Матричный электронно-оптический транспарант

(23) Приоритет -Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 300183 Бюллетень М 4Дата опубликования описания 360183 гА.Я. Паринский и В.И. Осадчий 1Тульский ордена Трудового Красного Знамени,политехническийинститут нщ-:.д 1(54) МАТРИЧНЫЙ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙТРАНСПАРАНТ Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пространственным модуляторам света управляемым транспарантам (УТ) с электронно-лучевой адресацией, которые могут быть использованы в электронно-оптической вычислительной системе для записи, хранения, отображения и обработки двумерных массивов информации (например, перемножения; фурье-преобразования и др.). Известны электронно-оптические управляемые транспаранты на кристалле типа ДКДР с электронно-лучевой адресацией, содержащие вакуумную колбу, снабженную входным и выходным окнами, электронную пушку записи, кристалл мишени, электронную пушку стирания, прозрачный проводящий электрод, источники питания 1 1.Для нормального Функционирования такого управляемого транспаранта необходимо охлаждение материала мишени до минус 50 С, которое осуществляется при помощи элементов Пельтве, Это усложняет конструкцию и не позволяет получить хорошую степень разрушения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является матричный электронно-оптический транспарант, который содержит вакуумную колбу, в которой размещены электронная пушка записи двумерного массива информации, блок отклонения электронного пучка и матричныйэкран, выполненный в виде блока канальных электронных умножителей с фотохромными элементами внутри соответствующих каналов умножителей. Причем Фотохромные элементы выполнены в виде волоконных световодов, которые имеют Форму цилиндра с образующей типа гипоциклоиды, а на боковую поверхность световодов нанесен катодолюминофорный материал. В известном транспаранте реализована локальная последовательная во времени запись информации электронным лучом пушки. При этом подготовку к записи и воспроизведение можно производить параллельно по всем элементам с помощью световых пучков различной длины волны 2 .Однако в известном транспаранте из-за последовательной организации записи время записи массива информации велико. Действительно, при35 35 40 45 50 55 60 65 времени записи одного элемента 10 с .(ограничивается временем просветления Фотохромного световода типичными источникаьи Уф-света) и числе элементов 10 цикл записи составляет 1 с, что в ряде случаев не позволяет организовать обработку информации в реальном времени. В известном транспаранте невозможно записать массив информации в виде изображения без предварительного его преобразования, локально изменить информацию в процессе записи (например, ввести в массив информации метки, символы, вспомогательные тестовые изображения и т,д.), что сужает его функциональные возможности. Кроме того, иэ-за однократного прохода светового пучка воспроизведения через матричный экран снижается энергетическая эффективность использования источника записи.Цель изобретения - уменьшение времени записи информации, увеличение контраста выходного изображения и расширение области применения за счет прямого ввода оптической информаций в транспарантПоставленная цель достигается тем, что в матричный электронно-оптический транспарант, содержащий вакуумную колбу, входное окно которой оптически связано с информационным световым пучком, а выходное окно оптически связано с опорным световым пучком, вакуумная колба снабжена электронной пушкой записи, блоком отклонения электронного пучка и матричным блоком канальных электронных умножителей, каждыйиз которых состоит из цилиндрического Фотохромного световода, на боковую поверхность которого нанесен слой катодолюминофорного материала, а образующей которого является гипоциклоида, входные торцы цилиндрических фотохромных световодов образуют мишень, которая связана с входным электронным пучком и электронным пучком пушки записи, а выходные торцы цилиндрических фотохромных световодов выходного окна расположены в плоскости вакуумной колбы, причем к мишени подключены одни выводы источников низкого и высокого напряжения, другие выводы которых через первый перекхпочатель соединены с входным окном вакуумной колбы, а между мишенью и выходным окном включен через второй переКлючатель источник питания блока канальных электронных умножителей, введены Фотокатод и ускоряющая катушка переноса электронного изображения, расположенная между Фотокатодом и мишенью, причем фотокатод нанесен на внутреннюю поверхность входного .