத்துதல் முக்கிய சிரமங்கள் கருத்து எளிமையானது என்றாலும், எந்தவொரு செயல்பாட்டிலும் கடக்க வேண்டிய ஒரு முக்கிய சிரமம் உள்ளதுஃ ஸ்ப்ரெட் ஆப்டிகல் அதிர்வெண்களின் வானவில்லை எவ்வாறு உருவாக்குவது, டிடெக்டரைப் பொறுத்தவரை வேறுபட்ட அதிர்வெண்களின் அலைவரிசை டிடெக்டரின் மின் அலைவரிசையை விட குறைவாக உள்ளது. அதாவது, ஒரு வழக்கமான டிடெக்டர் 100 மெகாஹெர்ட்ஸ் அளவில் ஒரு அலைவரிசையைக் கொண்டிருக்கலாம். மிகப்பெரிய வேறுபாடு அதிர்வெண் |ω6-ω6 | என்றால், இந்த வேறுபாடு 100 மெகா ஹெர்ட்ஸை விட சிறியதாக இருக்க வேண்டும். இதன் பொருள், அருகிலுள்ள வேறுபாடு அதிர்வெண்களுக்கு இடையிலான இடைவெளி 100 மெகா ஹெர்ட்ஸ் க்கும் குறைவாகவும், சராசரியாக 100 மெகா ஹெர்ட்ஸ்/பிக்சல்களின் எண்ணிக்கைக்கும் குறைவாகவும் இருக்க வேண்டும். இது ஏன் ஒரு சிக்கலை முன்வைக்கிறது என்பதைப் பார்க்க, வெள்ளை ஒளியை ஒரு ப்ரிஸத்துடன் சிதறடிப்பதைக் கவனியுங்கள். எந்தவொரு வரையறுக்கப்பட்ட அளவு ப்ரிஸத்திற்கும் நீங்கள் ஒரு மெகா ஹெர்ட்ஸுக்கு குறைவாக வேறுபடும் தீர்க்கப்பட்ட (ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்படாத பீம்லெட்டுகளை) உருவாக்க போதுமான சிதறலைப் பெற முடியாது. எனவே சிதறல் முறைகள் குறுகிய இடைவெளி வேறுபாடு அதிர்வெண்களுடன் அதிர்வெண் மாற்றப்பட்ட பீம்லெட்டுகளை உருவாக்க ஒரு பிராட்பேண்ட் ஒளி மூலத்தை சிதறடிக்க முடியாது, இதை அடைய ஒரு சாத்தியமான வழி ஒவ்வொரு பீம்லெட்டிற்கும் ஒரு தனி லேசர் மூலத்தைக் கொண்டிருப்பது; இந்த ஆதாரங்கள் துல்லியமாக அதிர்வெண் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும், எனவே அவற்றின் மைய அதிர்வெண்கள் விரும்பிய மாற்றங்களால் பிரிக்கப்படுகின்றன. இதில் உள்ள முதன்மை சிக்கல் நடைமுறைக்குரியதுஃ பெரும்பாலான லேசர்களின் அலைவரிசை மற்றும் அதிர்வெண் சறுக்கல் 1 மெகா ஹெர்ட்ஸ் விட அதிகமாக உள்ளது. இதற்குத் தேவையான லேசர்கள் சமிக்ஞை மூலத்துடன் ஒத்திசைவாக தலையிடக்கூடிய அளவுக்கு குறுகிய நிறமாலை தூய்மையுடன் இருக்க வேண்டும். அப்படியிருந்தும், பல குறுகிய பட்டை துல்லியமான அதிர்வெண்-ட்யூன் செய்யப்பட்ட லேசர்களைக் கொண்டிருப்பதும் சிக்கலானது. அகௌஸ்டோ-ஆப்டிக் தீர்வு இதை அடைய ஒரு நடைமுறை வழி அகௌஸ்டோ ஆப்டிக் டிஃப்ளெக்டரைப் பயன்படுத்துவதாகும். இந்த சாதனங்கள் அகௌஸ்டிக் டிரைவிங் அதிர்வெண்ணின் விகிதத்தில் உள்வரும் ஒளி கற்றை திசைதிருப்புகின்றன. அவுட்புட் ஆப்டிகல் அதிர்வெண்ணை ஒலி அதிர்வெண்ணால் மாற்றுவதன் பக்க விளைவையும் அவை கொண்டுள்ளன. எனவே இவற்றில் ஒன்று பல ஒலி அதிர்வெண்களுடன் இயக்கப்படும்போது, தொடர்ச்சியான திசைதிருப்பப்பட்ட கற்றைகள் ஒவ்வொன்றும் ஒளியியல் அதிர்வெண்ணில் சிறிய மற்றும் மாறுபட்ட மாற்றத்துடன் வெளியிடப்படுகின்றன. பீம்லெட்டின் ஒவ்வொரு துணை ஸ்பெக்ட்ரல் கூறுகளும் மூலத்துடன் பரஸ்பர கட்ட ஒத்திசைவாக இருப்பதால், அதே அதிர்வெண்ணால் மாற்றப்படுவதால், மூல லேசர் குறைந்த நிறமாலை தூய்மையைக் கொண்டிருந்தாலும் இது வசதியாக வேலை செய்கிறது. குறிப்பாக இந்த அணுகுமுறை மலிவான, அதிக சக்தி அல்லது துடிக்கும் லேசர்களை ஆதாரங்களாகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது, ஏனெனில் அதிர்வெண் கட்டுப்பாடு தேவையில்லை. படம் 2 இந்த செயல்பாட்டின் எளிய 2 "பிக்சல்" பதிப்பைக் காட்டுகிறது. ஒரு லேசர் கற்றை ஒரு