Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
•392
При плохо коллимированном считывающем свете это увеличивает среднюю составляющую считываемого изображения (фон), что, как обсуждалось в разделе 7.6, может ухудшать шумовые характеристики когерентной оптической системы. Увеличение фона ухудшает контраст считываемых изображений — характеристику, важную для некогерентных оптических систем. Величина фона зависит от степени коллимированности считывающего света. Для модулятора титус получен контраст 100 : 1, когда угловая апертура некогерентного считывающего света равнялась 10°. При считывании когерентным светом пучок может быть коллимирован значительно лучше и максимальный контраст достигает значения 1000 : 1.
На рис. 8.21, а показана ЧКХ модулятора титус [8.77], которая характеризует контраст изображения, получаемого при записи электрического сигнала.1 В формуле (8.11) для разрешающей способности не учитывается, что электронный луч имеет конечные размеры. Этот фактор уменьшает величину разрешающей способности. На рис. 8.21 кривая 1 представляет результаты расчета для случая бесконечно тонкого луча, а кривая 2 — для луча толщиной 80 мкм [8.77]. Экспериментальные значения ЧКХ хорошо согласуются с расчетом. С учетом этого разрешающая способность модулятора составляет 3-ь5 лин/мм по спаду ЧКХ до уровня 0.5. Другие параметры титуса представлены ниже.
Полоса воспроизводимых частот, МГц — 10
Размеры мишени, см2 — 5X5
Разрешающая способность по спаду до уровня 0.5, лин/мм — 20
Пространственно-полосовое произведение — 10е
Время цикла, мс — 33
Контраст — 100 : 1, 1000 : 1
Время памяти, ч —>1
Рабочая температура мишени, °С -----50
На рис. 8.21, б приведены ЧКХ модуляторов фототитус с кристаллами толщиной 150 и 180 мкм [8.72]. Их разрешающая способность
5-ЫО лин/мм по спаду ЧКХ до уровня 0.5. Эти значения хорошо согласуются с расчетом, выполненным в предположении, что плоская синусоидальная зарядовая решетка располагается на границе раздела между кристаллом и фотопроводником. В литературе приводятся и другие значения разрешающей способности для фото-титуса. Например, в [8.73] — 16 лин/мм, в [8.67] —85 лин/мм. Разница в значениях, по-видимому, связана в основном с различиями в методиках и критериях определения разрешающей способности. Значение 85 лин/мм было получено в [8.67 ] как максимальная пространственная частота решетки, которую удавалось обнаружить визуально при считывании некогерентным светом. Предположи-
1 При использовании в когерентно-оптических системах ПВМС должен характеризоваться передаточной функцией, однако в связи с отсутствием в литературе необходимых данных при обсуждении разрешающей способности титуса н фототи-туса здесь используется ЧКХ. Кроме того, отметим, что используемое в этом разделе определение фоточувствительности фототитуса отличается от приведенного выше.
13 М. П. Петров н др*
193
v, лин/мм
Рис. 8.21. Зависимость МПФ от пространственной частоты v для модуляторов титус [8.73] (а) и фототитус [8.64] (б).
а — толщина пластины кристалла ДКДР равна 220 мкм, температура кристалла составляет — 53 °С. 1 — в пренебрежении толщиной электронного луча, 2 — расчет и экспериментальные точки при толщине электронного луча 80 мкм, б — толщина кристалла, мкм: 1 — 150
2 — 180.
тельно (см. [8.72]) этим способом решетка могла быть зафиксирована при уменьшении ЧКХ до уровня 0.05.
Для фототитуса экспериментально получены различные величины чувствительности к записывающему свету — 10 мкДж/смг в работе [8.67], 75 и 290 мкДж/см2 в зависимости от полярности напряжения, приложенного к электродам, в [8.731. Эти значения различаются более чем на порядок, что, по-видимому, связано не только с фактическим различием параметров исследовавшихся модуляторов, но и с различиями в методике измерений.
Ниже представлены основные параметры фототитуса.
Разрешающая способность, лин/мм — 5-г-7
Размер рабочей поверхности, мм2 — 27x38
Чувствительность, мкДж/см — 75
Время памяти, мин — 30
Рабочее напряжение, В — 200
Рабочая температура кристалла, °С — 50
Приведенная чувствительность определена в [8.73] как экспозиция, необходимая для того, чтобы пропускание модулятора по интенсивности достигло величины 0.8 от максимального значения, которое составляло в этом случае 25%. Потери считывающего света возникали за счет того, что падение напряжения на кристалле не достигало полуволнового.
Одним из недостатков модуляторов титус и фототитус с кристаллом ДКДР является необходимость охлаждения кристалла. Это усложняет изготовление прибора и увеличивает энергопотребление при его функционировании. Параметры ДКДР вблизи рабочей температуры имеют резкие зависимости, поэтому необходимо обеспечить однородное и стабильное охлаждение кристалла, что требует прецизионной термостабилизации. Эти недостатки могут быть прео-
194
долены, если вместо ДКДР использовать другие кристаллы, которые не требуют охлаждения и термостабилизации, например сегнето-электрическую керамику [8.78], кристалл LiNb03 [8.79], кубические кристаллы Bi12GeO20 или Bi12SiO20 [8.80, 8.81].
8.4. Оптически управляемый ПВМС с микроканальным умножителем электронов
