Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
263 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
При изменении интенсивности пространственно-модулированного излучения («записывающего») меняется напряжение между электродами, что вызывает изменение ориентации молекул жидкокристаллического (модулирующего) слоя и приводит к эллиптической поляризации. Таким образом, выходящее излучение, отраженное от диэлектрического зеркала (считывание), будет модулировано по сечению пучка в соответствии с изменением освещенности в сечении записывающего пучка.
Такие транспаранты обладают хорошим разрешением (< 70 лин/ мм при 50% -ной глубине модуляции).
Жидкокристаллические модуляторы могут работать при достаточно больших (до десятков градусов) углах падения на них слаборасходя-щихся пучков, что невозможно для большинства других электрооптических устройств.
Модуляторы проходящего излучения на основе нематических жидких кристаллов состоят из пленки жидкого кристалла (ЖК), расположенной между прозрачными электродами, и диафрагмы, роль которой может играть оправа чувствительного слоя приемника. При подаче на ЖК управляющего напряжения степень рассеяния излучения, проходящего через ЖК, изменяется, поэтому поток, прошедший диафрагму, модулируется по амплитуде. При изменении управляющего напряжения в некоторых пределах коэффициент пропускания ЖК меняется достаточно линейно. Размещая ЖК-слой между двумя узкополосными интерференционными фильтрами, можно добиться почти полной непрозрачности рассеивающих участков этого слоя. Применяя высокоомные прозрачные электроды и прикладывая к одному из них постоянное опорное напряжение, создающее вдоль этого электрода определенное, например линейное, распределение напряжения, изменяют положение границы между прозрачной и рассеивающей частями ЖК. Для этого к тому же электроду помимо постоянного опорного напряжения прикладывается переменное модулирующее напряжение. В результате потенциал в отдельных точках указанного электрода относительно второго электрода меняется вдоль слоя ЖК по модулирующему закону. Соответственно изменяется и прозрачность слоя.
Помимо ПВМ с непрерывной (аналоговой) структурой входного зрачка (апертуры) в последнее время появились управляемые цифровые транспаранты, состоящие из дискретных фотоприемников, элементов транзисторного (матричного) управления, общего для всех ячеек ПВМ электрооптического слоя. Предполагается [10], что такие ПВМ будут обладать большим быстродействием (тактовая частота 1...10
264 Глава 9. Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах
МГц), высоким пространственным разрешением (число ячеек IO3... IO4) и чувствительностью (IO"13...IO"14 Дж/элемент). Они могут быть построены на базе сегнетоэлектриков, не обладающих гистерезисом и поэтому работающих при температурах выше точки Кюри.
Важным параметром динамических транспарантов является время хранения записи (память). При достаточно большой емкости памяти становится возможным пространственное интегрирование (накопление) изображений, т.е., например, осреднение последовательно получаемых изображений в целях устранения некоррелированного шума и увеличения отношения сигнал/шум (см. §§ 11.5 и 11.6).
Меняя на противоположное состояние поляризации модулирующего слоя оптически управляемого динамического транспаранта, можно осуществить так называемое оптическое вычитание изображения. Например, при изменении знака распределения напряжений на противоположный по площади транспаранта при переходе от одного кадра (изображения) к следующему получается сигнал, отражающий лишь изменения, произошедшие за время такого перехода. Слегка расфокусировав изображение во втором по времени прихода кадре, после вычитания (алгебраического сложения) можно выделить лишь контуры изображения, устранив или заметно ослабив контраст участков с одинаковой или близкой освещённостью. Устранение постоянного фона в изображении очень важно для ряда практических приложений (см. §§ 11.6, 11.10). Однако следует помнить, что в большинстве случаев такие преобразования возможны лишь при работе с когерентным излучением.
Контрольные вопросы
1. Как рассчитать относительное значение энергии модулированного сигнала, переносимой на какой-либо гармонике его спектра?
2. Перечислите основные особенности спектров сигнала при амплитудной, частотной, импульсной его модуляции.
3. Каковы достоинства и недостатки синхронного детектирования?
4. Почему, несмотря на большие потери мощности полезного сигнала, имеющие место при модуляции, последняя широко используется в ОЭП?
5. Дайте сравнительную характеристику способам модуляции, осуществляемой путем питания источника переменным током и путем прерывания потока на его пути от источника к приемнику.
6. Перечислите достоинства и недостатки растровых механических модуляторов; то же для модуляторов, основанных на электрооптических эффектах.
7. Какие основные требования предъявляют к пространственно-временным модуляторам потока излучения? Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
ЧАСТЬ Il
