Введение к работе
Актуальность темы, исследование различных методов модуляции светового потока ужэ много лет остается актуальной задачей теоретической физики. Важность этой задачи определяется широким применением пространственно-временных модуляторов света для обработки, регистрации и отображения информации. Обширную группу образуют рельефографические методы фазовой модуляции света, з которых информация представляется з виде рельефа поверхности прозрачного или отражающего деформируемого носителя. Рельефную запись воспроизводят затем путем преобразования фазовых изменений считывавшего излучения в амплитудные с помощью щелевой оптики. К наиболее существенным достоинствам всех рельвфографи-ческих методов модуляции света следует отнести применение носителя, яе поглощзшего излучения, возможность многократной записи и отирания информации, получение изображения в реальном масштабе времени, отсутствие проявляющих запись веществ, возможность применения для пространственной фильтрации, голографии, преобразования спектра оптических сигналов и др.
к настоящему времени рельефография оформилась в новую научно-техническую дисциплину прикладной физики. В ней можно выделить четыре направления: рельефография на масляных, термопластических, мембранных и гелеобразных слоях. Несмотря на то, что первые два направления были доведены до серийного производства либо до внедрения, необходимость применения громоздких и дорогостоящих вакуумных, зарядных и тепловых устройств существенно сдерживает их широкое применение. Мембранные модуляторы
света имеют слозшую технологию изготовления и не очень ьысокое разрешение. В сбое очередь, это стимулировало усиленный интерес к методам модуляции света гелеобразным рельефным носителем. Они не треоуют использования вакуумных и тепловых устройств и. отличаются от других рельефографических методов солее высокими быстродействием, сроком службы, плотностью записи к более широким диапазоном рабочих температур.
Если ранее изготовление рельефографических модуляторов света (РИС) с гелеобразным носителем сдерживалось технологическими проблемами, то в настоящее время эти ограничения в значительной мере сняты. Их совершенствованию сейчас препятствует главным образом отсутствие завершенной теории прохождения сигнала в РМС на отдельных этапах и в цэлом. Интенсивные работы в этом направлении ведутся в научных центрах России, Швейцарии, Германии, США, Франции к Голландии, в том числе такими фирмами, как General Electric, Gretag, а в нашей стране - рядом организаций Москвы и.Санкт-Петербурга. Среди малоизученных явлений, оказывающих существенное влияние на работу многих РМС с гелеобразным носителем, - процессы натекания объемного и поверхностного электрического заряда в слоях РЫС, а также геометрические н-эффекты. Последние заключаются в том, что геометрический рельеф поверхности гелеобразяого носителя, образушвйся под действием пондеромоторных сил, сам влияет на эти силы.
Таким образом, актуальность темы определяется перспективностью применения РМС с гелеобразным носителем для целей регистрации, обработки и отображения информации е реальном масштабе времени и отсутствием обобщавших работ, б которых делалась бы попытка разработать научные основы РМС этого направления.
Даль работы. Настоящая диссертационная работа лосвятена исследованию модуляции света гелеооразннм рельефным носителем. Основное внимание уделено влиянию электрического заряда з гела и геометрических н-эффектов на процесс проявления и стирания рельефа поверхности носителя, а также записи входного изображения при оптическом управлении рельефом. Целью работы было изучение перечисленных явлении и построение на этой основе обиеа теории процесса проявления и стирания рельефа при модуляции света гелеобразнш рельефным носителем, а также поиск путей повышения эффективности пространственно-временных модуляторов света с гелеобразным носителем.
В связи с вышеизложенным решались следуицие задачи:
-
Построение электромеханической теории модуляции света гелеобразным рельефным носителем с учетом геометрических R-эф-ктсв и электрического заряда в гэле.
-
Оптимизация процесса записи входного сигнала при оптическом управлении модуляцией света гелеобразным носителем.
-
Проведение теоретических и экспериментальных исследований процесса натекания заряда при модуляции света гелеобразным рельефным носителем.
-
Разработка новых модуляторов света с гелеобразным носителем и поиск путей повышения эффективности и качества их работы.
