Пространственно-временной модулятор света

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и 94961 7 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 12. 80 (2! ) 3213166/18-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 070882, Бюллетень Hо 29 ()м К 1 3

G 02 F 1/03

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 535.8 (088. 8) Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

В.И.Балакший, A.È.Íàãàåâ, В.Н.Парыгин и Л.В.Щекотуров

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. M.Â.Ëoìoíîñoâà (71) Заявитель (54) ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯТОР

СВЕТА

Изобретение относится к технической физике, в частности оптоэлектронике, и может быть использовано в различных системах оптической обработки информации, телевидения, адаптивной оптике, лабораторно-измерительной технике и т.д.

Известен пространственно-временной модулятор света на основе фотопроводящего электрооптического кристалла (ПРОМ) (1 1.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно является преобразователем типа свет-свет и не позволяют формировать оптическое изображение из телевизионного видеосигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является rtpocTpaHcTвенно-временной модулятор света, содержащий вакуумированную камеру, внутри которой помещены электронная пушка, коллекторная сетка и мишень из электрооптического кристалла с нанесенными на ее поверхности зеркалом и электродом (2 ).

Недостатками известного модулято- ра являются большая потребляемая энергия, обусловле .ная большим зарядным током электронной пушки, низкое разрешение, не удовлетворяющее требованиям телевизионного стандарта.

Цель изобретения — увеличение разрешения пространственно-временного модулятора света, улучшение его частотно-контрастной характеристики, уменьшение потребляемой мощности, т.е. уменьшение зарядного тока электронного луча.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в пространственно-временном модуляторе света, содержащем вакуумированную камеру, внутри которой помещены электронная пушка, коллекторная сетка и мишень из электрооптического кристалла с нанесенными. на ее поверхности зеркалом и электродом, мишень снабжена дополнительным слоем диэлектрика, расположенным между электродом и электрооптическим кристаллом.

На фиг.1 представлена принципиальная схема модулятора с коллинеарной

25 геометрией; на фиг.2 — то же, с неколлинеарной геометрией . на фиг.3

I частотно-контрастные характеристики модулятора; на фиг.4 — зависимость ширины полосы пространственных час30 тот от толщины диэлектрического слоя.

Пространственно-вр э 1«иной модуля тор слета (с)БМС ) содер,;и1 Вак: у,Bipо

BB,11Н,Ю К аi"l; pс, I, Вясс трИ,,OT )LOD3 Пс01.1Е

ЩЕН 1 BJ1PBÊТРОНН»Я П ШК 3 2 с КОЛЛЕ .К "Oi:— ная сетка 3 к мишень "., ))Исшень выполнена четырехслойной и включает э себя пласткну 5 из электроопткческого кристалла, слой с диэлектрик»,зеркало 7 и электрод 8., Электронная пушка со»äàå электронный луч 9. Призма 10 служит для разделения падаю- )0 щего светового пучка 11 и несущего изображение светоьог0 пучка 12.

Б качестве электрооптического кристалла обычно используют дейтери-рованный дигидрофосфа-. калия, ДКДР) имеющий сравнительно высокую то 1ку

Кюри (Т, = -51 С). До 1олнитель.1ь-й ди— электрический слой 6 может быть Вы.полнен из самых различных диэлектрических материалов. Бдинетсвенное тре- 2,) бование, которому это-е материал J OJIжен удовлетВОрять, — это высокая эле.ктрическая прочность: пробивная на-пряженность электрического поля и В диэлектрике должна быть «,10 Б,/см„

Сущест уют диэлектрики, Выдержиэаю— щие без пробоя поля подобной велиЧИНЫс Н»П1РИМЕР, ПаРИЛЕН ИМЕЕТ НаПРЯ— женность элек". рическо -o пробоя, р»Bную 5 10 B:Pcì.

Зп

1- с1 б со т а П Б сс1 С О с н 0 В сз н Е1 н а э л е к т р 0-оптическом эффекте, заключающемся в изменении показателей преломления

RpIIc ал 1а под дейстВиp!D =: lектриче.

КОГО ПОЛЯ, ПрИ СК»НИров»НИИ ЭЛСКТрос1— ного луча 9, создаваемого электрон— ной пушкой 2, по поверхности мишени

4 на ней создается электрический заряд. На поверхности электрооптического кристалла, обращенно=.; к элек40 тронной пушке, формируется поте нцив альный рельеф, вызывающий модуляцию показателей преломления кристалла.

Сколлкмированный световой пучок .1 благодаря зеркалу 7 дважды проходит через электрооптический кристалл. При этом пучок проcTpàíственío модулирv— ется в соответствии с распределени— ем электрического заряда по поверх— ности мишени. Призма 10 служит для 56 пространственногo разделения падаюде— го 11 к Выходящего из модулятор» несущего изображение светового пучка

12.

