Оптическое поглощение

Оптическая система глаза — хрусталик — собирает световые лучи и фокусирует их на сетчатке, на которой образуется действительное оптическое изображение*. При этом собираются не все расходящиеся от объекта лучи, а прошедшие через зрачок, который выполняет роль диафрагмы. Аналогичную роль в СПИ играет оптическая система, которая создает входное изображение 2 объекта на светочувствительной поверхности оптико-электронного преобразователя.

* В дальнейшем вместо «оптическое изображение» будем для краткости писать «изображение», понимая под этим не сам объект, а то, что строится оптической системой в ее фокальной плоскости.

С учетом этих ограничений и того, что оптическое изображение является плоским, математическая модель изображения описывается двухмерной функцией, изменяющейся во времени и по длинам волн: а(х, у, t, К). Такое представление соответствует цветному изображению, поскольку спектральный состав света связан с понятием о цвете. Черно-белое изображение описывается функцией с разделяющимися переменными а(х, у, t, К} = а(х, у, t)a(K) = L(x, у, t), так как преобразователь свет — сигнал в этом случае реагирует только на мощность излучения (находится путем интегрирования в пределах видимого диапазона произведения a(X,)S(X), где S(A,) — спектральная чувствительность преобразователя к колебаниям разной длины волны*).

Только с появлением электронных разверток стало возможным создание ТВ систем с высоким качеством изображения. Преобразователем свет — сигнал служит передающая трубка, в которой могут использоваться различные физические эффекты, например внешний и внутренний фотоэффект. Оптическое изображение создается с помощью объектива на расположенной в вакууме светочувствительной поверхности (фотокатоде) передающей трубки. При этом величина зарядов, образующихся на фотокатоде, пропорциональна освещенности отдельных его участков, равных размеру элемента изображения, т. е. на нем создается электронное изображение. Электронный луч под действием поля, например магнитного, отклоняющих катушек перемещается по фотокатоду и считывает накопленные на нем заряды.

секций трубки, где еще не происходит коммутация электронным лучом. С этой целью разрабатываются новые, более эффективные фотокатоды и мишени, а также способы дополнительного предварительного усиления фототока изображения до его электронного или оптического проецирования на накопительную мишень. Одним из таких способов является применение в качестве предварительного усилителя яркости электронно-оптического преобразователя (ЭОП), сочлененного с трубкой ( 9.18). Фотоэлектроны, выбитые с фотокатода /, устремляются под действием ускоряющего напряжения U[ к. люминесцирующему экрану 2, на котором создается вторичное оптическое изображение. Яркость его в десятки и сотни раз превышает яркость исходного изображения, спроецированного на ФК, /. Экран 2 ЭОП и фотокатод 4 передающей трубки наносят на противоположные поверхности стекловолоконной планшайбы 3, котора'я представляет собой несколько миллионов волоконных световодов, спрессованных вместе. Такое построение планшайбы 3 улучшает ее оптические характеристики и, кроме того, допускает возможность разрезания ее на две части. Это позволяет ЭОП и передающую трубку изготавливать отдельно, что удобно в производстве, и включать последовательно несколько ЭОП для повышения чувствительности.

Приборы с зарядовой связью (ПЗС) представляют собой матрицу близко расположенных и взаимодействующих между собой МДП-структур ( 3.38). ПЗС применяют в запоминающих устройствах, устройствах аналоговой обработки информации, в качестве формирователей видеосигналов (ФВС) и др. ФВС на основе ПЗС позволяют преобразовывать оптическое изображение в последовательность электрических видеосигналов, заменяя передающие вакуумные телевизионные трубки.

устройства формирования сигналов изображения', создание преобразователей на ПЗС, преобразующих оптическое изображение в последовательность электрических видеоимпульсов, явилось важнейшим событием в телевизионной технике;

В проекционной литографии применяется маска (аналог фотошаблона), представляющая собой металлическую фольгу с отверстиями, соответствующими рисунку одной микросхемы, выполненному в увеличенном масштабе (10:1) методами фотолитографии. Маска облучается параллельным пучком электронов. Посредством фокусирующей системы уменьшенное электронно-оптическое изображение маски проецируется на пластину. В другом варианте тонкопленочная маска наносится на поверхность плоского фотокатода, при освещении которого происходит эмиссия электронов с открытых мест фотокатода.

