Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
8.2.7. ПВМС ПРИЗ с волоконно-оптической планшайбой (ВОП)
На рис. 8.14 показана конструкция модулятора ПРИЗ, которая позволяет решить проблему резкого (на несколько порядков) увеличения чувствительности и значительного расширения ее спектрального диапазона. Как отмечалось выше, ПРИЗы, конструкция которых представлена на рис. 8.7, имеют чувствительность порядка
12*
179
10~6 Дж/см2 к синему записывающему свету (420-^460 нм). Анализ показывает, что такая чувствительность близка к теоретическому •пределу для ПВМС, в которых для модуляции считывающего света используется электрооптический эффект в кристаллах. Предельная чувствительность таких модуляторов, оцениваемая для пространственных частот, соответствующих разрешающей способности ПВМС, зависит только от произведения диэлектрической проницаемости электрооптического кристалла на его полуволновое напряжение. Хотя каждый из этих параметров в отдельности может значительно изменяться от кристалла к кристаллу, их произведение для подавляющего большинства кристаллов остается в пределах порядка величины. В такой ситуации решением проблемы увеличения чувствительности электрооптических ПВМС может быть применение усилителя яркости записываемых изображений. В качестве такого усилителя может быть использован электронно-оптический преобразователь (ЭОП) или телевизионная система [8.50—8.56].
Модулятор, конструкция которого показана на рис. 8.14, предназначен для стыковки с ЭОП или ЭЛТ через ВОП. Считывание с такого модулятора осуществляется на отражение. Для этого в структуре ПВМС имеется многослойное диэлектрическое зеркало, изготавливающееся так, что оно отражает красный считывающий свет и пропускает синий записывающий свет с люминофора, находящегося на выходной ВОП ЭОП или ЭЛТ. Модулятор такой конструкции является универсальным ПВМС, который в сочетании с ЭЛТ можно рассматривать как электрически управляемый, а в сочетании с ЭОП — как высокочувствительный оптически управляемый модулятор. Причем в послед-
нем случае чувствительным к записывающему
т >
/
/
X
/
/
/
/
/
/
Л
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
\ X
5 2 1
Рис. 8.14. Структура ПВМС ПРИЗ с ВОП.
/ — пластина кристалла BSO, 2 — диэлектрическое зеркало, 3 — прозрачные электроды, 4 — ВОП,
5 — оптический клей.
V, лин/мм
Рис. 8.15. Зависимость дифракционной эффективности модулятора ПРИЗ с ЭОП от пространственной частоты.
Рабочее напряжение U, кВ: / — 1.5, 2 — 1, 3 — 0.5, 4 — 0.25.
180
свету элементом оказывается фотокатод ЭОП. Это позволяет не только увеличить чувствительность на несколько порядков (за счет усиления яркости записываемого изображения в ЭОП), но и расширить область спектральной чувствительности вплоть до ближней ИК-области, а также полностью развязать тракты записи и считывания изображений. В результате модулятор может использоваться в многокаскадных системах оптической обработки информации, в которых требуется перезапись изображений с одного модулятора на другой светом одной длины волны. Примером такой системы может служить когерентно-оптический коррелятор. Экспериментально при стыковке модулятора ПРИЗ и ЭОПа с микроканальной пластиной, имевшего коэффициент усиления 104, была достигнута чувствительность 10~9 Дж/см2. С учетом времени памяти ПВМС ПРИЗ это позволяет регистрировать изображения с интенсивностью вплоть до 10-10—10-11 Вт/см2 18.56].
На рис. 8.15 показаны передаточные характеристики ПВМС ПРИЗ, стыкованного с ЭОП, имевшего коэффициент усиления яркости записываемого изображения 30 [8.56]. Измерения выполнены при экспозиции W = 6-10'7 Дж/см2 светом из области максимальной чувствительности ЭОП (К = 488 нм). В [8.56] показано, что фактором, уменьшающим разрешающую способность модулятора ПРИЗ с ВОП, является расфокусировка изображения в объеме ФРК. Такая расфокусировка происходит за счет того, что записывающий свет, выходя из ВОП, образует конус лучей, имеющий угол при вершине в несколько десятков градусов. При больших рабочих напряжениях, поданных для записи на электроды ПВМС, толщина слоя кристалла, в котором происходит формирование фотоиндуцированного заряда, достигает десятков и даже сотен микрометров. Поэтому расфокусировка записываемого изображения оказывается весьма существенной. Как видно из рис. 8.15, с уменьшением напряжения разрешающая способность модулятора увеличивается. Это связано, в частности, с уменьшением толщины фотоиндуцированного заряда, что ведет к ослаблению влияния расфокусировки записываемого изображения.
8.2.8. Эффект динамической селекции изображений
Выше обсуждался циклический режим работы ПВМС ПРИЗ, когда последовательно осуществляются запись, считывание и стирание изображений. Однако модулятор ПРИЗ, в структуре которого нет изолирующих слоев между электродами и ФРК, может работать и в непрерывном режиме. В этом случае нет разделения на циклы, к электродам прикладывается постоянное напряжение, запись и считывание осуществляются непрерывно, а стирания изображений не производится. Было показано, что в таком режиме ПРИЗ позволяет выделять изменяющиеся во времени изображения или их части, например изображение движущегося объекта при подавлении изображений неподвижных объектов. В связи с этим режим получил название динамической селекции изображений (ДСИ). Впервые
