Преобразователь изображения Советский патент 1986 года по МПК G02F1/13 

Изобретение относится к модуляции и визуализации оптического излучения и может быть использовано для регист рации, ввода, хранения и обработки оптических сигналов и изображений. Известны преобразователи изображения, содержащие фоточувствительный и электрооптический слои, заключенные между прозрачными электродами. Недостатком приведенных устройств является ограниченный спектральный диапазон чувствительности. Наиболее близким техническим решением можно считать преобразователь изображения, содержащий фоточувствительный диэлектрический и жидкокристаллический слои, заключенные между прозрачными-электродами, нанесенными на стеклянные подложки. В известном устройстве питающее напряжение подключено к прозрачным электродами запись ведется за счет внутреннего фотоэффекта в фотоприемнике, а считывание информации производится в результате электрооптического эффекта в жидком кристалле. Недостатками этого преобразователя являются узкий спектральный диапазон чувствительности, малая разрешающая способность и невысокое оптическое качество изображения. Цель изобретения - расширение спектрального диапазона чувствительности, улучшение разрешающей способности и оптического качества изображения. Это достигается тем, что диэлектрический и фоточувствйтельный слои выполнены монокристаллическими, расположены последовательно на полупроводНИКОВой подложке, являющейся электродом, и образуют двойной гетеропереход . Изобретение поясняется чертежом, где изображена многослойная структура, содержащая фоточувствительньй полупроводниковый слой 1, диэлектрический слой 2, слой 3 электрооптичес кого материала, например жидкого кристалла, необходимый для получения требуемой Ориентации жидкого кристал ла защитный ориентирующий слой 4, заключенная между прозрачной подложкой 5 с нанесенным прозрачным электродом 6 и монокристаллической полупроводниковой подложкой 7, которая является вторым электродом. К электродам подключен источник 8 питающего напряжения. Световой поток 9 является регистрируемым. Световой поток 10 осуществляет считывание информации; отраженная его часть 11 промодулирована в электрооптическом слое 3. Устройство работает.следующим образом. При подаче импульса питающего напряжения монокристаллический полупроводниковый фоточувствительный слой 1 переходит в состояние обеднения . При этом большая часть напряжения падает на слое полупроводника. Экспозиция его потоком 9 вызывает экранировку электрического поля в слое 1, тем самым перераспределяя напряжения так, что большая его часть падает на слое 3, вызывая в нем электрооптический эффект. В качестве слоев 1 и 2 могут быть использованы эпитаксиальные пленки GeGa уAlgjAs, соответственно, выращенные на подложке из легированного GaAs, Применение полупроводника с большой степенью легирования (концентрация носителей 10 - 10 см ) , а значит малым временем жизни носителей (о 10 - 10 с) позволяет увеличить разрешающую способность (до 50-100 линий/мм), поскольку уменьшается диффузионная длина L (до величины 10-20 мкм). При этом благодаря высокому электрооптическому качеству гетероперехода слоев 1 и 2 и малой толщине слоя 1 (меньше, чем длина диффузии L), можно получить высокое значение чувствительности до Ю .Дж/см . Однородность оптических и электрооптических свойств очень высока, поскольку определяется только поверхностью подложки 7. Возможность применения эпитаксиальньк пленок малой толщины может быть использовано при создании преобразователей ИК-изображений, При этом можно использовать узкозонные полупроводники из группы InGaAs, InGaAsP и др. Максимальная толщина пленки полупроводника при этом определяется из соотношения: т X и ПЬ ---.2- где п - концентрация носителей в полупроводнике L - толщина полупроводника, fo.fo диэлектрическая постоянная электрооптического слоя, и - напряжение питания, d - толщина диэлектрика, q - заряд электрона. При и 100 В, d 1 мкм, 6 10 п 10 см (для германия) толщина полупроводникового слоя L 500 мкм, а для п 10 см (InAs)/L мкм. Эпитаксиальная методика выращива ния пленок позволяет выполнить эти требования. Используя предлагаемое изобретен можно создать преобразователь изображения ИК-диапазона (-1-2 мкм) чувствительностью 10 - 10 Дж/см, ра решающей способностью 10-100 лин/мм апертурой 4-10 см при оптической неоднородности менее 0,5 . По данйому техническому предложению на предприятии изготовлен образец преобразователя изображения, в котором подложкой служил низкоомный ( р о,1 Омсм) арсенид галлия толщиной 5 мм, на которой выращены диэлектрический слой (0,5 мкм толщиной) с удельным сопротивлением о 10 Ом см и полупроводниковый слой германия толщиной 10 мкм к с концентрацией носителей 10 . Слой жидкого кристалла имел толщину около 5 мкм, применялась смесь азоксисоединений (БГАОБ и БМАОБ) и эфиронитрила (ЦФэГБк). Использовался ориентационный 6 -эффект. При этом быпи получены следующие параметры: область чувствительности |0,9-1,7 мкм, разрешение около 10 20 линий/мм, чувствительность выще 10 Дж/см, переключающая интенсивность около 10 Вт/см (при длительности светового импульса .10 мкс) .

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий фоточувствительньй, диэлектрический и электрооптический слои, заключенные между электродами, по крайней мере, один из которых является прозрачным, о т л и ч ающ и и с я тем, что, с целью расширения спектрального диапазона чувствительности, улучшения разрешающей способности и оптического качества изображения, диэлектрический и фоточувствительный слои выполнены монокристаллическими, расположены последовательно на полупроводниковой подложке, являннцейся электродом, и образуют двойной гетеропереход. IBS