Участок документа, находящегося перед окном считывания, последовательно обегается лучом при помощи проекционного кинескопа и объектива. Отраженный от этого участка свет улавливается несколькими фотоэлектронными умножителями. В результате этого оптическое изображение читаемых знаков превращается в электрическое Видеосигнал с фотоэлектронных умножителей подается в видеоблок. Полученные импульсы «черного ицеета» подаются в логическую

оптическое изображение преобразуется в последовательность электрических сигналов. В запоминающих трубках возможно как преобразование электрических сигналов в изображение и изображения в последовательность электрических сигналов, так и того и другого преобразований, вместе взятых.

В ЭОП происходит двойное преобразование изображения, переносимого оптическим измерением / — сначала на фотокатоде 3 оптическое изображение 2 трансформируется в электронное 4 ( 11.12), последнее с помощью электронов 5, направляемых электронными линзами 6, переносится через вакуумное пространство 7 на люмннофор-ный экран 10, где оно из электронного 8 преобразуется вновь в видимое изображение 9, но уже с другим спектральным составом.

Основными недостатками магнитооптических устройств являются значительное оптическое поглощение в видимом диапазоне, не позволяющее получать оптическую эффективность считывания выше 25—30 %; ограниченные площади (не более 50 см2) висмутсодержащих монокристаллических пленок ферритгранатов, служащих основой для большинства магнитооптических устройств, и их относительно высокая стоимость. Вместе с тем такие преимущества магнитооптических сред, как возможность получения высокого оптического контраста изображения, низкие управляющие токи ( < 100 мА), высокая чувствительность при термомагнитной записи, небольшое

Оптическое поглощение полупроводника, обусловленное взаимодействием излучения с колебательным движением кристаллической решетки, называют решеточным.

При наличии в полупроводнике примеси его оптическое поглощение может быть связано с ионизацией примеси или возбуждением электрона нейтральной примеси в кристалле. Это поглощение называют примесным. При ионизации примеси энергия поглощенного кванта света расходуется на переход с донор-ных уровней в зону проводимости и из валентной зоны на акцепторные уровни.

При длинах волн, превышающих граничную (с учетом теплового «хвоста»), энергии квантов оказываются недостаточными для образования электронно-дырочных пар, и простые полупроводники можно считать прозрачными в этих областях спектра (правее максимума кривой). Однако небольшое оптическое поглощение все же происходит вследствие того, что в полупроводнике имеется некоторое число свободных электронов и дырок.

11. Оптическое поглощение металлического свинца и его окислов в УФ-,

11. Оптическое поглощение металлического свинца и его окислов

3.3. Танака К., Ямасаки С. Фотоакустическая спектроскопия (ФАС). Оптическое поглощение в a-Si: Н при энергиях, меньших ширины запрещенной зоны................................. 104

ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В a-Si:H ПРИ ЭНЕРГИЯХ,

На 3.3.6 показаны спектры оптического поглощения вплоть до а= 1 см"' для нелегированных пленок a-Si:H (Гподл = 100 С) до (кривая /) и после (кривые 2-4) изохронных отжигов [72]. Для сравнения на рисунке показаны также результаты (кривая 5), полученные на образце a-Si:H, осажденном при температуре подложки 300 С. Согласно приведенным данным пленка a-Si:H, осажденная при З^дд = = 300 °С, обладает длинным экспоненциальным "хвостом" в спектре, тогда как образец, осажденный при Гподл = 100°С, проявлял дополнительное оптическое поглощение в широком интервале энергий ниже 1,7 эВ независимо от того, был ли он свежеполученным (7) или отож-

3.3.8. Избыточное оптическое поглощение А, соответствующее ЭПР-спиновой плотности .Vs в a-Si:H (rnonn = 100°С), в зависимости от Та (X - свежеосажден-ный образец) [ 72)

Оптическое поглощение, связанное с состояниями в запрещенной зоне. Широкая полоса поглощения, обнаруженная в области низких /iv на 3.3.6, хорошо коррелирует со спиновой плотностью Ns, полученной методом ЭПР параллельно с ФАС-измерениями. На 3.3.8 показаны зависимости интегрального поглощения А и ЭПР-спиновой плотности Ns при комнатной температуре от Та. Интегральное поглощение А дается выражением