"Научная новизна. Основные научные результата могут быть сформулированы в виде следующих положений, Еыносимых на защиту.
і. Развита электромеханическая теория модуляции света гелеобразным рельефным носителем с учетом геометрических я-эффектов и электрического заряда з геле. На основе этой тео-
паи предложены методи расчета парамзтров систем модуляции света с гелеооразным носителем, при которых отсутствуют искажения, обусловленные геометрическими R-эффектамк и объемным зарядом.
2. Экспериментально обнаружен и исследован новый эффект
при электродном управлении модуляцией света б системахі с воз
душным зазором, заключапцийся в том, что относительное прираще
ние амплитуды рельефа гелеооразного носителя вследствие натека-
ния электрического заряда не зависит от величины напряжения
смешения Г,и и амплитуды ЇҐ^ импульсов за электродах управле
ния в случае, если ff_M » 7". На основе этого эффекта с по
мощью электромеханической теории разраОотан метод вычисления
воздушного зазора по выходным оптическим характеристикам, поз-
валящий оптимизировать конструктивные параметры РКС с элект
родным управлением.
3. Экспериментально обнаружено и исследовано новое явление
при электродном управлении модуляцией света в системах' с воз
душным зазором, заключающееся в том, что при поступлении на
злекгсоди упсзвлепия скачка напряжения величиной С""1 « U ' по-
" * - упр см
стоянная времени натекания эффективного поверхностного заряда уменьшается на два порядка в процессе проявления рельефа. Дано объяснение этого явления на основе электромеханической теории в предположении, что проводимость геля возрастает с увеличением напряженности электрического поля.
4. На основе теоретических исследований предсказан эффект
уменьшения паразитных переходных процессов, обусловленных пере
зарядкой распределенных емкостей слоев в система с оптическим
управлением модуляцией света гелеобразным рельефным носителем,
при выборе фазы опорного напряжения в моменты изменения интен-
сивности входного лотока света равной оптимальному значению. Использование этого эффекта позволяет повысить быстродействие РНС с оптическим управлением.
Достоверность результатов исследования обеспечивается тем, что теория построена на основе известных экспериментальных исследований, а. ее новые результаты проверены экспериментально самим автором. Новым эффектам, обнаруженным в ходе экспериментов, также дзно объяснение в рамках электромеханической теории.
Практическая ценность полученных результатов обусловлена перспективностью широкого использования FMC с гелеобразным носителем для регистрации, обработки и отображения информации. На основе разработанной теории предложены методы расчета ТИС с гелеобразным носителем, позволяющие устранить искажения из-за влияния геометрических R-эффэктов и объемного заряда в геле. Разработана программа расчета на ЭВМ информационных характеристик ШС с гелеобразным носителем. По результатам теоретических и экспериментальных исследований предложено 5 новых FUC с гелеобразным носителем о улучшенными характеристиками. Предложена методика расчета оптимальных параметров РМС с оптическим управлением, дозволяющая повысить быстродействие устройства. Предло-зен метод вычисления воздушного зазора в РМС с электродным управлением, позволяищий оптимизировать конструктивные параметры устройства. Предложен новый способ изготовления рабочей поверхности гелеобразного носителя, позволяющий автоматизировать изготовление последнего при промышленном производстве РМС.
Апробация. Результаты работы доложены на кафедре "Основ радиосхемотехники" МИРЗА в 1983 г., на Международной конференции "Эл5ктрография-91" в 1991 г., э также на 42-й и 43-й науч-
- б -
но-техничвсккх конференциях в ШРЭА в 1993 е 1994 годах, на кафедре "йизики колебаний" МГУ в 1994 г.
Публикации. По материалам работы опубликовано 12 печатных работ, Из них 9 статей в академических журналах, два авторских свидетельства СССР, доклад на Международной конференции, а также получено положительное решение о выдаче патенте Российской Федерации 2 поданы три заявки на патенты РС6.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем составляет 321 страницу, включая 76 рисунков. Список литературы включает 171 наименование.
