Жидкие кристаллы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
сстояние до той точки, из которой луч вышел. Запаздывание же луча можно измерить, если использовать дополнительный световой пучок или, так называемый эталонный луч, испущенный тем же источником, которым освещается интересующий нас предмет. Эталонный луч может быть получен прямым отражением от полупрозрачного зеркала. Путём сложения двух лучей (эталонного и сигнального) можно получить интерференцию волн. Картина распределение интенсивности интерферирующих лучей зависит от запаздывания сигнального луча по отношению к эталонному. Остаётся лишь должным образом записать интерференционную картину на прозрачную фотопластинку. Результирующая запись несёт информацию как об амплитуде сигнального луча (от этого зависит средняя степень почернения плёнки), так и о его запаздывании. Это и есть полная запись - голограмма. Однако практика осложняется процессом изготовления обычных слайдов, которые плохо совмещаются со всей сверхскоростной деятельностью вычислительной машины. Кроме того, затруднительно осуществлять их быструю механическую смену.
Здесь нашли своё применение жидкие кристаллы. С их помощью можно формировать довольно сложные образы, а потом считывать их лазерным лучом с одновременной записью в голографическую память. Жидкокристаллический транспарант играет роль преобразователя электрических сигналов, имеющихся в вычислительной машине, в оптический образ, считываемый лазерным светом. При этом наибольшее распространение получили два вида жидкокристаллических транспарантов.
В первом варианте оптическая картина на жидком кристалле формируется непосредственно электрическим сигналом, идущим с машины. Модель представляет из себя следующую конструкцию. Слой жидкого кристалла расположен между двумя стеклянными пластинами с электродами. Передний электрод - прозрачный сплошной, задний - представляет собой мозаику из большого числа металлических точек, к каждой из которых подведена отдельная проволочка. На каждую точку подводится соответствующий сигнал по отношению к общему прозрачному электроду, и сквозь верхнее стекло можно наблюдать изображение текста или предмета. Используя лазер, можно записать голограмму, и через доли секунды повторить весь процесс уже с новым образом и с использованием нового участка фотопластинки.
Мозаичные транспаранты сложны в изготовлении, поэтому чаще используется другая конструкция в виде системы пересекающихся вертикальных и горизонтальных электрических шин. Изменяется принцип формирования образов на таких (матричных) системах, а процесс записи голограммы остаётся прежним.
В другом варианте оптическая картина сначала формируется на электроннолучевой трубке так же, как в домашнем телевизоре. Но с телевизора изображение нельзя записать сразу в голограмму, т.к. свет люминесцирующего экрана не подходит для этой цели (он не является монохроматическим и не имеет чёткой фазы). Здесь также используется жидкокристаллический транспарант, изображение на котором создаётся с помощью фотополупроводникового слоя, чувствительного к свету электроннолучевой трубки.
В этой системе свет с экрана трубки с помощью линзы проектируется на фоточувствительный слой, электрическое сопротивление которого уменьшается при освещении. При этом фотопроводник и жидкий кристалл присоединены последовательно к одному общему источнику напряжения. В темноте фотослой имеет высокое сопротивление, и всё напряжение падает на нём. При освещении ярким участкам картинки на трубке соответствуют яркие участки изображения на фотослое, и в этих местах сопротивление фотослоя уменьшается. Напряжение батареи сразу же перераспределяется в пользу жидкого кристалла. Жидкий кристалл реагируют на приложение поля, изменяя свою ориентацию. Это изменяет его оптические свойства по отношению к падающему лазерному лучу, который меняет свою фазу в соответствии с записываемой картиной. Таким образом, свет от трубки (обычно синий) является записывающим для транспаранта и в то же время записывающим для голограммы.
Практически все устройства голографической памяти, конструируемые в последнее время, используют в транспарантах жидкие кристаллы. Другие электрооптические материалы пока не выдерживают конкуренции; устройства, их использующие, оказываются более сложными и энергоёмкими.
Карманный телевизор
Критерием оценки качества телевизора, помимо его технических свойств, является размер его экрана. Чем больше экран, тем лучше. Большой же объём телевизора не приносит пользы. В то же время уменьшать его чрезвычайно трудно, несмотря на все успехи микроминиатюризации современных радиосхем. Виновником этого является вакуумная электроннолучевая трубка, которую никак не удаётся сделать плоской. Помимо того, трубка требует высоковольтного напряжения.
Чтобы телевизор был портативным, ему необходимо иметь плоский экран, управляемый низкими электрическими напряжениями (около нескольких вольт), получаемыми с интегральных схем. Этим требованиям удовлетворяют экраны, использующие жидкие кристаллы. Экран может работать, например, с помощью эффекта Фредерикса.
Сравним обычную телевизионную трубку с жидкокристаллическим экраном. У жидких кристаллов нет такой памяти, как у люминофора (вещества, покрывающего изнутри экран телевизора). Поэтому луч возбуждает их не поэлементно (как в обычном экране), а построчно. Для этого делается система пересекающихся электродов. Она называется матричной, поскольку похож