Способ управления оптическим транспарантом с помощью термоэлемента пельтье

ьянов, . ильбанс, ский и.З;М о-техниче а", Т.5 В 6, ульсьтье,с. ераГОСУЛМ СтВВННЦй КОМИтЕт СССРйб делАм иэОВРетений и ЮКРытий(71) Ордена Ленина физиккий институт им. А.Ф.Иоффе(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМ ТРАНСПАРАНТОМ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМОЗЛЕМЕНТА ПЕЛЬТЬЕзаключающийся внагреве, термостатировании и охлажднии оптического транспаранта, о т.Шер л и ч а ю щ и й с я тем, что, с с- целью повышения быстродействия способа и снижения энергетическихзатрат, нагрев и охлаждение оптического транспаранта осуществляютв пределах 0,1 - 1 К подачей импноГо тока через термоэлемент Пела термостатирование,осуществляют.притемпературе на 0,1-1 К ниже темптуры фазового перехода оптическоготранспаранта.1 1127Изобретение относится к способам обработки оптической информации и может быть использовано, например, в измерительной технике для записи и стирания информации в оптических5 корреляторах.Известен способ обработки оптической информации, включающий запись и стирание информации на регистрирующей среде, выполненной из1 О элемента с фазовым переходом металл - полупроводник, где в качестве регистрирующей среды используется пленка двуокиси ванадия ЧО 2. Подго.товка к записи и стиранию оптической информации производится с помощью резистивного нагревателя 111. Недостатками известного способа являются малое быстрсцействие частота переключения примерно 50 Гц) и большое энергопотребление.Наиболее близким к изобретению является способ управления бптическим транспарантом, включающий нагрев, термостатирование, охлаждение оптического транспаранта, выполненного из элемента с фазовым переходом металл - полупроводник. Оптический транспарант представляет собой многослойную конструкцию из нанесенных 30 на кварцевую подложку. пленокЧО 2, изолирующего окисла 310 й резистив.2ного нагревателя Бп 02. Режим термостатирования в описанном транспаранте достигается эа счет тепла Джоуля, вы" деляемого в резистивном нагревателе при пропускании через него тока, Охлаждение транспаранта осуществляется за счет снижений температуры слоя ЧО при отключении подогрева и использования термостата, находящегося в тепловом контакте с оптическим транспарантом 2.Недостатком данного способа является то, что для охлаждения применяется отвод тепла от оптического транспаранта за счет отключения,нагрева резистивного нагревателя и использования отвода тепла термостатом а нагрев осуществляется пуЭ50 тем включения тока через резистивный нагреватель. Таким образом, вывод транспаранта на рабочую температуру требует больших энергозатрат: Фактически резистивный нагреватель включен все время, за исключением времени стирания информации.В указанной структуре не учиты" вается инерционность возврата транс 006 зпараита в исходное состояние ( режим хранения информации), большая величина которого связана с необходимостью подогрева транспаранта теплом Джоуля от нагревателя. Кроме того, процесс стирания записанной информации носит инерционный характер из-за необходимости отвода тепла за счет теплопроводности термостата -процесс более длительный, чем,например, охлаждение за счет безынерционного в импульсном режимеэффекта Пельтье,Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение энергетических затрат. Указанная цель достигается тем,что согласно способу управления оптическим транспарантом с помощью термоэлемента Пельтье, заключающемуся в нагреве, термостатировании и охлаждениц оптического транспаранта, нагрев и охлаждение оптического транспаранта осуществляют в пределах О,1- 1 К подачей импульсного тока через термоэлемент Пельтье, а термостатирование осуществляют при температуре на 0,1 - 1 К ниже температуры фазового перехода оптического транспаранта. Предлагаемый способ управления оптическим транспарантом отличается от известного тем, что, когда используют регистрирующую среду, нанесенную на термоэлемент Пельтье, помещенный в термостат, при питании термоэлемента импульсным током на рабочем спае последнего происходит .безынерционное поглощение или выделение тепла Пельтье в зависимости от полярности приложенного напряжения, в то же время теплота Джоуля, .