Модулятор света — SU 1041978 (original) (raw)
ПЬСТВУ гии с г 1 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ С(56) 1. Патент Японии Р 49-11275, кл. 103 К, 1974.2. БЬг.акоп Б.К. ТЬе ВпС 1 соп Гашх 1 у оГ ЕгаааЬ 1 е Юпаде Весогй.п 8 Эеч 1 сез.ЭЕЕЕ, ТгапвасСопв оГ Е 1 есСгоп Цеч.сев,ч-Е 6,19, 19729 9,с, 87, (54)(57) 1. МОДУЛЯТОР СВЕТА, содер-. жащий последовательно расположенные прозрачную подложку, прозрачный электропроводящий слой, светочувствительный полупроводниковый слой; диэлектрический деформируемый термопластический слой, гибкий свето-отражающий электропроводящий слой, а также источник электрической энеробщая точка которого соединенаибким светоотракающим электропро,яр 10419 водящим слоем, а другой вывод, через блок управления соединен с прозрачным злектропроводящим слоем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения временных диапазонов записи, преобразования полутоновой записи в контрастную и запоминания контрастной записи, между светочувствительным полупроводниковым слоем и диэлектрическим деформируемым термопластическим слоем введен матричный электрод с отверстиями, заполненными материалом с активным сопротивлением, который соединен с общей точкой источника электрической энергии, а светочувствительный полупроводниковый слой выполнен в виде растра, отверстия которого заполнены диэлектриком, и представляет собой и - р - и - р2 2структуру.2. Модулятор по по. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества воспроизведения, ширина элементсЖ растра составляет 0,2-0,8 периода растра.Изобретение относится к модуляции света методами укрепления интенсивностью света с применением деформируемях слоев и может найти применение в устройствах управлениясветом и оптической обработки информуции,Известен модулятор света, содеялжаций однокамерную вакуумную колбус диэлектрической подложкой, покрытую решетчатым электродом, на котоРый нанесен деформируемый слой 1 3.Недостатком этого модулятора является невысокое качество изображения промодулированного света,обусловленное необходимостью считывания рельефа на просветпри этомрешетчатые электроды ухудшают качество модуляции,Наиболее близкий к предлагаемомумодулятор света содержит последовательно расположенные прозрачную подложку, электропроводяций слой,диэлектрический деформируемый термопластический слой, гибкий светоотражаЮщий электропроводящий слой,а также источ.ник электрической энергии, общая точка которого соединенас гибким светоотражающим электропроводяцим слоем, а другой полюсчерез блок управления соединен спрозрачным электропроводяцим слоем Г 21.К его недостаткам относится ограниченный временной диапазон, атакже невозможность преобразованияполутоновой записи в контрастную, 35а следовательно, и запоминанияконтрастной записи.Цель изобретения - увеличениевременного диапазона записи, преоб"разование полутоновой записи в 40контрастную,и запоминание контрастной записи.Указанная цель достигается тем,что в модулятор света, содержацийпоследовательно Расположенные прозрачную подложку, прозрачный электропроводящий слой, светочувствительный полупроводниковый слой, диэлектрический деформируемый термопластическкй слой, гибкий светоотражаюций электронроводящий слой, а такжеисточник электрической энергии,общая точка которого соединена сгибким светоотражаюцим электропрово.дящим слоем, а другой вывод черезблок управления соединен с прозрач"ным электропроводяцим слоем, междусветочувствительным полупроводниковым слоем и диэлектрическим деформируемым термопластическим слоемвведен матричный электрод с отверсти ями, заполненными материалом с активным сопротивлением, который соединен с обцей точкой источника электрической зиергии, а светочувствительный полупроводниковый слой вы- б 5 полнен в виде растра, отверстиякоторого заполнены диэлектриком,и представляют собой о- Р - о-Рструктуру,Кроме того, ширина элементов растра составляет 0,2-0,8 периода растРа.На фиг, 1 представлена принципиальная схема модулятора светана фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1на фиг. 3 - вольт-амперная характеристика светочувствительной полу"проводниковой структуры.Модулятор света содержит прозрачную подложку 1, покрытую прозрачнымэлектропроводящим слоем 2. На слой2 нанесен слой светочувствительнойполупроводниковой структуры, выполненной г. виде растра, причем промежутки элементов раствора заполнены диэлектриком 3. Светочувствительная полупроводниковая структурапредставляет собой последовательноесоединение слоев 4, 5, б и 7, выполненных в виде.п - р -п -Р струк 2 2 1 1туры. На светочувствительный полупроводниковый слой нанесен матричный электрод 8, отверстия которогосовпадают с элементами растра светочувствительной полупроводниковойструктуры, причем в отверстиях мат"ричного электрода 8 располагают материал с активным сопротивлением9, На матричном электроде 8 располагают также диэлектрический деформируемый термопластический слой 10На свободную поверхность деформируе"мого слоя 10 нанесен гибкий светоотражаюций электропроводящий слой 11,При этом слои 4 и 7 светочувствительной полупроводниковой структурыимеют электрический контакт .с электропроводяцим слоем 2 и с материалом с активным сопротивлением 9соответственно, а матричный электрод 8 и светоотражаюций слой 11соединены с общей точкой 12 источника электрической энергии 13, другой вывод которого соединен черезблок 14 управления с электропроводя,щим слоем 2. Со стороны подложки 1проецируется световое изображение 15.