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Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

Kfar Saba, Israel

We present a method and devices for highly resolved carrier and information extraction of optically modulated radar signals. The extraction is done by passing the optical beam through a monitoring path that constitutes a finite impulse response filter. Replications of the monitoring signal realize the required spectral scan of the filter. Despite the fact that the filter configuration is fixed, each replication experiences different spectral filtering. The radar carrier is detected by observing the energy fluctuations in a low-rate output detector. The RF information is extracted by positioning a low-rate tunable filter at the detected carrier frequency.

Radio frequency photonic filter for highly resolved and ultrafast information extraction.

Nous pr&eacute;sentons une m&eacute;thode et des appareils pour l&#39;extraction de transporteur et informations hautement r&eacute;solue des signaux radar optique modul&eacute;. L&#39;extraction se faite en passant le faisceau optique &agrave; travers un chemin de surveillance qui constitue un filtre &agrave; r&eacute;ponse impulsionnelle finie. R&eacute;p&eacute;titions du signal surveillance r&eacute;alisent l&#39;analyse spectrale n&eacute;cessaire du filtre. Malgr&eacute; le fait que la configuration du filtre est fix&eacute;e, chaque r&eacute;plication des exp&eacute;riences diff&eacute;rentes de filtrage spectral. Le transporteur de radar est d&eacute;tect&eacute; en observant les fluctuations d&#39;&eacute;nergie dans un d&eacute;tecteur de sortie de tarifs tr&egrave;s avantageux. Les informations de RF sont extraite en pla&ccedil;ant un filtre accordable &agrave; taux r&eacute;duit &agrave; la fr&eacute;quence porteuse d&eacute;tect&eacute;e.

Radio fr&eacute;quence filtre photonique pour l&#39;extraction de l&#39;information hautement r&eacute;solues et ultrarapide.

Vi presentiamo un metodo e dispositivi per l&#39;estrazione di vettore e informazioni altamente risolto di segnali radar otticamente modulata. L&#39;estrazione avviene facendo passare il fascio ottico attraverso un percorso di monitoraggio che costituisce un filtro di finite impulse response. Le repliche del monitoraggio segnale realizzare richiesto analisi spettrale del filtro. Nonostante il fatto che la configurazione del filtro &egrave; fisso, ogni replica esperienze diverse di filtraggio spettrale. Il vettore radar viene rilevato osservando le fluttuazioni di energia in un rivelatore a basse velocit&agrave; in uscita. Le informazioni di RF viene estratta mediante il posizionamento di un filtro sintonizzabile low-rate alla frequenza di elemento portante rilevato.

Radio frequenza filtro fotonico per l&#39;estrazione di informazioni altamente risolto e ultraveloce.

In this paper we realize an RF photonic chirp compression system that compresses a continuous stream of incoming RF data (modulated on top of an optical carrier) into a train of temporal short pulses. Each pulse in the train can be separated and treated individually while being sampled by low rate optical switch and without temporal loses of the incoming flow of information. Each such pulse can be filtered and analyzed differently. The main advantage of the proposed system is its capability of being able to handle, seamlessly, high rate information flow with all-optical means and with low rate optical switches.

RF-photonic chirp encoder and compressor for seamless analysis of information flow.

Dans cet article, nous r&eacute;alisons un syst&egrave;me de compression de chirp photoniques RF qui compresse un flux continu de donn&eacute;es entrantes de RF (modul&eacute;s sur une porteuse optique) dans un train d&#39;impulsions courtes temporelles. Chaque impulsion du train peut &ecirc;tre s&eacute;par&eacute;e et trait&eacute;e individuellement tandis qu&#39;&eacute;chantillonn&eacute;e par commutateur optique faible taux et sans perd temporelles du flux entrant de l&#39;information. Chaque telle impulsion peut &ecirc;tre filtr&eacute;e et analys&eacute;e diff&eacute;remment. Le principal avantage du syst&egrave;me propos&eacute; est sa capacit&eacute; d&#39;&ecirc;tre en mesure de g&eacute;rer, en toute transparence, des flux d&#39;information taux &eacute;lev&eacute; avec des moyens toutes-optiques et commutateurs optiques de faible taux.

RF-photoniques chirp encodeur et compresseur pour une analyse transparente des flux d&#39;information.