அகௌஸ்டோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் வழியாக 25 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் 29 மெகா ஹெர்ட்ஸ் ஒலி அதிர்வெண் மூலம் திசைதிருப்பப்படுகிறது. இரண்டு பீம்கள் வெளிப்படுகின்றன மற்றும் இரண்டும் அசல் லேசர் பீமுடன் டிடெக்டரில் இணைக்கப்படுகின்றன. 25 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பீம்லெட் டிடெக்டரின் இடது பாதியை ஒளிரச் செய்கிறது, அதே நேரத்தில் 29 மெகா ஹெர்ட்ஸ் பீம்லெட் டிடெக்டரின் வலது பாதியை ஒளிரச் செய்கிறது. கண்டறிதலில் உள்ள சமிக்ஞை கற்றைக்கு எதிரான துடிப்பு அதிர்வெண்கள் 25 மற்றும் 29 மெகா ஹெர்ட்ஸ் வெளியீட்டு அதிர்வெண்களை உருவாக்குகின்றன. எனவே எந்த ஃபோட்டான்கள் டிடெக்டரின் இடது அல்லது வலது பாதியைத் தாக்குகின்றன என்பதை நாம் வேறுபடுத்திக் காட்டலாம். ஆயிரக்கணக்கான தீர்க்கக்கூடிய புள்ளிகள் (ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு அதிர்வெண் கொண்டவை) வணிக ரீதியாக கிடைப்பதால் இந்த முறை அதிக எண்ணிக்கையிலான பிக்சல்களுக்கு அளவிடப்படுகிறது. 2டி வரிசைகளை இரண்டாவது ஏஓடி மூலம் சரியான கோணங்களில் அல்லது ஹாலோகிராஃபிக் முறைகள் மூலம் உருவாக்க முடியும். மல்டிபிளெக்ஸ் முறை டிடெக்டரில் உள்ள அனைத்து இடஞ்சார்ந்த நிலைகளையும் அதிர்வெண் மூலம் மல்டிபிளெக்ஸ் செய்கிறது. அதிர்வெண்கள் ஒரே மாதிரியான இடைவெளியில் இருந்தால், ஒரு எளிய ஃபோரியர் உருமாற்றம் ஒத்திசைவான படத்தை மீட்டெடுக்கிறது. இருப்பினும், அதிர்வெண்கள் ஒரே மாதிரியான இடைவெளியில் இருக்க வேண்டும் என்பதற்கு எந்த காரணமும் இல்லை, எனவே பிக்சல்களின் எண்ணிக்கை, அளவு மற்றும் வடிவத்தை மாறும் வகையில் சரிசெய்ய முடியும். எல்ஓ பீம்லெட்டை அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ வலுவாக மாற்றுவதன் மூலம் ஒவ்வொரு பிக்சலிலும் ஹெட்டோரோடைன் ஆதாயத்தை தனித்தனியாக மாற்றலாம். இவ்வாறு ஒருவர் பிரகாசமான பிக்சல்களில் ஆதாயத்தைக் குறைப்பதன் மூலமும், மங்கலானவற்றில் அதை உயர்த்துவதன் மூலமும், மங்கலான பகுதிகளுக்கு பெரிய பிக்சல்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் ரிசீவரின் மாறும் வரம்பை நீட்டிக்க முடியும். பாரம்பரிய பிக்சல் வரிசைகளுடன் ஒப்பீடு மல்டிபிளெக்ஸ் நுட்பம் இரண்டு வரம்புகளையும் அறிமுகப்படுத்துகிறது. இமேஜிங் விஷயத்தில், அருகிலுள்ள பிக்சல்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு அதிர்வெண்ணால் குறிக்கப்படும் நிக்விஸ்ட் நேர மாறிலியை விட சமிக்ஞைகள் வேகமாக மாறக்கூடாது. அது செய்தால் பிக்சல்கள் மங்கலாகவோ அல்லது மாற்றுப்பெயராகவோ இருக்கும். (இமேஜிங் அல்லாத பயன்பாடுகளுக்கு-ஒருவர் அதிக ஒளியை சேகரிக்க முயற்சிக்கும்போது, ஆனால் இடஞ்சார்ந்த ஒத்திசைவற்ற தன்மையால் மட்டுப்படுத்தப்பட்டிருக்கும் போது-பிக்சல்களின் ஒத்திசைவற்ற கூட்டுத்தொகையை மாற்றாததால் மாற்றுப்பெயர் முக்கியமல்ல.) கூடுதலாக, ஷாட் சத்தம் வரம்பிற்கு அருகில் ஒருவர் வேலை செய்யும் போது, மல்டிபிளெக்ஸ் அணுகுமுறை சத்தம் தரையை உயர்த்தலாம், ஏனெனில் அனைத்து பிக்சல்களும் முழு வரிசையிலிருந்தும் ஷாட் சத்தத்தைக் காண்கின்றன (அவை அனைத்தும் ஒரே கம்பியால் இணைக்கப்பட்டிருப்பதால்). (மீண்டும் இமேஜிங் அல்லாத பயன்பாடுகளுக்கு இது முக்கியமானதாக இருக்காது). குறிப்புகள் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஃபோட்டோனிக்ஸ்