Статья: Акустооптический метод спектрально-поляризационного анализа изображений (2010)

В оптических много- и гиперспектральных системах, предназначенных для съемки земной поверхности из космоса, спектральная селекция излучения может осуществляться призмой (клиновый фильтр), дифракционной решеткой, интерферометром, интерференционными светофильтрами и перестраиваемым жидкокристаллическим фильтром [16]. Выбор того или иного способа спектральной селекции излучения определяется назначением оптоэлектронного устройства съемки, его конструктивными особенностями и условиями эксплуатации на борту носителя.

Технические решения с использованием вышеуказанных элементов характеризуются достаточной сложностью конструкции, высокой стоимостью, большими массами и габаритами, а также высоким энергопотреблением соответствующего узла спектральной селекции излучения.

В работе предложен новый подход в решении проблемы много- и гиперспектральной селекции излучения, базирующийся на использовании дифракции света на фазовых решетках, индуцированных ультразвуком в двухлучепреломляющих кристаллах.

Указанный эффект дает возможность для каждой из выделенных фильтром длин волн разделить неполяризованный и неколлимированный входной световой луч на два луча с ортогональными направлениями поляризации, отклоняющихся в противоположные (+1 и -1) дифракционные порядки.

К преимуществам предлагаемого технического решения можно отнести быструю электронную перестройку по длинам волн, относительную простоту его конструкции, высокую надежность и возможность улучшения чувствительности и обнаружительной способности оптоэлектронного устройства съемки за счет анализа и обработки ортогонально поляризованных пучков на выходе перестраиваемого АО-фильтра (ПАОФ) на базе АО-ячейки.

Следует отметить, что в отличие от России за рубежом ПАОФ (без разделения излучения по поляризации) находят широкое практическое применение. К числу интересных примеров можно отнести четырехканальный АО-спектрометр фирмы “BAE SYSTEM”, разработанный в рамках программы “Космический телескоп Гершеля” (Herschel Space Telescope) по заказу Европейского Космического Агентства (European Space Agency (ESA)). Конструкция устройства удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системам и приборам космического базирования (space-qualified design) и, в частности, следующим условиям эксплуатации: случайные вибрации по трем осям –14,1 g (RMS); термоциклирование, двенадцать циклов — от +65 до -37 С°; статическое ускорение по трем осям -11,8 g) [17].

Этот пример иллюстрирует реальные возможности использования ПАОФ в качестве фильтрующего элемента при спектральной селекции излучения в оптоэлектронных устройствах космического базирования, входящих в состав гиперспектральной аппаратуры для съемки земной поверхности.

Перспективным направлением использования предлагаемого ПАОФ может оказаться его применение и в аппаратуре для гиперспектрального анализа изображений с целью контроля чистоты и качества продуктов питания [18—21]. Этот метод обладает также большими потенциальными возможностями в задачах обнаружения генетически модифицированных продуктов питания; публикация о работах в этом направлении появились совсем недавно [22, 23].