In questo paper ci rendiamo conto di un sistema di compressione di chirp fotonici RF che comprime un flusso continuo di dati in ingresso RF (modulati in cima a un elemento portante ottico) in un treno di impulsi brevi temporali. Ogni impulso in treno pu&ograve; essere separato e trattato individualmente mentre viene campionata da interruttore ottico basso tasso e senza perde temporale del flusso in entrata di informazioni. Ogni tali impulsi possono essere filtrati e analizzati in modo diverso. Il principale vantaggio del sistema proposto &egrave; la sua capacit&agrave; di essere in grado di gestire, senza soluzione di continuit&agrave;, tasso elevato flusso di informazioni con mezzi all-optical e con interruttori ottici a basso tasso.

RF-fotonici chirp encoder e compressore per analisi senza soluzione di continuit&agrave; del flusso di informazioni.

In this paper we present passive photonic device performing periodic and ultra fast spectral analysis of RF signals modulated on optical carrier. The spectral scanning is demonstrated in two approaches. First by passing the light through a couple of special bulk periscopes that split the beam into a set of parallel channels or combine a set of channels into one beam. One surface of each periscope is coated with high reflectivity coating such that the set of parallel beams travel several times through the structure due to their partial back reflection in each passage through the periscope. In each passage in the system the channel experience different delay in comparison with the original signal. This relative delay is accumulative and it is generated by placing glass bars with different length for each one of the channels. This structure realizes Finite Impulse Response (FIR) filter that performs the spectral scanning. The second approach involves similar configuration but it is realized with fibers and Y couplers rather than bulk optics. In this case the filter that performs the spectral scanning is an Infinite Impulse Response (IIR) filter having much sharper spectral sampling capability.

Passive and periodically ultra fast RF-photonic spectral scanner.

Dans cet article, nous pr&eacute;sentons des appareils photoniques passifs ex&eacute;cution p&eacute;riodique et ultra analyse rapide spectrale de RF de signaux modul&eacute; sur support optique. L&#39;analyse spectrale est d&eacute;montr&eacute; dans les deux approches. Tout d&#39;abord en passant de la lumi&egrave;re par un couple de p&eacute;riscopes sp&eacute;cial en vrac qui diviser le faisceau en un ensemble de canaux parall&egrave;les ou de combiner une s&eacute;rie de canaux en un seul faisceau. Une surface de chaque p&eacute;riscope est rev&ecirc;tue d&#39;haute r&eacute;flectivit&eacute; rev&ecirc;tement tel que l&#39;ensemble des parall&egrave;le poutres voyage plusieurs fois par le biais de la structure en raison de leur r&eacute;flexion partielle dos &agrave; chaque passage &agrave; travers le p&eacute;riscope. Dans chaque passage dans le syst&egrave;me du retard diff&eacute;rentes exp&eacute;rience de canal en comparaison avec le signal original. Ce retard relatif est cumulatif et il est g&eacute;n&eacute;r&eacute; en pla&ccedil;ant les barres de verre d&#39;une longueur diff&eacute;rente pour chacun des canaux. Cette structure r&eacute;alise filtre Finite Impulse Response (FIR) qui effectue l&#39;analyse spectrale. La seconde approche implique une configuration similaire, mais il est r&eacute;alis&eacute; avec des fibres et coupleurs Y plut&ocirc;t qu&#39;en bloc optique. Dans ce cas la qui effectue le balayage spectral est un filtre Infinite Impulse Response (IIR) ayant la capacit&eacute; d&#39;&eacute;chantillonnage spectral beaucoup plus nette.

Passive et p&eacute;riodiquement ultra rapide RF-photoniques analyseur spectral.

In questo articolo presentiamo dispositivi fotonici passivo esecuzione periodica e analisi ultra veloce spettrale di RF segnali modulati su portante ottico. L&#39;analisi spettrale &egrave; dimostrato nei due approcci. Prima di passare la luce attraverso un paio di periscopi speciale alla rinfusa che dividere il fascio in una serie di canali paralleli o combinare una serie di canali in un fascio. Una superficie di ciascun periscope &egrave; rivestita con alta riflettivit&agrave; rivestimento tale che l&#39;insieme del parallelo di travi viaggi pi&ugrave; volte attraverso la struttura a causa della loro parziale riflessione posteriore in ogni passaggio attraverso il periscopio. In ogni passaggio nel sistema il canale esperienza diverso ritardo rispetto al segnale originale. Questo ritardo relativo &egrave; cumulativo e viene generato da barre di vetro con lunghezza diversa per ognuno dei canali di immissione. Questa struttura realizza filtro Finite Impulse Response (FIR) che esegue l&#39;analisi spettrale. Il secondo approccio prevede una configurazione simile, ma &egrave; realizzata con fibre e accoppiatori Y anzich&eacute; bulk ottica. In questo caso il filtro che esegue l&#39;analisi spettrale &egrave; un filtro Infinite Impulse Response (IIR) avendo molta capacit&agrave; di campionamento spettrale pi&ugrave; nitida.

