Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
190
В результате в освещенных местах считывающий свет изменяет поляризацию при прохождении электрооптического кристалла, что позволяет воспроизводить позитив записанного изображения. Для увеличения контраста электроды на время считывания закорачивают. Стирают запись, равномерно освещая фотопроводник светом, возбуждающим свободные носители. Электроды при стирании либо закорачивают [8.67], либо на них подается напряжение с полярностью, противоположной той, которая была при записи [8.73]..
8.3.3. Параметры титуса и фототитуса
Кристалл ДКДР является оптически одноосным, бесцветен* имеет спектральный диапазон прозрачности 0.2-^2.4 мкм. Рабочая, пластина для ПВМС вырезается перпендикулярно к оптической оси (так называемый о—2-срез). При таком срезе для лучей света, проходящих перпендикулярно к поверхности кристалла, естественное-двулучепреломление отсутствует. При комнатной температуре кристалл находится в параэлектрической фазе и принадлежит к тетра-гонально-скаленоэдрическому виду симметрии, точечная группа 42т [8.75]. При температуре около —50 °С ДКДР претерпевает фазовый переход и становится сегнетоэлектриком. В районе фазового перехода резко изменяются такие важные для ПВМС параметры кристалла, как полуволновое напряжение U и диэлектрическая проницаемость. При комнатной температуре = 2200 В, а компоненты тензора диэлектрической проницаемости ех. - 58, ez = 48 (ось z совпадает с оптической осью кристалла). При охлаждении кристалла до температуры —50 °С Ux/2 уменьшается приблизительно до 200 В, причем ех = 66, гх = 650.
Для работы в ПВМС титус и фототитус кристалл ДКДР охлаждается до температуры, близкой к точке фазового перехода. Это заметно улучшает разрешающую способность и уменьшает собственные шумы модуляторов. Рассмотрим, как охлаждение кристалла влияет на разрешающую способность R. Формула (7.58) для передаточной характеристики ПВМС с продольным электрооптическим эффектом выведена для изотропного кубического кристалла. Кристалл ДКДР анизотропный, для него передаточная характеристика определяется более общей формулой. Этот случай рассмотрен в [8.76]. Когда решетка заряда располагается на поверхности электрооптического кристалла, на основе результатов этой работы
п 1/Ю (ei/rfj) + (ez/d2) /0
~~ ( } где, как и в (7.69), d2 — толщина электрооптического кристалла; ех и dY — диэлектрическая проницаемость и толщина слоя, изолирующего кристалл от электрода. Как видно из рис. 8.19, в модуляторе титус на поверхности кристалла располагается только один электрод. Чтобы использовать в этом случае выражение (8.4), необходимо предположить, что второй электрод достаточно удален,, так что 1 /йг «0, и в числителе (8.4) основным слагаемым является
191
ez/da. В фототитусе электрод и электрооптический кристалл разделяются фотопроводником. Его диэлектрическая проницаемость и ¦толщина обычно таковы, что и в этом случае слагаемое e1/d1 мало в сравнении с ez/d2. В результате, исходя из приведенных выше данных об изменениях диэлектрической проницаемости кристалла при охлаждении, разрешающая способность должна увеличиваться в соответствии с (8.4) в 3 раза. Экспериментально для титуса было получено увеличение R в 4 раза [8.68].
Чувствительность ПВМС зависит не только от диэлектрической проницаемости, но и от полуволнового напряжения кристалла. Амплитуда решетки заряда, которую необходимо создать на поверхности анизотропного кристалла для того, чтобы амплитуда модуляции разности фаз считывающего света при малых пространственных частотах достигла заданной величины, например л [8.76], сбудет
стя = гоик/2 [(ei/^i) + (ezld2)]- (8-5)
Поскольку при охлаждении кристалла одновременно уменьшается Ux/2 и приблизительно в той же степени увеличивается ez, амплитуда модуляции считывающего света практически не изменяется. Следовательно, не претерпевает заметных изменений и чувствительность фототитуса к записывающему свету. А для титуса нет необходимости изменять ток луча записывающей электронной пушки, для того чтобы сохранить амплитуду модуляции считывающего света.
Шумы ПВМС с кристаллом ДКДР, работающим при комнатной температуре, связаны, по-видимому, в основном с неоднородностями сопротивления утечки заряда по площади кристаллической пластины. В результате утечек записанное в модуляторе изображение стирается неравномерно. При комнатной температуре заряд сохраняется на поверхности лишь 0.1 с и даже при кратковременном хранении, которое необходимо, например, для последовательной записи всех частей изображения, это приводит к появлению шума. При охлаждении кристалла до —50 °С заряд сохраняется в течение двух часов [8.68]. В результате не только увеличивается время памяти модулятора, что само по себе является во многих случаях полезным, но и улучшаются шумовые характеристики модуляторов с ДКДР [8.68, 8.76].
Считывание изображений в ПВМС титус и фототитус производится, как обычно, в электрооптических модуляторах плоскополя-ризованным светом. После прохождения кристалла свет оказывается пространственно промодулирован по состоянию поляризации. Для того чтобы превратить эту модуляцию в амплитудную, считывающий свет пропускают через анализатор поляризации. Поскольку кристалл ДКДР двулучепреломляющий, считывающий свет должен быть в достаточной степени коллимирован. Плоскополяризованный свет, проходящий через кристалл под углом к оптической оси, отличным от нулевого, выходит из кристалла эллиптически поляризованным даже в том случае, когда электрическое поле в кристалле отсутствует.
