Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
166
ность и разрешающая способность зависят от величины экспозиции. При больших величинах экспозиции, когда заметно проявляются нелинейные искажения записываемых решеток, т]тах уменьшается, однако величина R увеличивается [8.16]. Приведенные выше значения R получены при экспозициях, когда нелинейными искажениями еще можно пренебречь.
8.1.3. Быстродействие
Для того чтобы оценить минимальное время цикла работы ПВМС ПРОМ, т. е. его быстродействие, необходимо выделить следующие характерные времена: 1) воздействия на модулятор записывающего света, 2) проявления изображения, 3) считывания, 4) стирания. Согласно [8.7], в интервале интенсивностей записывающего света от 10~5 до 1 Вт/см2 для модулятора ПРОМ выполняется закон взаимозаместимости. Значит, в этом интервале интенсивностей для Получения заданной величины модуляции считывающего света необходима одна и та же экспозиция W = I0tex, где /0 — интенсивность записывающего света, teii — время экспозиции. Соответственно при увеличении интенсивности свыше 1 Вт/см2 уменьшается чувствительность модулятора ПРОМ т. е. увеличивается W. Для того чтобы записать изображение за 10_3 с, необходима экспозиция приблизительно в 10 раз больше, чем при tex = 10~8 с. Приведенные выше минимальные длительности основных этапов цикла работы модулятора позволяют оценить его максимальное быстродействие в сотни цикл/с. В экспериментах достигалось быстродействие 30 цикл/с.
Параметры ПВМС ПРОМ на основе кристалла BSO с диэлектрическими слоями из парилена приведены ниже.
Разрешающая способность по спаду дифракционной эффективности, лин/мм: в 10 раз
по спаду в 100 раз Чувствительность голографическая, мк Дж/см2 (экспозиция на 1% дифракционной эффективности)
Площадь рабочей поверхности, см2 Рабочая температура Длина волны света, нм: записывающего считывающего Рабочее напряжение, кВ
Максимальная дифракционная эффективность, %
— 54-6
— 12-30
— 200
— До 10
— Комнатная
— 2004-500
— 6004-800
— 14-2
— 0.14-0.2
8.1.4. Управление контрастом и вычитание изображений
Основная операция, которую можно выполнять над изображением непосредственно на модуляторе ПРОМ до его считывания — изменение контраста. У ПРОМа электрическая емкость кристаллической пластины меньше, чем емкость всех других слоев модулятора. Поэтому большая часть напряжения, которое прикладывается к электродам модулятора, падает на электрооптическом кристалле. Изменяя это напряжение, после записи изображения можно изменять
167
Рис. 8.5. Оптическая схема дляТвычитания изображений с помощью модуляторов
ПРОМ.
J и 2 — модуляторы ПРОМ, 3 и 4 — объективы, 5 — поляризатор, 6 — анализатор, 7 — считывающий свет, 8 и 9 — записывающий свет.
среднее значение амплитуды считывающего света А0, поскольку оно определяется средним значением разности потенциалов между поверхностями кристалла. Следовательно, изменение напряжения при считывании позволяет изменить контраст изображения. Если напряжение подбирается так, что А0 = 0, то нулевая компонента в фурье-спектре считываемого изображения подавляется. Экспериментально достигалось подавление до 104 раз по сравнению с исходной интенсивностью нулевого порядка. Для того чтобы достичь столь сильного подавления, величина напряжения на электродах должна подбираться достаточно точно. Сложность заключается в том, что это напряжение зависит не только от условий записи, но и от типа записываемого изображения. Следовательно, напряжение должно быть подобрано для каждого конкретного изображения. Если это не делается, то столь сильное подавление нулевой компоненты невозможно. Можно плавно изменять контраст изображения с помощью модулятора ПРОМ от позитива к негативу (правильнее говорить, изменять нулевую составляющую фурье-спектра изображения, так как понятие контраста неприменимо в случае, когда амплитудное пропускание модулятора описывается знакопеременной функцией), использовав устройство IDES разработанное фирмой ITEK (США) [8.7]. Оно предназначено для визуального обнаружения и распознавания деталей низкоконтрастных изображений.
В работе [8.22] исследовалась возможность вычитать изображения с помощью модулятора ПРОМ. Если производить последовательную запись двух изображений при различных полярностях напряжения, приложенного к . электродам, то вычитание сводится к селективному стиранию первого изображения вторым. Если записать изображение, изменить полярность напряжения на противоположную и осветить участок изображения записывающим светом, то произойдет его стирание. Минимальный размер участка изображения, который может быть стерт, не менее 0.5—1 мм. Эта величина определяется процессами растекания свободных носителей заряда, генерируемых записывающим светом, под действием внутренних электрических полей в кристалле. Такой способ позволяет вычитать изображения лишь с малым пространственным разрешением. Чтобы устра-
168
Рис. 8.6. Результат вычитания изображений двух стандартных мир.
нить этот недостаток, было предложено использовать оптическую схему, содержащую два модулятора ПРОМ (рис. 8.5). Модуляторы 1 и 2 располагались между скрещенными анализатором 6 и поляризатором 5. Объективы 3 и 4 проектировали изображения первого модулятора в плоскости второго с сохранением масштаба. Полярности напряжений, которые при записи подаются на электроды модуляторов, выбраны так, что разности фаз, при прохождении первого и второго модуляторов, имеют различные знаки. В результате за анализатором распределение амплитуды считывающего света соответствует разности изображений, записанных на модуляторы. На рис. 8.6 представлен результат вычитания изображения двух стандартных мир, полученных с помощью двух модуляторов ПРОМ.
