3.7. 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.