Способ управления оптическим транспарантом с помощью термоэлемента Пельтье Советский патент 1984 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к способам обработки оптической информации и может быть использовано, например, в измерительной технике для записи и стирания информации в оптических. корреляторах. Известен способ обработки оптической информации, включающий запис и стирание информации на регистрирующей среде, выполненной из элемента с фазовым переходом металл - полупроводник, где в качеств регистрирующей среды используется пленка двуокиси ванадия VO. Подго.товка к записи и стиранию оптическо информации производится с помощью резистивного нагревателя L ГОНедостатками известного способа являются малое быстродействие (частота переключения примерно 50 Гц) и большое энергопотребление. Наиболее близким к изобретению является способ управления Оптическим транспарантом, включающий нагре термостатирование, охлаждение оптического транспаранта, выполненного из элемента с фазовым переходом металл - полупроводник. Оптический транспарант представляет собой мног слойную конструкцию из нанесенньпс на кварцевую подложку пленокVOг, изолирукяцего окисла Si02 и резистив ного нагревателя Sn02. Режим термостатированиз в описанном транспаран достигается за счет тепла Джоуля, в деляемого в резистивном нагревателе при пропускании через него тока. Охлаждение транспаранта осуществляется за счет снижений температуры слоя VQ,., при отключении подогрева и. использования термостата, находящегося в тепловом контакте с оптическим транспарантом 2, Недостатком данного способа является то, что для охлаждения применяется отвод тепла от оптического транспаранта за счет отключения, нагрева резистивного нагревателя и ис пользования отвода тепла термостатом, а нагрев осуществляется путем включения тока через резистивный нагреватель. Таким образом, вывод транспаранта на рабочую температуру требует больших энергозатрат фактически резистивный нагреватель включен все время, за исключением времени стирания информации. В указанной структуре не учитывается инерционность возврата транс паранта в исходное состояние (режим , хранения информации, большая величина которого связана с необходимостью подогрева транспаранта теплом Джоуля от нагревателя. Кроме того, процесс стирания записанной ин.формации носит инерционный характер из-за необходимости отвода тепла за счет теплопроводности термостата - процесс более длительный, чем, например, охлаждение за счет без.ынерционного в импульсном режиме эффекта Пельтье. Цель изобретения - повышение быстродействия и снижени;е энергетических затрат. Указанная .цель достигается тем, что согласно способу управления оптическим транспарантом с помощью термоэлемента Пельтье, заключающемуся в нагреве, термостатировании и охлаждении оптического транспаранта, нагрев и охлаждение оптического транспаранта осуществляют в пределах 0,11 К подачей импульсного тока через термоэлемент Пельтье, а термостатирование осуществляют при температуре на 0,1 - 1 К ниже температуры фазового перехода оптического транспаранта. Предлагаемый способ управления оптическим транспарантом отличается от известного тем, что, кcfгдa используют регистрирующую среду-, нанесенную на термоэлемент Пельтье, помещенный в термостат, при питании термоэлемента импульсным током на рабочем спае последнего происходит .безынерционное поглощение или выделени тепла Пельтье в зависимости от полярности приложенного напряжения, в то же время теплота Джоуля, .вьщелякщаяся в.объеме термоэлемента, не успевает дойти до рабочего спая 1т.е. выделиться на спае). Кроме того, помещение регистрирующей среды в термостат с температурой, близкой к температуре фазового перехода среды, дает возможность работать термоэлементу в режиме малого перепада температуры; в этом случае резко возрастает холодильный коэффициент (в десятки и сотни раз), который обратно пропорционален перепаду температуры. Пределы поддержания температуры термостата на 0,11 К ниже температуры фазового перехода регистрирующей среды определяются тем, что, во-первых, ширкна фазового перехода в 1 К характер на для веществ, переход в которых н сопровождается изменением агрегатного состояния, во-вторых, разность температур 0,1 К характерна для веществ, в которых фазовый переход происходит при изменении агрегатного состояния (например, переход твер-дый полупроводник - жидкий металл ). При заплси и стирании инфор мацйи в. импульсном режиме путем тер моэлектрического охлаждения ( или на грева ) импульсным током уменьшается время перехода регистрирующей среды в требуемое состояние. Так как поглощение и В1ьиеление тепла на регистрирующей среде, помещен ной в термостат, происходит безынер ционно, небольшие перепады температуры 0,1 - 1 К обуславливают неболь шие затраты мощности (за счет резкого возрастания холодильного коэффициента) . Запись и стирание информации импульсным током при этом так же снижает энергозатраты на управле ние транспарантов за счет сквак:ности импульсов тока питания термоэлемента (теплота Джоуля не успевает выделиться на рабочем спае в режиме охлаждения ), Пример. Осуществляют управление оптическим транспарантом, используя регистрирующую среду, выполненную на основе окислов ванадия с температурой фазового: перехода +61 нанесенную на холодные спаи термо элемента Иельтье из тройных спла- .-. ВОВ (Bi-Te-Se, п-ветвь; Bi-Te-Sb, .р-ветвь; по горячей стороне термоэлемента ост ществляют тепловой контакт с термостатом при +60 С. .Границы фазового перехода среды +60 - 61 С. В связи с этим устанавливают начальную температуру рабоче го спая термоэлемента +60,5 . Импулос когерентного света перево- , дит регистрирующую среду в металлинеское состояние, при этом температура освещенных участков среды составляет . Таким образом осуществляют запись информации. Посл освещения импульсом когерентного, света температуру среды возвращают к исходному значению (+60,), чго обеспечивает хранение информации. Стирание записанной информации осуществляют путем снижения температуры рабочего спая термоэлемента и . регистрирующей среды до , при этом среда переходит полностью в полупроводниковое состояние. Смену режимов работы производят путем изменения полярности импульсов тока питания термоэлемента, причем амп-глитуда импульсов тока составляет 0,5 ... 1 А длительностью до 0,1 с. Быстродействие, т.е. смена режима работы согласно предлагаемому способу составляет величину порядка 0,1 с, в то время как быстродействие прототипа - более 1с. Выигрыш в энергозатратах в предлагаемом способе основан на использовании управления оптическим транспарантом с помощью термоэлемента Пельтье работающего в режиме малого перепада температур ЛТ. В этом режиме энергозатраты снижаются пропорционально изменен отношения Т/ ДТ (т - рабочая температура регистрирующей среды, ЛТ - перепад температур). При малых ДТ (порядка 1 К или десятых долей градуса ) энергозатраты на управление средой термоэлементом в предлагаемом способе в десятки и даже в сотни раз меньше, чем при управлении реэистивным нагревателем при.значительных 4Т, порядка десяти градусов ( как в устройстве прототипа ). Энергопотребление на управление при использовании предлагаемого способа составляет не более 5 мВт, в то время как энергопотребление устройства-прототипа не менее 5 Вт. Изобретение может йыть использовано в электротехнической промьшгленности для создания цифровых индикаторов и транспарантов для запоми- нания и последующей обработки оптической информации.,

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕС- , КИМ ТРАНСПАРАНТОМ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМО- i ЭЛЕМЕНТА ПЕЛЬТЬЕ, заключающийсяF нагреве, термостатировании и рзшаждении оптического транспаранта, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия способа и снижения энергетических затрйт, нагрев и охлаждение оптического транспаранта осуществляют в пределах 0,1 - 1 К подачей импульснo o тока через термоэлемент Пельтье, а термостатирование осуществляют при температуре на 0,1-1 К ниже температуры фазового перехода оптического транспаранта.