Модулятор света работает следующим образом,При проецировании иэображения15 на светочувствительную структурув светлых участках в коллекторномпереходе р-о слои 5 и б под действием света происходит лавинннаяионизация, и переход р 2-и скачкомпереходит в другое устойчивое состояние - открытое (фиг, 31. Приэтом сопротивление светочувствитель ной структуры 10 8 Ом уменьшаетсяна бпорядков до 0,1 Ом. ПереходР 2-и находится в открытом состоянйи до тех пор, пока по электрической цепи, образованной источником10,Ц: 9 ем светового импульса 15, времякоторого может быть 10 8 с и выше.По окончании светового импульса коллекторный переход слоев 5 и б остается открытым, а переход от открытого в закрытое состояние осуществляют размыканием электрической цепи ,с помощью блока 14 управления. Такой режим модулятора света позволяет использовать оптические сигналы, длительность которых меньшевремени образования деформаций диэлектрического деформируемого тер"мопластического слоя 10При этомможно регулировать длительность памяти модулятора в широком диапазоне,изменяя интервал времени размыкания электрической цепи блоком 14управления, при размягченном слое 10. Кроме того, модулятор света позволяет осуществлять длительное хранение записанной информации. Для этого при размыкании электрической цепи блоком 14 управления термопластический слой 10 охлаждают ниже точки плавления термопластического слоя, и записанный рельеф застывает.Для преобразования полутоновой. записи в контрастную необходимо световое иэображение 15 спроецировать на светочувствительную полупроводниковую структуру, а напряжение источника 13 электрической энергии подобрать таким образом, чтобы коллекторный переход слоев 5 и б открывался при наименьшей градации яркости изображения 15. В этомслу:чае ток во всех освещенных элементах светочувствительной полупроводниковой структуры будет одинаков, независимо от освещенности.Чувствительность записи модулятора света зависит от толщины термопластического слоя 10, который обычно выполняют толщиной не более 50 мкм. Это обусловлено временем нагрева термопластического слоя 0 до точки плавления, так как при значительных толщинах требуется значительное время разогрева. При этом элементы светочувствительной полупроводниковой структуры выполняют" с шириной равной 0,2-0,8 периода растра структуры. При значении размеров более 0,8 периода растра структуры происходит проплавление термопластического слоя 10 междуэлементами растра,что приводит к образованию паразитного рельефа и,следовательно к ухудшению качества воспроизведения, а также к повышенному потреблению энергии на дополнительный разогрев. При размерах менее 0,2 периода Растра структуры уменьшается использование информационного поля модулятора, что приводит к уменьшению разрешающей способностимодулятора и, следовательно, к ухуд 13, проводящим слоем 2, элементом - светочувствительной полупроводниковой структуры, активным сопротивлением 9 и матричным электродом 8, протекает ток, При этом основная часть напряжения источника 13 оказывается.приложенной.к материалу с активным сопротивлением 9. Следовательно, а центре отверстий матричного электрода 8 на поверхности материала с активным сопротивлением 9 1 О действует напряжение, близкое к напряжению источника 13. С перемещением к краю отверстия напряжение на поверхности активного сопротивления уменьшается до нуля. Этим до стигается поперечная модуляция электрического поля в плоскости матричного электрода 8. В неосвещенных элементах светочувствительной полупроводниковой структуры сопротивление элементов велико по сравнению с активным сопротивлением 9 и основная часть напряжения источника 13 приложена к элементу светочувствительной полупроводниковой струк- . туры. Следовательно, в центре отверстий матричного электрода 8 на поверхности материала с активным сопротивлением 9 напряжение близко к нулю, что приводит к отсутствию модуляции электрического поля. Модуляция электрического поля будет также отсутствовать между сплошной поверхностью матричного электрода 8 и гибким светоотражающим электро- проводящим слоем 11. Таким образом, 35 в плоскости матричного электрода 8 действует поперечно-.модулированное электрическое поле, величина модуляции которого зависит от уровня напряжения источника 13 электричес О кой энергии. При этом ток, протекая через материал с активным сопротивлением 9, выделяет тепло на нем, что вызывает локальное нагревание диэлектрического деформируемого, 45 термопластического слоя 10 до вязко- упругого состояния, а электрическое . поле, действуя на слой 10, вызывает образование, геометрического рельефа, который деформирует гибкий свето- отражающий электропроводящий слой 11, в соответствии с проецируеьюм световым изображением 15. Рельеф на слое 11 модулирует световой поток, падающий на этот слой, Для стирания рельефа необходимо при отключенном источнике 13 термопластический слой 10 довести до размягченного состояния каким-либо из извест-ных способов например, высокочастотным нагревом ), приэтом рельеф 60 стирается под действием сил поверхностного натяжения.Переход от закрытого к открытому :состоянию коллекторного перехода слоев 5 и б происходит под действи1041978 л Составитель Н.НазароваМаковская Техред И.Метелева Корректор В.Гирняк Редактор каз 7123/47 Тираж 511 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РПодпиомитета СССРткрытийушская наб., д е лиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная шению качества воспроизведения.Разрешающая способность модуляторовсвета,.как правило, составляет неменее 10 линий на миллиметр. Приэтом оптимальные параметры светочувствительной полупроводниковойструктуры при толщине термопластического слоя 10 10-50 мкм составляют.период растра элементов ТТ-(20100 ) мкм, линейные размеры элементов растра - 0,5 Т.Таким образом, предлагаемый модулятор имеет более широкий временной диапазон воздействия управляю щего оптического сигнала и обеспечивает воэможность преобразования .полутоновой записи в контрастную и запоминания контрастной записи.