выделяющаяся в объеме термоэлемента, не успевает дойти до рабочего спая т,е. выделиться на спае ). Кроме того, помещение регистрирующей среды в термостат с температурой, близкой к температуре фазового перехода среды, дает возможность работать термоэлементу в режиме малого перепада температуры; в этом случае резко возрастает холодильный коэффициент (в десятки и сотни раз), который обратно пропорционален перепаду температуры. Пределы поддержания температуры термостата на О,1- 1 К ниже температуры Фазового перехода регистрирующей среды определяются тем, что, во-первых, ширк006 3 г 7на фазового перехода в 1 К характер-"на для веществ, переход в которых несопровождается изменением агрегатного состояния, во-вторых, разностьтемператур 0,1 К характерна для5веществ, в которых фазовый переходпроисходит при изменении агрегатного состояния (например, переход"твердый полупроводник - жидкий ме-талл ). При зап,си и стирании инфор Омации в импульсном режиме путем термоэлектрического охлаждения (или нагрева ) импульсным током уменьшаетсявремя перехода регистрирующей средыв требуемое состояние.5Так как поглощение и выделение тепла на регистрирующей среде, помещенной в термостат, происходит безынерционно, небольшие перепады температуры 0,1 - 1 К обуславливают небольшие затраты мощностиза счет рез"кого возрастания холодильного коэффициента). Запись и стирание информации импульсным током при этом также снижает энергозатраты на управле-ние транспарантом за счет скво;ности импульсов тока питания термоэлемента 1,теплота Джоуля не успеваетвыделиться на рабочем спае в режимеохлаждения ).30Н р и м е р. Осуществляют управление оптическим транспарантом, используя регистрирующую среду, выполненную на основе окислов ванадия стемпературой фазового:перехода +61 С,нанесенную на "холодные" спаи термо- З 5элемента Пельтье из тройных спла-вов (В.-Те-Яе, п-ветвь; В.-Те-ЯЪ, ,р-ветвь; по "горячей" стороне термоэлемента ос ществляют тепловой контакт с термостатом при +60 С. 40о . Границы фазового перехода среды +60 - 6 С. В связи с этим устанав 1ливают начальную температуру рабочего спая термоэлемента +60,5 С. Имо пульс когерентного света переводит регистрирующую среду в металлическое состояние, при этом температура освещенных участков среды.составляет +61 С. Таким образом осуществляют запись информации. Посл 50 освещения импульсом когерентного света температуру среды возвращают к исходному значению (+60,5 С), что обеспечивает хранение информации. Стирание записанной информации осуществляют путем снижения температуры рабочего спая термоэлемента ио регистрирующей среды до +60 С, при этом среда переходит полностью в полупроводниковое состояние. Смену режимов работы производят путем изменения полярности импульсов тока питания термоэлемента, причем амп-. литуда импульсов тока составляет 0,51 А длительностью до 0,1 с. Быстродействие, т.е. смена режима работы согласно предлагаемому способу составляет величину порядка 0,1 с, в то время как быстродействие прототипа - более 1 с.Выигрыш в энергозатратах в предлагаемом способе основан на использовании управления оптическим транспарантом с помощью термоэлемента Пельтье, работающего в режиме малого перепада температур ЬТ, В этом режиме энергозатраты снижаются пропорционально измененцо отношения Т/ ЬТТ - рабочая температура регистрирующей среды, ЬТ - перепад температур). При малых ЬТ (порядка 1 К или десятых долей градуса ) энергозатраты на управление средой термоэлементом в предлагаемом способе в десятки и даже в сотни раз меньше, чем при управлении реэистивным нагревателем при.значительных ЬТ, порядка десяти градусов ( как в устройстве прототипа ). Энергопотребление на управление при использовании предлагаемого способа составляет не более 5 мВт, в то время как энергопотребление устройства-прототипа- не менее 5 Вт. Изобретение может быть использовано в электротехнической промыш-: ленности для создания цифровых индикаторов и транспарантов для запоминания и последующей обработки опти-. ческой информации, ВНИИБИ Заказ 8747/40 Тираж 514 Подписноефилиал ППП фйатектфг.Уагород, ул.Проектная, 4