Passiva e periodicamente ultra veloce RF-fotonici spectral scanner.

We propose a method for increasing the contour resolution of static ground targets and to overcome the diffraction limit of an optical system installed on top of a satellite. The resolution improvement is obtained by using a sequence of low-resolution images taken from different angles realized by the movement of the satellite platform. The superresolving process is obtained by the generation of relative movement between the inspected object and the a priori known high-resolution background. The relative movement is caused because the images are taken from different angles. The captured set of low-resolution images are decoded by the a priori known high-resolution background obtained from a set of reference images taken only once by a high-resolution camera. The proposed concept is demonstrated via Matlab simulation and laboratory experiments.

Contour superresolved imaging of static ground targets using satellite platform.

Nous proposons une m&eacute;thode pour augmenter la r&eacute;solution contour des cibles statiques au sol et de surmonter la limite de diffraction d&#39;un syst&egrave;me optique install&eacute; au sommet d&#39;un satellite. L&#39;am&eacute;lioration de la r&eacute;solution est obtenue en utilisant une s&eacute;quence d&#39;images basse r&eacute;solution prises sous des angles diff&eacute;rents, r&eacute;alis&eacute;s par le mouvement de la plate-forme du satellite. Le processus superresolving est obtenu par la g&eacute;n&eacute;ration de mouvement relatif entre l&#39;objet inspect&eacute; et a priori connu fond haute r&eacute;solution. Le mouvement relatif est provoqu&eacute; parce que les images sont prises sous des angles diff&eacute;rents. L&#39;ensemble captur&eacute; des images basse r&eacute;solution sont d&eacute;cod&eacute;s par a priori connu fond haute r&eacute;solution obtenue &agrave; partir d&#39;un ensemble d&#39;images de r&eacute;f&eacute;rence ne pris qu&#39;une seule fois par une cam&eacute;ra &agrave; haute r&eacute;solution. Le concept propos&eacute; est d&eacute;montr&eacute; par la simulation Matlab et des exp&eacute;riences en laboratoire.

Imagerie superresolved contour des cibles de mise &agrave; la terre &agrave; l&#39;aide de la plateforme satellitaire.

Vi proponiamo un metodo per aumentare la risoluzione di contorno di bersagli a terra statici e per superare il limite di diffrazione di un sistema ottico installato in cima a un satellite. Il miglioramento della risoluzione &egrave; ottenuto mediante una sequenza di immagini a bassa risoluzione prelevati da diverse angolazioni, realizzati dal movimento della piattaforma satellitare. Il processo di superresolving &egrave; ottenuto mediante la generazione di un movimento relativo tra l&#39;oggetto ispezionato e a priori conosciuto sfondo ad alta risoluzione. Il movimento relativo &egrave; causato perch&eacute; le immagini sono prese da diverse angolazioni. Catturato set di immagini a bassa risoluzione sono decodificati da a priori conosciuto sfondo ad alta risoluzione ottenuto da una serie di immagini di riferimento preso solo una volta da una telecamera ad alta risoluzione. Il concetto proposto &egrave; dimostrato tramite simulazione Matlab ed esperimenti di laboratorio.

Article	Year
Radio frequency photonic filter for highly resolved and ultrafast information extraction. Journal of the Optical Society of America. A, Optics, image science, and vision\| PubMed ID: 16134865	2005
RF-photonic chirp encoder and compressor for seamless analysis of information flow. Optics express\| PubMed ID: 18545501	2008
Passive and periodically ultra fast RF-photonic spectral scanner. Optics express\| PubMed ID: 19529214	2006
Contour superresolved imaging of static ground targets using satellite platform. Applied optics\| PubMed ID: 22907014	2012

Shlomo Zach

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