Оптически управляемый пространственно-временной модулятор света

 

ОПТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРО- IСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯТОР I СВЕТА/ представляющий собой пластину фотопроводяадего электрооптического кристалла кубической симметрии с прозрачныьда электродами, о т л и- Ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона передаваемых пространственных частот, увеличения чувствительности и повышения надежности, пластина ориентирована в плоскости (ill) , а электроды нанесены непосредственно на поверхности, параллельные плоскости (111) .(Лэоо ел эоо00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (ll) 3(59 02 1 03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 2779314/18-25 (22) 08.0б.79 (46) 29.02.84. Бюл. Р 8, (72) M,Ï,Ïåòðîâ и А.В.Хоменко . (71) Ордена Ленина Физико-технический институт им. A.Ô.Èîôôå (53) 535. 8 (088. 8) (56) 1, Пространственные модуляторы света. Под ред. проф.С.Б.Гуревича, Л., Наука, 1977, с,37-40.

2. Там же, с, 42-4.3. (54) (57) ОПТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕИ4Й ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯТОР

СВЕТА, представляющий собой пластину фотопроводящего электрооптического кристалла кубической симметрии с прозрачными электродами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона передаваемых пространственных частот, увеличения чувствительности и повышения надежности, пластина ориентирована в плоскости (111), а электроды нанесены непосредственно на поверхности, параллельные плоскости (111) .

805803

Изобретение относится к оптике, а именно к пространственной моцуляции поляризации световых лучей с использованием электрооптического эффекта Поккельса и может быть использовано, например, в оптических спектроаналиэаторах и схемах согласо ванной фильтрации.

Известен оптически управляемый пространственно-временный модулятор света (ОУ ПБМС), так называемый фототитус (1), который представляет собой многослойную структуру, состоящую из прозрачного электрода, слоя аморфного фотопроводника, диэлектрического зеркала, пластины одноосного I5 электрооптического кристалла KD< РО4 прозрачного электрода, Недостатками фототитуса является сравнительно низкая разрешающая способность (около 20 л/мм), необхо- 20 димость использования для его работы холодильника, малая угловая аппертура, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату g5 является ОУ ПЬМС, представляющий собой пластину фотопроводящего элект рооптического кристалла кубической симметрии с прозрачными электродами (2) (прототип), 30

К его недостаткам можно отнести сравнительно небольшие диапазон передаваемых частот, чувствительность и надежность.

Целью изобретения является расширение диапазона передаваемых пространственных частот, увеличения чувствительности и повышения надежности ОУ ПБМС, Цель достигается тем, что в ОУ

ПВМС, представляющем собой пластину 40 фотопроводящего электрооптического кристалла кубической симметрии с прозрачными электродами, пластина ориентирована в плоскости (111), а электроды нанесены непосредственно 45 на поверхности пластины, паралельные плоскости (Ш ), На чертеже представлен предлагаемый модулятор. Он содержит фотопроводящий электрооптический кристалл 1 Я) и прозрачные электроды 2 и 3, расположенные непосредственно на поверхностях пластины.

При ориентации кубического кристалла (Ш ) продольный электрооптический эффект отсутствует, Однако такая пластина обладает двойным поперечным эффектом Паккельса. Если в пластине кристалла сформировано объемное распределение электрическо- 60

ro заряда, то электрическое поле этого распределения имеет компойенты, лежащие в плоскости кристалличе— ской пластины. При ориентации пластины (!11 ) только такие компоненты элект-65 рического поля дают вклад в элект. рооптический эффект. Поскольку в этом случае модуляция компонент ,электрического поля, направленных поперек пластины кристалла, оказывается несущественной, обе поверхности кристаллической пластины могут быть эквипотенциальны, т.е. электроды могут быть расположены непосредственно.на поверхности кристалла, В процессе записи в объеме кристаллической пластины формируется распределение электрического заряда, соответствующее распределению интенсивности света в записываемом изобретении. Расчет показал, что где дц - разность фаэ для обыкноэен- но ного и необыкновенного лу- чей; пространственная частотау электрооптический коэффициентт;

o — толщина слоя заряда;

Ио — показатель преломления кристаллау

Е р - диэлектрическая постоянная кристалла; б — средняя поверхностная плотность электрического заряда; — длина волны излучения;

Ео - диэлектрическая постоянная окружающей среды.

Из формулы следует, что при

1 1

f dg — . При этом сама ве 2иа личина ь оказывается больше, чем в случае модулятора ПРОИ. Это позво. ляет расширить диапазон рабочих пространственных частот модулятора.

С увеличением толщины слоя объемного заряда разрешающая способность модулятора увеличивается. Поэтому в этом случае нет необходимости уменьшать толщину слоя заряда за счет увеличения экспозиции записывающим светом. Это приводит к увели чению чувствительности модулятора.

Отсутствие диэлектрических слоев упрощает технологию изготовления модулятора и увеличивает его надежность.

Были изготовлены экспериментальные образцы модулятора. Использован кристалл кубической симметрии

В 6 0 д. Пластина такого кристалла имела ориентацию М . Прозрачные электроды из пластины или окиси индия-окиси олова найосились непосредственно на поверхность кристалла. Экспериментально измеренная зависимость ьщ от 1 удовлетворительно совпадает с расчетом, сделанным

805803

Корректор В.Гирняк

Заказ 1156/6 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул,Проектная, 4 по вышеприведенной формуле. дифракционная эффективность модулятора при всех пространственных частотах оказалась выше дифракционной эффективности модулятора ПРОМ, а ее зависи- мость от 3 более плавной. Так, нап- .: 5 ример, дифракционная эффективность модулятора при f =180 л/мм оказалась равной дифракционной эффективности модулятора ПРОИ при f «30 л/мм.

Следует отметить, что при воспроиз- 10 ведении записанного на модуляторе иэображения все компоненты спектра пространственных частот получают сдвиг на 9 /2, поскольку распределение компонент электрического поля, 15 лежащих в плоскости распределения заряда, сдвинуто на «/2 по отношению к распределению заряда. Это приводит к тому, что с модулятора воспроизводится не исходное иэображе ние, а изображение, однозначно с ним связанное. Для некоторых применений модулятора, например, в опти1

Редактор О.Юркова Техред Т.Маточка ческих спектроанализаторах, это обстоятельство несущественно, поскольку мощности спектров этих изображений совпадают. Однако в других случаях, например для использования модулятора в качестве устройства ввода в схеме согласованной фильтрации, это обстоятельство должно быть учтено, Кроме того, следует отметить, что для считывания изображений с модулятора ПРОМ используют линейно-поляризованный свет, для считывания изображений с данного модулятора используют циркулярно-поляризованный свет.

Таким образом, предлагаемый ОУ

ПВМС по сравнению с известным ОУ

ПВМС имеет больший в 5-6 раз диапазон передаваемых пространственных частот; большую по крайней мере в

2-3 раза чувствительность к записывающему светуля большую надежность благодаря отсутствию диэлектрических слоев в структуре модулятора.