окна, а на входные торцы цилиндрических фотохромных световодов нанесены последовательно слои катодолюминофора и металлической пленки.На фиг. 1 изображен транспарант,общий вид; на фиг. 2 - канал электронного умножителя с фотохромным световодом.Матричный электронно-оптическийтранспарант содержит вакуумную колбу 1, электронную пушку 2, блок 3 0 отклонения электронного пучка, Фотокатод 4, нанесенный на внутреннюю поверхность входного окна колбы 1,катушку 5 переноса электронного изображения с фотокатода на мишень 6,матричный блок канальных электронных умножителей 7, к которым параллельно подведено напряжение от источника 8, а для питания Фотокатодав двух режимах использованы источники 9 высокого напряжения (ВН) и источник 10 низкого напряжения (НН).Внутри каждого канала умножителя размещен оптический световод 11 из фотохромного материала (ФХМ ) в виде цилиндра, входной торец которого со стороны фотокатода 4 последовательно покрыт слоем катодолюминофора 12 и,металлической пленкой 13. Электронный пучок 14 эмитирует - З 0 ся фотокатодом 4 и переносится магнитным полем катушки 5. На фотокатод 4 направляется информационный пучок 15 света, который в зависимости от режима работы транспаранта переносит входное изображение (двумерный массив информацииЗ или световой пучок подготовки транспаранта к записи. С обратной стороны вакуумная колба 1 освещается опорным световым пучком 16, который после двойного прохода по оптическому волокну световода 11 формирует требуемое изображение 17. Кроме того, матричный электронно- оптический транспарант содержит первый 18 и второй 19 трехпозиционные переключатели,Работа транспаранта во времени имеет три режима: подготовка к записи, запись и считывание информации.В режиме подготовки к записи на фотокатод 4 направляется пучок 15 света с равноамплитудным распределением, между Фотокатодом 4 и мишенью 6 подключается посредством переключателей 18 и 19 в позиции О источник 9 высокого напряжения, на блок канальных умножителей 7 напряжение не подается (источник 8 отключен). Фотокатод 4 эмитирует электронный пучок 14, который ускоряется напряжением источника 9 и возбуждает через металлическую пленку 13 катодолюминофор 12 на .торцах световодов 11 из ФХМ. Длина волны излучения выбрана такой, что вызывает уменьшениепрозрачности световодов 11, т.е. переводит. транспарант в непрозрачное состояние, При этом электронный пучок пушки 2, сканируя в соответствии с законом напряжения развертки блока 3 отклонения по торцам фотохромных элементов 11, ускоряет процесс подготовки транспаранта к записи за счет возбуждения слоя катодолюминофора 12.В режиме записи на фотокатод 4 подается низкое напряжение, т,е, подключается источник 10, а к блоку канальных умножителей подводится напряжение от источника 8. Далее фотокатод 4 освещается пучком света, модулированным по интенсивности в. пространстве в соответствии с переносимой двумерной информацией. Электронные пучки 14, эмитйруемые, фото- катодом 4, попадают навход канала электронного умножителя 7, одновременно возбуждая свечение катодолюминофора 12 на боковой поверхности световода 11 из ФХМ за счет вторичных электроновСвечение катодолюминофора 12, проникая в световод 11, вызывает его просветление, пропорциональное току электронного луча 14. Причем электронный луч пушки 2 может быть использован для локальной записи в массив информации меток, символов, вспомогательных тестов и. т.д, При этом для просветления (запись "1") используется пучок с низкой скоростью электронов, а для затемнения (запись "0") - пучок с высокой скоростью электронов.В режиме воспроизведения.( считывания информации ) с фотокатода 4 и блока канальных умножителей 7 снимаются напряжения, при этом выходные торцы световодов 11 освещаются опорным пучком 16 света. Локальная в в пространстве интенсивность выходного излучения 17 будет равна произведению локальной интенсивности опорного излученияна локальную прозрачность мишени 6.Металлизация торцов световодов11 в канальных умножителях 7 позволяет считывать информацию после двойного прохода опорного пучка 16, что увеличивает контраст (т.е. отношение максимальной прозрачности к минимальной) транспаранта при той же, что и у прототипа, длине фотохромных световодов 11.