Физическое описание работы оптических транспарантов. Математическое моделирование оптических транспарантов, страница 4

Подобное  устройство позволяет проводить ряд  других преобразований: преобразование когерентного в некогерентный свет и обратно; позитив « негатив; усиление интенсивности и т.д. Если в качестве фотопроводника использовать слабопроводящий материал, то зарядовый рельеф, созданный на нём световым пучком Фупр может сохраняться относительно долго. Это служит основой для создания запоминающего устройства. "Стереть" информацию можно  можно путём равномерной засветки слоя пучком соответствующего спектрального диапазона. Регулируя частоту циклов запись-хранение-стирание можно проводить обработку изображений.

Возможна работа таких устройств не в проходящем, а в отражённом пучке света (рис.7). Здесь источники Фупр и Фо меняются местами и между слоем фоторезистора 2 и электрооптического материала 1 расположен отражающий зеркальный слой 5. За счёт двукратного прохождения  считывающего луча  через электрооптический слой глубина модуляции света увеличивается в два раза. Кроме того из-за оптической изоляции слоёв появляется свобода выбора спектрального диапазона считывающего света.

Конкретные показатели ПВМС зависят от применяемых материалов. В качестве электрооптического материала наибольшее распространение в ОУТ находит ЦТСЛ керамика. В этой керамике может наблюдаться эффект и за счет  двулучепреломления  (ориентация доменов) и рассеяние на локальных неоднородностях в виде разориентированных доменов и обратный пьезоэффект, т.е. изменение геометрических размеров активного слоя под действием приложенного электрического поля. Последнее может привести к возникновению разности хода лучей в освещенных и неосвещенных участках  ЦТСЛ из-за искривления рельефа поверхности. Соответствующие ПВМС называют Ферпик (Ferroelectric Picture), Керампик (Ceramic Picture), Ферикон (Ferroelectric Ionoscope).

Существуют материалы сочетающие фоторезистивные и электрооптические свойства. ПВМС на их основе обозначаются  ПРОМ (Pockels Readont Optical Modulator).

В оптических транспарантах применяют также ЖК материалы. Они отличаются низкими управляющими напряжениями, обеспечивают относительную простоту конструкции транспарантов и, соответственно, их низкую стоимость. Недостаток - сравнителъно большая инерционность.

Описанные выше ОУТ работают в режиме, когда интенсивность записывающего и считывающего света может изменяться по координатам сколь угодно плавно. Если обрабатываются массивы цифровой информации в виде двоичных изображений, то используются матричные транспаранты. Такие устройства состоят из множества независимых регулярно расположенных ячеек фотоприемник - электрооптический материал, предназначенных для выполнения операций над одним  битом информации. Положение ячеек задается отражающими  масками с окнами с двух сторон многослойной структуры. В остальном работа матричного транспаранта подобна работе ОУТ на отражение.


2. Математическое моделирование оптических транспарантов

В работе транспаранта можно .выделить три фазы: введение информационного рельефа в активную среду (запись), перенос этого рельефа в информационный поток излучения (модуляция, считывание) и возвращение транспаранта в исходное однородное состояние (стирание). Если состояние транспаранта в исходном и возбужденном состояниях обозначить через Ω0 и Ωв(x, у), управляющее воздействие при записи и стирании через Fзап(x, у) и Fст(x, у), падающий поток до и после модуляции через Фо(х, у) и Фм(х, у), то математическая модель работы транспаранта может быть представлена в виде

Практически воздействие Fзап приводит к возникновению пространственной неоднородности амплитудной, фазовой и поляризационной характеристик активной среды (каждой по отдельности или вместе), т. е. , так что при падении немодулированнои плоской волны в общем случае имеем: