Пространственно-временные модуляторы света

Пространственно-временные модуляторы света. Управляемые оптические транспаранты могут быть исполь¬зованы не только как элементы проекционного устрой¬ства, но и выполнять значительное число функций, свя¬занных с преобразованием, хранением и обработкой оп¬тических сигналов.

В связи с тенденциями развития ме¬тодов передачи и обработки информации с использова¬нием оптических каналов связи, позволяющих увеличить быстродействие устройств и объем передаваемой инфор¬мации, управляемые оптические транспаранты на жид¬ких кристаллах представляют значительный интерес и с этой точки зрения.

В этом случае их еще принято назы¬вать пространственно-временными модуляторами света (ПВМС), или световыми клапанами. Перспективы применения ПВМС в устройствах обработки опти¬ческой информации определяются тем, насколько се¬годняшние характеристики оптических транспарантов мо¬гут быть улучшены в сторону достижения максимальной чувствительности к управляющему излучению, повыше¬ния быстродействия и пространственного разрешения световых сигналов, а также диапазона длин волн излуче¬ния, в котором надежно работают эти устройства.

Как уже отмечалось, одна из основных проблем – это проблема быстродействия жидкокристаллических элементов, однако уже достигнутые характеристики модуляторов света позволяют совершенно определенно утверждать, что они займут значительное место в системах обработки оптической информации.

Прежде всего, отметим высокую чувствительность модуляторов света к управляющему световому потоку, которая характеризуется интенсивностью светового по¬тока. Кроме того, достигнуто высокое пространственное разрешение сигнала – около 300 линий на 1 мм. Спектральный диапазон работы мо¬дуляторов, выполненных на различных полупроводнико¬вых материалах, перекрывает длины волн от ультрафио¬летового до ближнего инфракрасного излучения.

Очень важно, что в связи с применением в модуляторах фото¬полупроводников удается улучшить временные характе¬ристики устройств по сравнению с быстродействием соб¬ственно жидких кристаллов. Так, модуляторы света за счет свойств фотополупроводника могут зарегистриро¬вать оптический сигнал продолжительностью всего меньше 1 с. Разумеется, изменение оптических характеристик жидкого кристалла в точке регистрации сигнала проис¬ходит с запаздыванием, т.е. более медленно, в соответ¬ствии с временем изменения оптических характеристик жидкого кристалла при наложении на него (или снятии) электрического поля. Какие же, кроме уже обсуждавшихся функций, могут выполнять модуляторы света? При соответствующем под¬боре режима работы модулятора они могут выделять контур проектируемого на него изображения.

Если кон¬тур перемещается, то можно визуализировать его дви¬жение. При этом существенно, что длина волны записы¬вающего изображения излучения и считывающего излу¬чения могут отличаться.

Поэтому модуляторы света по¬зволяют, например, визуализировать инфракрасное из¬лучение, или с помощью видимого света модулировать пучки инфракрасного излучения, или создавать изобра¬жение в инфракрасном диапазоне длин волн. В другом режиме работы модуляторы света могут выделять области, подвергнутые нестационарному осве¬щению. В этом режиме работы из всего изображения выделяются, например, только перемещающиеся по изо¬бражению световые точки, или мерцающие его участки.

Модуляторы света могут использоваться как усилители яркости света. В связи же с их высокой пространственной разрешающей способностью их использование оказывается эквивалентным усилителю с очень большим числом каналов. Перечисленные функциональные возможности оптических модуляторов дают основание использовать их в многочисленных задачах обработки оптической инфор¬мации, таких как распознавание образов, подавление по¬мех, спектральный и корреляционный анализ, интерфе¬рометрия, в том числе запись голограмм в реальном мас¬штабе времени, и т. Д. Насколько широко перечислен¬ные возможности жидкокристаллических оптических мо¬дуляторов реализуются в надежные технические устрой¬ства, покажет ближайшее будущее. 3.4.