Электрооптический преобразователь изображения Советский патент 1985 года по МПК G02F1/03 G02F1/15 

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть испол зовано- в устройствах оптической о работки информацииз а также для преобразования изображений из И1(-области спектра в видимую. Известны устройства для преобразования и запоминания изображений на основе слоистых структур .. фотополупроводник-электрооптически материал с использованием в качестве электрооптического материала пластины ДКДР или прозрачной сегнетокерамики. В качестве фотополупроводника в указанных устройствах используются широкозонные полупроводники (ZnS, CdS, CdSe) или органические полупроводники РВК. Следует отметить, что электрооптические материалы, применяемые в этих устройствах, обладают малой инерционностью,.Однако значительная инерционность фотополупроводников, применяемых в этих устройствах и работающих в фоторезистивном режиме, ограничивает быстродействие устройства и в особенност время записи изображения. С другой стороны, фоторезистивный режим работы фотополупроводников в такой конструкции не дает возможности применить в качестве фоточувствите льного материала широкий класс полупроводников, а именно -узкозон ные с шириной Запрещенной зоны ЛЕ 1,2 эВ. в силу того, что в стационарных условиях не удается получить необходимое для работы согласование импедансов слоев из-з малости f узкозонного полупроводника, что в свою очередь ограничивает спектральный диапазон работы устройств в ИК-области. Эти два обстоятельства являются недостатком известных устройств. Ближайшим техническим решением к изобретению является электроопти ческий- преобразовательизображения на основе слоистой структуры фотополупроводник-злектрооптический материал, расположенный между прозрачными электродами. Однако это устройство обладает недостаточно высоким быстродействи ем и использует ограниченный клас фотополупроводников. Целью изобретения является.увеличение быстродействия и расширение класса применяемых фотополупроводников. Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе слой фотополупроводника расположен между слоями прозрачных диэлектриков. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Оно содержит слои прозрачных электродов 1, слои прозрачного диэлектрика 2, слой полупроводника 3 с концентрацией свободных носителей П(, 102 -З слой элекгрооптического материала 4, клеммы 3 и 6 для подключения источников литания. Устройство работает следую1цим; Образом. При приложении к клеммам 5 и 6 импульса напряжения под его воздействием в слое полупроводника 3 свободные носители разводятся к границе раздела полупроводник-ди- электрик, и так как их недостаточно для экранирования, в полупроводник проникает сильное поле и возникает обедненная область по всей толще полупроводника. В таком СОСТОЯНИР1 основная часть напряжения распределена на слое Полупроводника, и величина напряжения на слое электрооптического материала мала для модуляции его оптических характеристик. При подаче со стороны оптического входа изображения из области спектральной чувствительности полупроводника, в слое полупроводника 3 происходит фотогенерация носителей,, пропорциональная освещенности калодой точки. Носители под воздействием поля в полупроводнике дрейфуют к границе раздела полупроводник-диэлектрик за время -fc. 10 с,, экранируя при этом часть напряжения в полупроводнике и перераспределяя его на электрооптический слой. Это приводит к модуляции, оптических свойств последнего и формированию выходного изображения за время, соразмерное со временем дрейфа носителей. Необходимо отметить, что если электрооптический материал обладает хорошими диэлектрическими свойствами, то второй диэлектрик между

сло-ем полупроводника и электрооптического материала может отсутствовать, так как в этом случае функцию диэлектрика будет исполнять одновременно электрооптический материал,

В том случае если считывание изображения происходит фотоактивиым для полупроводника светом, второй диэлектрик (между слоем полупроводника и электрооптического материала) может быть выполнен в виде зеркально-отражающего поля.

В качестве полупроводника использовалась шайба монокристаллического кремния с начальной концентрацией носителей HO и , толщиной и диаметром 2-3 см, изолированная с обеих сторон слоями прозрачного диэлектрика SiO, с тол щиной одной из сторон состыкования с пластинкой ДКДР л 100 мк. Б этом случае система охлаждается до -50°С, что одновременно улучшает условия работы фотополупроводника ввиду уменьшения скорости тепловой генерации в нем. Это повышает чувствительность и время фоточувствительног.о состояния системы. Изображение наблюдается в скрещенных поляроидах в отраженном поляризованном свете. При использовании когерентногр считывающего источника счета He-Ne лазера устройство позволяет производить преобразования некогерентного входного изображения в когерентное выходное. При использовании прозрачной сегнетокерампки PLZT 8/65/35 с толщиной пластины - 50-75 мкм выходное изображение

формируется за счет эф4)ектов двулучепреломления и динамического рассеяния, наблюдаемых в сегнетокерамике. В первом случае предварительная поляризация сегнетокерамики достигается напряжением, подводимым к электродам, нанесенным на грани пластины, или к специально коммутируемым шинам на плоскости пластины, а также смещением деформацией. Изображение считывается в- отраженном поляризованном свете с помощью системы скрещенных поляризаторов. Устройство позволяет производить также преобразование некогерентного изображения в когерентное. В случае использования эффекта динамического 1рассеяния преобразованное изображение наблюдается в отраженном свете по разнице интенсивностей рассеянного и нерассеяиного света в соответствии с интенсивностью разных точек входного изображения.

Свойство электрооптических материалов запоминать воздействия позволяет осуществить длительное хранение изображения. Малое время записи изображения, характерное для структур типа ЬЩПДМ и малая инерционность, присущая электрооптическим материалам, увеличивает (на 2-3 порядка) динамический диапазон работы устройства. Возможность применения в качестве фоточувствительного материала узкозонных п/п с ДЕ 1,2 эВ позволяет расширить область работы устройства в ИК-об-ласти спектра до длин волн, больших Д 1 мк.

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИ.Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ на основе слоистой структуры фототтолупроводник- электрсоптическнй материал, расположенный между прозрачными электродами, о т л и ч а ю щ' и и с я тем, что, с целью увеличения быстродей-• ствия и расширения класса применяемых фотополупроводников, слой фотополупроводника расположен ме;вду слоями прозрачных диэлектриков.Q(О(ЛО5Oi ГО