Processamento digital de sinais em circuitos Ãpticos interferomÃtricos.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1998

RESUMO

Apresenta-se um estudo sobre o uso de tÃcnicas de processamento digital de sinais para analisar circuitos Ãpticos interferomÃtricos de tipo Sagnac e Mach-Zehnder. Os circuitos Ãpticos investigados utilizam um modulador de fase Ãptica em um dos seus braÃos interferomÃtricos o qual proporciona o controle de suas funÃÃes de transferÃncias visando aplicaÃÃes em giroscÃpio a fibra Ãptica, GFO, e analisador de circuitos Ãpticos. No caso do GFO Ãnfase especial à dedicada à configuraÃÃo tipo malha aberta com entrada e saÃda comum e dois tipos de sinais moduladores foram empregados: a modulaÃÃo harmÃnica simples e a modulaÃÃo harmÃnica secundÃria. As implicaÃÃes da escolha de uma destas modulaÃÃes na largura de faixa do circuito de detecÃÃo Ãptica sÃo investigados. Jà no caso do circuito interferom etrico baseado na configuraÃÃo de tipo Mach-Zehnder o tipo de modulaÃÃo empregada à a dente-de-serra uma vez que esta modulaÃÃo permite realizar a supressÃo de uma banda espectral lateral do sinal de saÃda do interferÃmetro e conseqÃentemente permite utilizar este tipo de interferÃmetro para caracterizar a funÃÃo de transferÃncia de um dispositivo Ãptico, isto Ã, o interferÃmetro desempenha a funÃÃo de um analisador de circuitos Ãpticos. Na aplicaÃÃo em GFO tem-se como objetivo determinar a variaÃÃo de fase de um sinal Ãptico gerada por uma rotaÃÃo do interferÃmetro com relaÃÃo a um referencial inercial. A anÃlise da fase à realizada atravÃs da aplicaÃÃo do algoritmo de divisÃo de harmÃnicos ao sinal de saÃda do interferÃmetro. Os vÃrios harmÃnicos necessÃrios neste algoritmo sÃo determinados atravÃs da transformada de Fourier do sinal de saÃda do interferÃmetro, para este efeito à utilizado o algoritmo de Goertzel. Como o cÃlculo dos harmÃnicos à realizado de forma digital o sinal de saÃda do interferÃmetro à quantizado e processado digitalmente, desta forma os erros decorrentes da quantizaÃÃo sÃo analisados, utilizando a teoria estatÃstica do processo de quantizaÃÃo. No caso do processamento do sinal quantizado sÃo analisados os erros decorrentes da implementaÃÃo do algoritmo de Goertzel em aritmÃtica de ponto fixo. O desvio padrÃo do valor mÃdio da fase foi analisado levando em consideraÃÃo o ruÃdo shot de natureza quÃntica e o ruÃdo de quantizaÃÃo inerente ao processamento digital. Os resultados numÃricos obtidos por simulaÃÃes corfirmam que dependendo do nÃmero de bits utilizado na quantizaÃÃo o fator limitante na resoluÃÃo de GFO serà o ruÃdo shot de natureza quÃntica , assim à possÃvel obter GFO em malha aberta com desempenho comparÃvel Ãquele obtido em configuraÃÃo tipo malha fechada. O processamento digital tambÃm foi utilizado para analisar a amplitude e a fase do sinal Ãptico na saÃda do analisador de circuitos Ãpticos que emprega modulaÃÃo tipo dente-de-serra. Com este tipo de modulaÃÃo analisou-se tambÃm a influÃncia do ruÃdo shot de natureza quÃntica e do ruÃdo de quantizaÃÃo em funÃÃo do nÃmero de bits. Os resultados obtidos mostram que o erro de fase cometido utilizando 14 bits na quantizaÃÃo à menor a 0.0039o na fase, e menor a 0.7 10-5 na amplitude apresentando concordÃncia satisfatÃria com dados disponÃveis na literatura.

ASSUNTO(S)

giroscÃpios a fibra Ãptica moduladores interferÃmetros Ãpticos processamento digital de sinais circuitos

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