Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
181
9
ДСИ был обнаружен при исследовании модулятора ПРИЗ [8.57]. Позднее была предложена конструкция ПВМС на основе жидких кристаллов, которые также обладают свойствами ДСИ [8.58].
На рис. 8.16 представлены временные зависимости отклика модулятора ПРИЗ без изолирующих слоев на включение и выключение записывающего света. Видно, что при включении записывающего света отклик модулятора проходит через максимум и уменьшается практически до нуля — изображение исчезает, однако при выключении изображение вспыхивает вновь. Амплитуда считывающего света при включении и выключении имеет противоположные знаки, как это показано на рисунке. Если интенсивность записывающего света в целом не изменяется, но изображение или его отдельные части перемещаются, то модулятор будет воспроизводить только движущийся объект, поскольку в этом случае изменение интенсивности записывающего света происходит только в той части рабочей поверхности модулятора, где в данный момент находится изображение движущегося объекта.
В [8.59] было показано, что с помощью ПВМС ПРИЗ, работающего в режиме ДСИ, можно увеличить отношение интенсивности изображения движущегося объекта к интенсивности неподвижного до 20 раз. Одновременно было выяснено, что ПРИЗ в режиме ДСИ должен рассматриваться как нелинейный элемент, поскольку, на-
Рис. 8.16. Изменение во времени интенсивности записывающего света fyp (а), интенсивности считывающего света /д (б) и амплитуды считывающего света Аоиt (в)-
182
яример, величина отклика на движущееся изображение зависит от интенсивности фонового, неподвижного изображения.
Проведенные исследования физического механизма, приводящего к эффекту ДСИ в ПВМС ПРИЗ с кристаллом BSO, позволяют предположить, что основную роль в формировании отклика ПВМС на выключение записывающего света играет инжекция электронов с отрицательного электрода [8.60]. Действительно, в соответствии с результатами, приведенными в разделах 4.6,7.1, величина электрического поля у этого электрода зависит от локальной экспозиции записывающим светом. Сильное электрическое поле в приэлектрод-ной области, возникающее в результате воздействия записывающего света, вызывает увеличение инжекции электронов. К моменту выключения записывающего света величина инжекции локально зависит от экспозиции. После выключения записывающего света инжекция продолжается до тех пор, пока поле в при-электродной области не уменьшится в достаточной степени, причем величина инжектированного заряда будет зависеть от интенсивности записывающего света и различна в разных частях кристалла. Поле этого заряда вызывает модуляцию считывающего света после выключения записывающего, причем оно имеет знак, противоположный знаку поля положительного заряда, формируемого при включении записывающего света. Это определяет изменение знака амплитуды модуляции считывающего света. Поскольку инжектированные электроны захватываются в основном в мелкие ловушки и могут возбуждаться с них в зону проводимости, например, красным считывающим светом, то отрицательный заряд релаксирует со временем.
Этот механизм ДСИ подтверждается рядом экспериментальных фактов. Например, ДСИ не наблюдается в модуляторах с диэлектрическими слоями; скорость нарастания отклика модулятора на выключение записывающего света определяется интенсивностью света, в то время как скорость уменьшения этого отклика после прохождения максимума в основном — интенсивностью считывающего света. Кроме того, такой механизм согласуется с результатами исследования процессов формирования фотоиндуцированного заряда, приведенными в разделах 4.6 и 7.1.
Следует отметить, что в режиме ДСИ пространственные и временные свойства модулятора оказываются связанными между собой. Например, величина области передаваемых пространственных частот зависит от скорости изменения записываемых изображений. Поэтому даже в линейном приближении необходимо вводить передаточную характеристику х (v, ?, /), являющуюся функцией от трех параметров: пространственных частот v, | и временной частоты f 18.61]. Причем f описывает не частоту света, а частоту колебаний интенсивности в записываемом изображении. Нестационарное изображение в этом случае должно быть представлено суперпозицией бегущих волн, обладающими различными амплитудами, частотами и направлениями распространения. Тогда каждой бегущей волне будет соответствовать волна изменения двулучепреломления кри-
183
сталла, модулирующая считывающий луч. Коэффициент, устанавливающий связь между этими волнами, и будет представлять собой передаточную характеристику.
8.2.9. Режим записи «скрытых» изображений
ПРИЗ допускает еще один необычный для ПВМС способ записи изображений, который может быть назван режимом записи «скрытых» изображений. В этом режиме во время воздействия записывающего света формируется запись, которая непосредственно считана быть не может и требует дополнительного проявляющего воздействия на кристалл.
Для того чтобы реализовать этот режим, перед записью модулятор равномерно засвечивают красным светом. После этого на него синим светом проектируется записываемое изображение. Во время записи напряжение к электродам не прикладывается. В [8.62, 8.63] показано, что хотя после окончания экспозиции модулятора записывающим светом изображение считано быть не может, в кристалле формируется так называемая скрытая запись. Для ее проявления к электродам необходимо приложить напряжение и, кроме того, в некоторых случаях подвергнуть модулятор дополнительной равномерной засветке.
