Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
Теоретические значения эффективности, обсуждавшиеся до сих пор, не могут
быть достигнуты в реальных устройствах, так как в различных компонентах
устройства имеются дополнительные механизмы потерь:
1. Канавки между магнитооптическими ячейками и части ячеек, покрытые
металлическими проводниками с целью адресации, не пропускают свет. Таким
образом, в экспериментальных устройствах потери света за счет
маскирования составляют от 20 до 30 %.
2. Большинство поляризующих элементов поглощают свет. Этим явлением можно
пренебречь только для очень дорогих кристаллических поляризаторов.
Дешевые пластиковые поляризаторы вносят дополнительные потери,
составляющие по меньшей мере около 30%.
3. В основной оптической схеме модулятора имеется семь оптических
поверхностей, вызывающих потери из-за отражения. На шести из них могут
быть нанесены просветляющие покрытия. Обычно с помощью многослойных
покрытий потери могут быть снижены до 0,2-0,5% на одну поверхность. Так
как имеется различие показателей преломления между магнитооптическим
слоем И ПОДЛОЖКОЙ ("подложки" 1,9, "пленки" 2,3), то в магнитооптическом
устройстве имеются внутренние потери на отражение, составляющие в
настоящее время около 0,9%. Общие потери на отражение составляют около 2-
3% (при наличии просветляющих покрытий).
Практическая общая эффективность пропускания света из-за перечисленных
источников потерь будет уменьшена на 44- 48% по сравнению с теоретическим
коэффициентом пропускания. Следовательно, средняя общая эффективность
пропускания света составляет 5% (для материалов, изготовлявшихся в
прошлом). При этом считается, что наилучшее теоретическое значение
коэффициента пропускания в видимой части спектра составляет 10-11%. Эти
параметры могут быть улучшены за счет использования новых
высокоэффективных оптических пленок (см. 1.4.1).
3-1254
34
Часть I. Пространственные модуляторы света
1.4.4. Ограничения величины контраста
Как кратко описано в разд. 1.4.2, контраст оптического переключения при
освещении в широком диапазоне длин волн в основном ограничен дисперсией
материалов. В узкой полосе частот либо при монохроматическом свете
величина контраста в основном определяется эффектом Фарадея. Однако
имеется дополнительный эффект, встречающийся в материалах и получивший
название кругового дихроизма, вследствие которого коэффициент поглощения
для правой и левой поляризаций проходящего через пленку света с круговой
поляризацией несколько различается. Отсюда складываемые компоненты света
вследствие эффекта Фарадея имеют несколько различающиеся амплитуды и в
сумме дают частично эллиптически поляризованный свет. Эллиптически
поляризованный свет не может быть полностью блокирован анализатором.
Эффект кругового дихроизма достаточно сильно проявляется в голубой и
ослабевает по мере смещения в красную область спектра. В голубой области
этот эффект приводит к тому, что значение контраста оказывается менее 10,
в зеленой он приблизительно равен 50, а в красной этим эффектом можно
пренебречь [17J.
Эллиптичность может быть скомпенсирована надлежащим подбором оптической
фазовой пластины, являющейся дополнительным компонентом модулирующего
устройства. В этом случае может быть снова получен очень высокий
контраст. Для модуляции монохроматического лазерного излучения с помощью
методики компенсации может быть достигнута величина контраста более 1000.
Третий эффект, ограничивающий оптический контраст, происходит вследствие
внутреннего отражения на границе между магнитооптической пленкой и
подложкой. Если поверхность подложки не покрыта просветляющим покрытием,
часть модулированного света отражается обратно. На внутренней границе
раздела происходит второе отражение, так что компонента света снова
направляется на выход из устройства. Наконец, эта часть проходит через
пленку в третий раз, приводя к тому, что полное фарадеевское вращение
составляет величину в 3 раза большую, чем для основной доли
модулированного света, т. е. Зв/Д вместо &Fd. Вследствие того что эта
компонента имеет иную плоскоАь поляризации, она не блокируется
анализатором и, таким образом, снижает контраст. Более точно выражаясь,
возникают многократные отражения этого типа. Однако вследствие поглощения
в материале последующими отражениями можно пренебречь. Для угла установки
поляризатора, соответствующего условию Фо - &Fd (С=оо в отсутствие
дихроизма и отражения), окончательное значение контраста приближенно
описывается формулой
Г лава 1. Магнитооптические модуляторы света
35
с.
sin2 (2(r)pd)
(1.10)
отраж.
ГДе ^поверхности Я -^внутренний -
коэффициенты отражения на поверхности магнитооптической пленки и
соответственно на границе раздела между пленкой и подложкой.
Для параметров, заданных на рис*. 1.10, и показателей преломления пленки
и подложки, соответственно равных 2,3 и 1,9, значение контраста,
ограниченное отражением на длине волны, например Я = 600нм, составит 72.
При смещении в зеленую область спектра эффект уменьшается, так как растут
