Устройство типа ПРОМ представляет собой многослойную структуру металл-диэлектрик-электрооптический фотопроводниковый кристалл-диэлектрик-металл. Конструкция устройства, использованного в данной работе, аналогична /1/, его структура показана на ряс.1. Электроды изготовлялись катодным распылением платины, имели сопротивление растекания 20-50 Ком и прозрачность 60-70%. В качестве диэлектрика использован полипараксилилен (парилен) - органический диэлектрик, обладающий высокой электропрочностью (200-300 в/мкм) и прозрачностью в широкой области длин волн. Слои такого диэлектрика были получены методом вакуумного пиролиза параксилола. Этот метод позволяет получить пленки с высокой степенью однородности.

Активным материалом служили монокристаллы Bi₁₂SiО₂₀. Устройство обладало следующими основными параметрами: чувствительность к записи - 50 эрг/см²; разрешающая способность - не менее 100 л/мм; максимальный контраст изображения 1;600; активная, площадь - 20х20 мм²; управляющее напряжение - 1 кв. Пример изображения. записанного в приборе. показан на рис.2.

Рис.2. Пример изображения записанного устройства типа ПРОМ. Справа представлен оригинал.

Работа прибора заключается в следующем. К электродам прибора прикладывается напряжение. Изображение проектируется светом из сине-ультрафиолетовой области спектра. Этот свет, поглощаясь кристаллом, возбуждает электроны в зону проводимости. Кристалл Вi₁₂SiO₂₀ обладает монополярной (электронной) фотопроводностью. Под действием внешнего поля электроны дрейфуют к положительному электроду. В запрещенной зоне кристалла Bi₁₂SiO₂₀ имеются дискретные уровни различного типа. Электрон может быть локализован на дискретном уровне в объеме кристалла в зависимости от положения уровня в запрещенной зоне, время жизни электрона в локализованном состояние различно. При записи коротким световым импульсом. процесс формирования изображения заканчивается тогда, когда большая часть возбуждаемых электронов оказывается локализованным на уровнях с временен жизни много больше, чем время, в течение которого необходимо хранить изображение. Если в процессе обработки записанного изображения не возникает необходимость уменьшать приложенное к электродам напряжение, то процесс записи можно считать законченным после того, как электроды достигнут поверхности раздела полупроводник-диэлектрик. Проведенные нами эксперименты показывают, что время формирования изображения прибор типа ПРОМ в зависимости от толщины используемой кристаллической пластины, технологии выращивания кристалла равняется 10-50 мксек, и может достигать 10 м сек, если после записи изображения необходимо уменьшить приложенное к электродам напряжение, Например, для увеличения или обращения контраста записанного изображения.

Таким образом, в процессе записи изображения в кристаллической пластине прибора формируется объемный пространственно-неоднородный заряд считывания изображения, используется линейный электрооптический эффект. Для того, чтобы избегать быстрого стирания изображения, считывание производится светом из красной или инфракрасной области спектра. Как отмечалось в /3/, в модуляции фазы считывающего света приникает участие лишь заряд, локализованный в слое толщиной порядка дрейфовой длины (10-30 мкм), непосредственно у границы раздела кристалл-диэлектрик, около "отрицательного" электрода. Очевидно, что это заряд положительно заряженных центров. Экспериментально обнаружить модуляцию считывающего света за счет

локализованных электронов при пространственных частотах ¦ > 0, 5 л/мм не удается. Можно предположить, что электроны, которые собираются поле у границы раздела кристалл-диэлектрик успевают распределиться равномерно за время жизни в свободном состоянии.

где - полуволновое напряжение, равное 3900В для Bi₁₂SiO₂₀ (l = 633 нм);

U(x,y) - распределение падения напряжения на кристалле после записи изображения.

где U₀ - падение напряжения на кристалле до записи изображения;

S₊, S_- - чувствительность в дж/см² в;

Е(х,у) - плотность экспозиции в точке (х,у).

Второе слагаемое приблизительно описывает вклад электронов, растекшихся от точки (х,у) по ее окрестности площадью W. Это слагаемое оказывается разным для разного типа приборов ПРОМ. В случае несимметричного прибора, у которого один электрод наносится непосредственно на поверхность кристалла, при положительном потенциале этого электрода, электроны не имеют возможность накапливаться у поверхности кристалла, и второе слагаемое оказывается меньше. Третье слагаемое определяется вкладок положительно заряженных центров.

; при D j << 1 (3)

где I₀ - интенсивность света, падающего на прибор.

П₁ и П₂ - управляемые транспаранты типа ПРОМ; О₁-О₅ - проектирующие объективы; Тр₁ и Тр₂ - фотографические транспаранты, ПЗ - полупрозрачное зеркало; ФП - фотоприемник.

Запись изображений производится светом He-Cd лазера (l = 441 нм) с двух фотографических транспарантов с пропусканием во интенсивности ¦ ₁(х,у) и ¦ ₂(х,у). Считывание производится светом натриевой лампы через скрещенное поляроиды. Объективы О₃ и О₄ проектируют изображение прибора в плоскость прибора с сохранением масштаба. На электроды приборов подается напряжение одинаковой амплитуда с полярностью, указанной на рис.3. В случае идентичных приборов, перед анализатором в соответствии с (2)

Если принять специальные меры, то первым слагаемым в (3) можно пренебречь. Для этого необходимо использовать несимметричные приборы с небольшой (200-300 мкм) толщиной кристаллических пластин. Тогда интенсивность света на выходе анализатора

На рис.4 приводится экспериментальный результат вычитания изображений стандартных кар. Изображения записывались на симметричных приборах с толщиной кристаллической пластины около 600 мкм. Неоднородность фона определяется первым слагаемым в (3).

Аналогично вычитанию может быть осуществлено сложение изображений. Для этого необходимо изменить полярность напряжения на одном из приборов на обратную. При этом записываемое изображение должно быть спроектировано на прибор опять со стороны "отрицательного" электрода. Экспериментальные результат сложения негативных изображений мир показан на рис.5.

Используя описанную схему вычитания изображений, можно осуществить другие операции над изображениями. Например, дифференцирование

Рис.5. Результат сложения негативных изображений двух стандартных мир.

Рис.6. Результат фильтрации низких пространственных частот в изображении миры.

Основным ограничением к применению прибора типа ПРОМ в такой схеме является его остаточная чувствительность к считывающему свету. Хотя чувствительность прибора к свету HeNе лазера более чем в 1000 раз меньше, чем чувствительность к свету Hе-Cd лазера, при фильтрации изображений с большим динамическим диапазоном Фурье-спектра может происходить быстрое искажение записанного фильтра.

Хотя прибор типа ПРОМ является оптически управляемым транспарантом, в сочетании с электронно-лучевой трубкой он может оказаться перспективным для выполнения преобразования электрический сигнал-свет. Нами получены предварительные результаты по записи изображений с экрана ЭЛТ. Использовалась стандартная трубка, имеющая сине-фиолетовое свечение экрана, ускоряющее напряжение 25 кв, яркость свечения экрана 1000 нт. Спектральные в энергетические

характеристики трубки позволяют надеяться на то, что в сочетании с прибором ПРСМ можно будет вводить в когерентный тракт обработки изображения, удовлетворяющие телевизионному стандарту: с разрешением 600 строя и частотой 25 гц.

3. М.П.Петров, А.В.Хоменко, В.И.Березкин, И.В.Красинькова. Доклад

на IV Международной конференции по сегнетоэлектричеству, МКС-4, Л., 18-23 сентября 1977.