Действительно, локальный в пространстве опорный пучок 1 б затухает при одном проходе на величину ехр(-Ы ), где с, - удельное ослабление интенсивности света на единицу длины фотохромного световода 11;1 - длина канального световода 11 из ФХМ, а при двойном проходе проз-. рачность канального световода 11 составляет ехр(- 2 сб ), что приводитк увеличению контраста в ехр(сО ) раз.Например, при с 6= 5 см и 1 = 1 см.увеличение контраста будет в ехр(5)раз, кроме того, металлизация торцовсветоводов 11 позволяет увеличитьчувствительность в режиме записи.При записи просветляющее излучениераспространяется в световоде в двухнаправлениях. Та часть излучения,которая распространяется в сторонуметаллизированного торца, отражается от него и вызывает дополнительноепросветление световода 11. Это позволяет получить такое же просветле ние световода 11, что и у прототипа,при меньшем токе канального электронного умножителя 7Параллельное возбуждение элементов мишени б электронным потоком 14 20 обеспечивает сокращение времени записи массива информации.Если бы плотность тока в прототипеи в предлагаемом транспаранте былаодинаковой, то время записи массива 25 информации уменьшилось бы в И раз,где,И - число каналов. Однако практически плотность тока сфокусированного луча в прототипе составляетоколо 1 А/см , а с фотокатода 4 в2.ЗО данном транспаранте можно пулучитьплотность тока не более 10 -. 10 фА/смПоэтому выигрыш во времнй записибудет меньше в 10 - 10 раз. Такимобразом, для транспаранта с И = 10время записи будет уменьшено в 1001000 раз по сравнению с прототипом.Наличие фотокатода 4 позволяетосуществить прямой ввод и преобразование двумерного массива оптической 40 инФормации в отличие от прототипа,где требуется предварительное преоб-"разование свет - электрический сигнал, что расширяет функциональныевозможности разработанного транспа ранта.Металлизация торцов световодов 11в канальных умножителях позволяетсчитывать информацию после двойногопрохода опорного пучка, что повышает в целом энергетическую эффективно ность транспаранта.По сравнению с выпускаемым промышленностью транспарантом в виде ЗЛТтипа 11 ЛИ 2 Г в предлагаемом скоростьзаписи повышена на один-два порядка, 55 т.е. сокращается цикл записи, и расширены Функциональные фозможности сточки зрения сопряжения с ЭВИ и оператором.формула изобретения,Матричный электронно-оптическийтранспарант, содержащий вакуумнуюколбу, входное окно которой оптиче 993294ски связано с информационным световым пучком, а выходное окно оптически связано с опорным световым пучком, вакуумная колба снабжена электронной пушкой записи, блоком отклонения электронного пучка и матричнымблоком канальных электронных умножителей, каждый из которых состоит изцилиндрического фотохромного световода, на боковую поверхность которого нанесен слой катодолюминофорного.материала, а образуюцей которого является гипоциклоида, входные торцыцилИндрических фотохромных световодов образуют мишень, которая связана с входным электронным пучком иэлектронным пучком пушки записи, авыходные торцы цилиндрическихФотохромных световодов выходного окнарасположены в плоскости вакуумнойколбы, причем к мишени подключеныодни выводы источников низкого ивысокого напряжения, другие выводыкоторых через первый переключательсоединены с входным окном вакуумнойколбы, а между мишенью и выходным окном включен через второй переключатель источник питания блока канальных электронных умножителей, о тл и ч а ю Ш и й с я тем, что, сцелью уменьшения времени записи инФормации, увеличения контраста выходного изображения и расширения области применения за счет прямоговвода оптической информации в транспарант, в него введены ФотокатодО и ускоряюшая катушка переноса электронного изображения, расположеннаямежду фотокатодом и мишенью, причемФотокатод нанесен на внутреннюю поверхность входного окна, а на выход 15 ные торцы цилиндрических Фотохромныхсветоводов нанесены последовательнослои катодолюминофора и металлической пленки.Источники информации,2 О принятые во внимание при экспертизе1. Кейсесент Д. Пространственныемодуляторы света. ТИИЭР, т. 64,1977, Р 1, с. 174-191.2. Авторское свидетельство СССРЯ 5 Р 788964, кл. С 06 6 9/00, 1979."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,илиал 67 Тираж 70 НИИПИ Государственпо .делам изобре 13035, Москва, ЖЗаказ 481/В ного ктений1 5, Рауш Подписноеитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5