Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
ростом сложности управляющей электронной схемы, что объясняется
необходимостью обеспечить подвод пиковой мощности, приходящейся на одну
адресную шину (2,5 Вт для обсуждавшегося примера), умноженную на число у-
шин. Для простоты в дальнейшем будет предполагаться последовательное
переключение элемента за элементом, что приемлемо для большинства
применений.
При увеличении размера н числа ячеек потери мощности будут увеличиваться
по крайней мере пропорционально размеру. В настоящее время максимальный
доступный размер подложек составляет 7,5 см. Следовательно, могут быть
реализованы модуляторы, имеющие размер 35x35 мм, что соответствует
матрице 350X350 ячеек с шагом 100 мкм. Возможно и уменьшение шага; однако
минимальный размер канавок задан толщиной пленки, умноженной на
коэффициент, определяемый технологией травления. Так как толщина пленки в
большинстве случаев должна быть максимально возможной для достаточного
угла поворота плоскости поляризации, снижение размера ячеек снизит потери
на оптическое маскирование (до настоящего момента технология травления
применялась для пленок толщиной от 5 до 7 мкм и позволяет получить
канавки глубиной около 10 мкм).
В примере, приведенном на рис. 1.2, показаны ячейки с минимальным
размером в 10 мкм, разделенные канавками в 10 мкм (шаг 20 мкм). Потери на
маскирование для этого устройства будут составлять 75% по сравнению с 19%
для устройства с шагом 100 мкм и канавками в 10 мкм.
С другой стороны, уменьшение размера ячеек приведет к увеличению скорости
переключения, если полагать, что скорость движения магнитной доменной
стенки не изменяется. В первом порядке приближения до тех пор, пока
рассматривается время магнитного переключения, время переключения матрицы
с заданной площадью не зависит от числа адресных шин или размера ячеек в
матрице. Однако практически необходимо рассматривать дополнительные
времена задержки в электронных управляющих цепях. Они не зависят от
размера ячеек и суммируются в зависимости от числа адресных шин. Таким
образом, поскольку требуется переключать довольно большие величины
импульсных токов, то в конечном счете предельные времена переключения
определит управляющая электроника. Заметим также, что, как и в случае
модулятора с термомагнитным переключением, здесь следует учитывать
Глава 1. Магнитооптические модуляторы света 47
Рис. 1.22. Модулятор "лайтмод" с матрицей в 256X256 элементов,
размещенной на керамической подложке схемы. Система межсоединений
адресных шин содержит диодную схему выборки для уменьшения числа
управляющих
шин.
ограничения, связанные с электромиграцией. Для токов адресации в 300-400
мА поперечное сечение адресных шин должно составлять по крайней мере 50-
100 мкм2, чтобы не подвергнуться действию электромиграции, связанной с
разрушением шнны при слишком больших плотностях токов.
1.5.4. Способ переключения с помощью магнитного поля смещения1*
В некоторых приложениях может быть полезным использование для
переключения дополнительного магнитного поля смещения. Прямоугольная
петля гистерезиса и соответствующий ей характер уровней переключения
приводят к тому, что переключение полем смещения вызывает снижение
импульсов тока, прикладываемых к магнитным адресным шинам, а также
снимает остроту проблем, связанных с отводом тепла и управляющей
электроникой.
Однако, поскольку магнитное поле смещения должно быть создано довольно
большой катушкой, в которой размещается модулятор, оно должно
прикладываться только в режиме запись - стирание, предназначенном для
работы с изображениями. Высокая индуктивная нагрузка катушки дает
миллисе-
Ч В оригинале bias field. - Прим. перев.
48
Часть I. Пространственные модуляторы света
кундные времена переключения. Это не удовлетворяет требованиям к времени
переключения. При записи изображения в модулятор приложенное поле должно
включаться только во время цикла записи. Стирание изображения может быть
реализовано без использования магнитных адресных шин в том случае, если
обращенное по направлению поле столь же велико, как и минимальное
переключающее поле. (Для термомагнитного модулятора тепловые импульсы
должны прикладываться только для последовательного стирания, ряд за
рядом.) Минимально возможные локальные переключающие поля, создаваемые
адресными шинами и накладываемые на поле смещения, определяются
статистическим разбросом величины необходимого переключающего поля Н в
модуляторе. Экспериментальные результаты, полученные для модуляторов с
термомагнитным переключением, показали, что до 80 % полного магнитного
поля могут быть созданы полем смещения, приводя к уменьшению в 5 раз
локальных полей, создаваемых с помощью у-шин.
1.6. Обсуждение результатов и перспектив
Магнитооптическая технология, основанная на монокристалли-ческих
(гранатах, делает возможной реализацию пространственных модуляторов с
большим числом переключающих ячеек при микроскопических размерах ячейки
(от 50 до 100 мкм). Максимальная площадь модулятора теперь ограничивается
