Управляемые транспаранты служат для пространственной модуляции светового пучка по амплитуде, фазе или поляризации и применяются в системах ввода-вывода данных.
По способу управления модуляцией светового пучка различают электрически и оптически управляемые транспаранты. Оба типа могут осуществлять дискретную или аналоговую модуляцию светового пучка. В первом случае транспарант должен обладать нелинейной характеристикой, во втором, наоборот, должен иметь линейную зависимость оптических свойств элемента от управляющего сигнала.
В основе работы управляемых транспарантов могут лежать различные физические явления: электрооптические, акустооптические, магнитооптические. Управляемые транспаранты условно можно разделить на следующие типы:
Конструкция ячейки транспаранта представляет собой сэндвич, состоящий из плёнки жидкого кристала между двумя электродами, напылёнными на стеклянных подложках и обычно прозрачными.
Эффект динамического рассеяния применяют для амплитудной модуляции проходящего или отражённого светового пучка. Он обусловлен переносом заряда через слой жидкого кристалла и возникновением в нём гидродинамических нестабильностей. Перемешивание в электрическом поле приводит к значительному ослаблению интенсивности проходящего через ячейку света. По окончании действия электрического поля слой приобретает исходную структуру и становится прозрачным.
Под действием электрического поля в жидком кристалле происходит также процесс переориентации молекул(В- и S-ориентационные (полевые) эффекты). В результате при оптимальном расположении оптических осей слоя жидкого кристалла относительно вектора поляризации света достигается максимальное изменение двулучепреломления и соответственно фазовая модуляция света.
Твист-эффект (Т-эффект), близкий по природе к S-эффекту, обеспечивает поворот плоскости поляризации света.
Время электрооптического переключения в тонких слоях жидких кристаллов составляет 10 мкс.
Структура PLZT-керамики представляет собой горяче прессованную смесь лантана, цирконата и титаната свинца. Наблюдаемые в ней эффекты являются результатом ориентации в электрическом поле вектора поляризации сегнетоэлектрических доменов. Как следствие этого, происходит переориентация оптических осей зёрен кристаллов, обладающих явно выраженным двулучепреломлением.
Обычно различают четыре основных принципа, лежащих в основе работы приборов:
Время переключения элемента модулятора на основе керамики с матричным адресованием составляет 10 мкс. Для создания транспарантов с индивидуальным адресованием можно использовать параэлектрическую керамику, имеющую скорость переключения десятки наносекунд.
Запись производится локальными магнитными полями, создаваемыми с помощью токовых петель. При этом происходит поворот плоскости поляризации света, распространяющегося в веществе,вдоль силовых линий магнитного поля(эффект Фарадея). Стирание и перезапись информации могут производится неограниченное число раз. В этом случае для записи 1 бита информации требуется время 10 нс при токе 1 А и диаметре токовой петли 100-300 мкм.
Создание многоканальных модуляторов, формирующих двумерные массивы данных, возможно с помощью большого числа индивидуально адресуемых ячеек, число которых соответствует числу каналов модуляции. Временная последовательность m электрических импульсов по n каналам преобразуется в модуляторе в бегущее изображение с числом элементов m*n. Длительность импульса считывания должна составлять десятки наносекунд, чтобы акустическую решётку можно было бы считать неподвижной.
Разработан модулятор со следующими параметрами: число каналов n=34, число элементов в каждом канале m=128. Производительность оцениваeтся в 1 Гбит/c.