Пространственно-временной модулятор света Советский патент 1993 года по МПК G02F1/135 

Изобретение относится к приборам для управления интенсивностью света, выполненным на жидких кристаллах и предназначенным для преобразования по спектру, когерентности и энергетике оптических изображений.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности.

На чертеже представлена принципиальная схема заявляемого устройства. Здесь

1 - первая стеклянная подложка:

2 - первый прозрачный электрод;

3 - слой полупроводниковой пластины, прозрачный в заданном диапазоне длин волн (подложка);

4 - слой полупроводниковой пластины с примесной фотопроводимостью (фоточувствительный слой);

5 - диэлектрическое зеркало;

6 - жидкий кристалл;

7 - второй прозрачный электрод;

8 - вторая стеклянная подложка;

9 - источник напряжения питания.

Регистрируемое оптическое изображение проектируется на ПВМС со стороны первой стеклянной подложки. Световой поток из диапазона длин волн Ai (Ai - длина волны края фундаментального поглощения материала полупроводниковой пластины; Я2 - длина волны края примесного поглощения в слое 4), беспрепятственно проходит стеклянную подложку 1, прозрачный электрод 2, слой полупроводниковой пластины 3. В слое с примесной фотопроводимостью 4 происходит поглощение света и генерация носителей тока, которые разделяются электрическим полем, создаваемым источником напряжения питания 9. Носители тока одного знака (свободные носители тока) инжектируются в подложку, а носители тока противоположного знака (ионизированная примесь) являются связанными и образуют объемный заряд, который формирует потенциальный рельеф на слое ЖК 6, а

ел

с

со

о

CJ

ю ю о

это, в свою очередь, ведет к формированию соответствующего рельефа оптических свойств ЖК слоя.

Считывающий световой поток направляется на ПВМС со стороны ЖК слоя 6. Он проходит вторую стеклянную подложку 8, второй прозрачный электрод 7 и слой ЖК 6, после отражения от диэлектрического зеркала 5 световой поток вторично проходит слой ЖК 6, прозрачный электрод 7 и стеклянную подложку 8. При этом считывающий световой поток пространственно модулируется слоем ЖК по интенсивности, фазе или поляризации в зависимости от свойств применяемого ЖК,

Объемный заряд, образованный связанными носителями тока, расплывается со скоростью, определяемой максвелловским временем релаксации т ре, где р - удельное сопротивление фоточувствительного слоя, а Ј его диэлектрическая проницаемость. Для широкозонныхполупроводниковою 4 с, что много больше времени растекания свободных носителей тока ( 10 с).

Использование в ПВМС с двухслойной ФПЧ в качестве фоточувствительного слоя полупроводника с примесной фотопроводимостью и расположение этого слоя на сторо- не обращенной к ЖК (на границе с диэлектрическим зеркалом),позволяет повысить разрешающую способность ПВМС за счет снижения скорости растекания объемного заряда, формирующего потенциальный рельеф на ЖК. Кроме того, здесь отсутствует потенциальный барьер на границе фоточувствительного слоя с подложкой, неизбежный даже в идеальном гетеропереходе из-за разрыва зон.

Предлагаемый ПВМС, работающий в ИК диапазоне длин волн,реализован следующим образом.

Полупроводниковая пластина была выполнена из полуизолирующего арсенида галлия. Чувствительный к ИК излучению

слой 4 сформирован в пластине арсенида галлия путем введения дефектов с глубокими энергетическими уровнями, например, протонной бомбардировкой. Прозрачные

электроды 2 и 7 были изготовлены из SnOz, а диэлектрическое зеркало 5 из последовательно чередующихся 10-20 слоев SiOa и TiOa. В качестве ЖК слоя 6 был использован нематический жидкий кристалл. Источником напряжения питания ПВМС служил низкочастотный генератор синусоидального напряжения.

В процессе реализации предлагаемого изобретения получен ПВМС со следующими

характеристиками; толщина пластины арсенида галлия 400 мкм; толщина слоя немати- ческого ЖК 5 мкм; электрооптический эффект S-эффект; напряжение источника питания 50 В; частота питающего напряжения 200 Гц; диапазон чувствительности ПВМС 0,9-1,5 мкм; интегральная чувствительность Вт/см2; разрешающая способность 70 штр/мм.

Формула изобретения

Пространственно-временной модулятор света, содержащий многослойную структуру, выполненную в виде последовательно расположенных стеклянной подложки, первого прозрачного электрода, двухслойной полупроводниковой пластины, диэлектрического зеркала, жидкого кристалла, второго прозрачного электрода, второй стеклянной подложки, причем электроды соединены с источником напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей . способности, двухслойная полупроводниковая пластина выполнена из одного полупроводникового материала, при этом слой,

контактирующий с диэлектрическим зеркалом, выполнен с примесной фотопроводимо- стьючувствительным к излучению в заданном диапазоне длин волн, а второй слой - прозрачным в том же диапазоне длин волн.

А 5 $ 7 &

Использование: преобразование по спектру, когерентности и энергетике оптических изображений. Сущность изобретения: пространственно-временной модулятор выполнен в виде последовательно расположенных между стеклянными подложками с прозрачными электродами, соединенными с источником напряжения, двухслойной фотополупроводниковой пластины, первый слой которой выполнен прозрачным в заданном диапазоне длин волн, а второй, который контактирует с диэлектрическим зеркалом, выполнен с примесной проводимостью, чувствительным к излучению в заданном диапазоне длин волн, и слоя жидкого кристалла. 1 ил.