Важнейшей характеристикой ПБ. )С является частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) — К (Р) . Расчет моду— лятора с дополнительным диэлектрическим слоем дает следующее виражение для К(Р)

Ds D„ch p D shprnt с 1" hp Dies»p

К(.Р) =

11) 65

Кэ-,ффицие11ты );y,), 1) с 1- Б„опреде 1Яс" .с ;Я 11 СЛЕДУЮI;ИХ 15ЫР»ЖЕ НИ И:

Ъ

Ы- -,-,;;, r, -.,-,):и(а-Е-. )p i,,Ã,— =.)С)1(а-Е -К ) >-(- ., )С) 1д- - 1)Р), В =(- „ Þt(,. .)(S,,;Е).() Е. )P+ (-- . ° )1 )Э)1 (d -t с 11 )1: (< Е1 Ъ (-, -1.,);e -W 1с), (d-(-И >p".

)., -1 — = -5)ipd<)sp(h+pss ), 0 = )J — S)spd 5) р(Р+Ис), д -!- . F g 1 Е где ", — кон-ераст; пространственная 1асто-а

Г;, — электричес сая пос.-.оянная;, р с — ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРСНИ—

"1 ! »емоcTИ сOОтBQTсcтBенно Ва— ку"MHQIO:.ромежутка коллекторная сет:

На фиг. 3;1риведе110 семейство ЧКХ, рассчитанн 1х по формуле,1 для мишени с кристаллом ДКДР, кмеющей следующие .,«р»11етры: m = О, 25 мм; 11

0,05 Ilfsi; Я„= ..; <";., = 2. Кривая 1 соотвег-.твуат диэлектрическому слою тол IBнои I =- 0,1 1пс1, кривая 2 слою тол1„-иной = 0,2 мм. Для сравнения здесь приведе:-.а также ЧКХ для модулятора бе= диэлектрического слоя

1кРИ Вая 3 сссбавлs«lièe диэ!;ек; Ри ческого слоя ущестэенно улучшает 1КХ мОдул1яторс»: )IOJioc» п«ред»Ваемых пространственных частот при з ом

3 нач 1тР11ь но рас111иряется I В несколько раз В зависимости от используемых в мсду11яторс материалов). Физи 1еская прич-:на улу шения ЧКХ заклк1чается в гом,: то т;о;iîJ:нительный диэлектрическкй слой оказыв-.åò р зное влияние на переда1у ра.зличных пространственных частот

);, Блектрическое по;1е, созданное проcTp»íñòBåííûì распределением заряда на поверхности мишени, убывает вглубь элакт1рооптического кристалла по коорди11ате по закону «хр,— 2 .р-) . Поэтому чам ниже пространственная частота р, тем большая часть электрического поля сосредотачивается в диэлектрическом слое, Таким образом, благодаря диэлектрическому слою осуществляется как бы коррекция в области высоккх ространственных частот, приводящая < расширению полосы пропускания моду.яяторз.

Следует, Однако, годчеркнуть, что

Введение диэлектрич ского слоя не т:-себует увеличения зарядного тока

=лектронной пушки, так как дополнительlii IH .лОЙ уME-:ньшает cMKOсть ми шеки, вследствие чего напряжение на ней пропорционально Возрастает. На949617

Формула изобретения

7 5 д оборот, при заданном разрешении модулятора имеется возможность уменьшить зарядный ток, если при этом увеличить толщину электрооптического кристалла m.

Зависимость ширины полосы пространственных частот р от толщины диэлектрического слоя 1 имеет сложный характер (фиг.4). C увеличением

1 полоса .р монотонно растет. Однако при этом также возрастает и электри- 10 ческое напряжение, падающее на слое диэлектрика (при фиксированном токе электронной пушки), что необходимо учитывать при выборе толщины диэлектрика. На основе приведенного на фиг.4 графика можно сделать вывод, что существует область оптимальных значений К (для мишени из ДКДР

Я 0,1-0,3 мм).

Таким образом, введение дополнительного диэлектрического слоя в ми20 шень ПВМС позволяет существенно расширить полосу воспроизводимых пространственных частот и, следовательно, повысить разрешение модулятора.

A так как все характеристики модуля25 тора взаимосвязаны, можно уменьшить зарядный ток электронной пушки. Еще одно важное преимущество изобретения заключается в том, что оно позволяет для достижения высокого разрешения обходиться более толстыми электрооптическими кристаллами.

Пространственно-временной модулятор света, содержащий вакуумираванную камеру, внутри которой помещены электронная пушка, коллекторная сетка и мишень из электрооптического кристалла с нанесенными на ее поверхности зеркалом и электродом, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешения модулятора, улучшения его частотно-контрастной характеристики, уменьшения потребляемой энергии, мишень снабжена дополнительным слоем диэлектрика, расположенным между электродом и электрооптическим кристаллом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мари Ж. и др. Сб. "достижения в технике передачи и воспроизведения изображений". M. "Мир", 1978, т.1, с.255.

2. Малышев В.Г. и др. Применение пространственно-временных модуляторов света на основе электрооптических кристаллов в телевидении. - "Техника кино и телевидения", 1978, В 7, с.53.

949617

20 CÎ 4И ЮО mu rñ Ъ(/

Фиг. Л

" 5t

002 Оя 01 014 01Р Ргг Г„„

Фиг Ф

Состанитель Н.Назарова

Редактор Л.Филь Техред д. Бабинец Корректор V. Пономаренко

Закаэ 5746/37 Тираж 518 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