Устройство для визуализации инфракрасного излучения

Устройство для визуализации инфракрасного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюз Севетскмк

Свцнав стмческн х

Респубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 1804.75 (2() 2125707у25 с присоединеинеы заявки РЙ (23} Приоритет(Я) М. Кл.

Н 01 I> 31/14

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 382 (088.81

Опубликовано 250 379.01оллетень Э@ 11

Дата опублнкоаания описания 25.03.7Э (72) Авторы изобретения

Э.М.Баскин, A.Ô.Kðàa÷åíêñ, В.С.Лисенкер, IO.E.Ìaðîí÷óê и A.Þ.Øåãàé

Pl) Заявитель

Институт физики полупроводников Сибирского отделения AH СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к преобразователям инфракрасного излучения в видимое и может использоваться в инфракрасной технике.

Известен преобразователь изображения на основе МДПДМ-структуры, содержащий блок питания и источник света для считывания изображения.

Недостатком этого устройства является малое время хранения записанной информации.

Известны устройства для визуализации пространственно распределенного инфракрасного излучения, основанные на использовании полупроводниковых приемников, преобразующих ИК-излучение в систему электрических сигналов, которые в дальнейшем путем возбуждения электролюминесценции в полупроводниковом приборе преобразуются в распределенное световое излучение в видимой части спектра., Известные устройства для визуализации инфракрасного излучения содержат приемник излучения, оптическую Ф систему проектирования, считывания и стирания изображения. Однако в та-. ких устройствах необходимо осуществлять преобразование распределенного инфракрасного излучения в систему оО электрических сигналов с последующим преобразованием системы электрических сигналов в распределенный световой поток в другой спектральной области.

В связи с этим необходимо использовать специальные блоки питания и коммутирующие устройства. Слабая разрешающая способность таких преобразователей связана с необходимостью подводить электрическое питание к каждой ячейке приемника и излучателя, и вызванным этим увеличением размеров ячеек. Кроме того, в таких устройствах невозможно длительное хранение изображения с выключенным электропитанием.

Цель изобретения — увеличение разрешающей способности, длительности запоминания иэображения, его управляемого стирания и упрощение конструкции устройства.

Это достигается тем, что приемник излучения выполнен из монокристаллического полупроводника, имеющего периодическую электрическую неоднородность и глубокие энергетические уровни, соответствующие энергии квантов инфракрасного излучения.

При возбуждении такого полупроводника инфракрасным излучением про588859 исходит Фотоионизация глубоких центров, которая приводит к перераспределению объемных заряд. в в образцах и к изменению встроенных электрических полей в соответствии с распределением интенсивности в падающем световом потоке. Эти изменения сохраняются и после прекращения ИК возбуждения за счет того, что потенциальный рельеф, созданный в объеме полупроводника, препятствует рекомбинации неравновесных носителей заря-)0 да. Время хранения изображения зависит от размеров неоднородности и высоты потенциальных барьеров и достигает 10@ - 10 с.

Возникшее пространственное распре-)5 деление зарядов и полей используется для модуляции амплитуды или фазы отраженного им проходящего однородного светового потока с энергией квантов,примерно равной ширине запре- 20 ценной зоны полупроводника. Для этого в устройство вводится дополнительный источник света. Таким образом модулируется его световой поток и получается на выходе распределенный световой поток в другой спектральной области, воспроизводящей принимаемое ИК изображение.

Стирание записанного ИК изображения и подготовка, пластины к приему нового изображения производится путем нагрева пластины или облучением ее интечсивным светом из области собственного поглощения.

Использование описанного активного элемента позволяет существенно упростить конструкцию устройства: исключить сложные системы, связанные с питанием и коммутацией электрических цепей приемника и излучателя,повысить разрешающую способность устрой- 40 ства, увеличить время запоминания иэображения. Причем иэображение хранится без подачи на устройство электропитания и потребления электроэнергии. 48

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Оно состоит из системы 1, проектирующей инфракрасное изображение, элемента 2,в качестве которого ис- 50 пользуется полупроводниковая пластина с периодической электрической неоднородностью и глубокой примесью„ источника 3 однородного монохроматического освещения, с энергией, близкой значению ширины запрещенной эоны полупроводника, источника 4 интенсивного излучения, энергия излучения которого соответствует области собственного поглощения полупроводника, и оптической (или электрооптической) системы 5 для наблюдения изображения.

Активный элемент представляет собой тонкий эпитаксиальный слой GaAs (GaP или Af Оа„ As и др.), выращен- 65 ный на прозрачной подложке. В тонком слое создана система п - и (р -p)-переходов, равномерно распределенных по всей плошади пластины с плотностью

20 шт/мм, и -области которых компенсированы примесями, образующими глубокие уровни,. например примесь кислорода s GaAs, имеющая максимум поглощения в области 0,8 ЭВ.

Устройство работает следующим образом.

Инфракрасное изображение с помощью системы проектируется на поверхность неоднородной пластины GaAs. Инфракрасный световой поток фотоионизирует глубокие центры, расположенные в высокоомных областях структуры, а встроенные электрические поля переносят неравновесные носители в низкоомные области. Происходит пространственное разделение неравновесных носителей и глубоких центров, которое достаточно долго сохраняется после выключения

ИК излучения, так как имеющиеся потенциальные барьеры препятствуют рекомбинации неравновесных носителей.

Таким образом, возникает пространственное распределение объемного заряда, соответствующее локальной интенсивности излучения в принимаемом световом потоке. Затем полупроводник 2 освещается однородным световым потоком, с,энергией примерно равной ширине запрещенной зоны полупроводника (для GaAs 1,5 ЭВ), от источника 3. Интенсивность света, проходящего через активный элемент, промодулирована пропорционально напряженности локальных электрических полей за счет эффекта Франца-Келдыша.

Для наблюдения изображения применяется оптическая система 5, представляющая собой оптический объектив (в случае активного элемента из GaAs для перехода от 1,5 ЭВ к 2„0 Эв необходим выпускаемый промышленностью электронно-оптический преобразователь). Используя для изготовления активного элемента твердый раствор

А F„Ga„„As (c =0, 35 } легированный примесью хрома, можно непосредственно преобразовать ИК изображение в видимое.

Стирание записанного ИК изображения и подготовка активного элемента к приему ноного изображения производится путем облучения его интенсивным светом из области собственного поглощения полупроводника при использовании источника 4, представляющего собой, например, лампу-вспышку.

Формула изобретения

Устройство для визуализации инфракрасного излучения, содержащее приемник излучения, оптическую систему проектирования, считывания и стираСоставитель Г.Корнилова

Редактор Е,Иесропова Техред О.Андрейко Корректор С.Шекмар

Заказ 1133/1 Тираж 922 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектная, 4 ния иэображения, о т л и ч а ю щ е с я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, длительности запоминания изображения, его управляемого стирания и упрощения конструкции, приемник излучения

588859 6 е- выполнен из монокристаллического полупроводника, имеющего периодическую электрическую неоднородность и глубокие энергетические уровни, соответствующие энергии квантов инФракрасного излучения.