Brevet FR2197186A1 — publié le 19740322

L'invention concerne un dispositif comportant un dément modulateur de lumière destiné 4 la formation e trames de points lumineux, en particulier à ltemmagasinage par voie holographicue dtinfor- mation binaire, ledit élément étant ford par un atriau ont le pouvoir de transmission est fonction de la tempkrature. On sait que pour l'obtention d'un hologramme, deux ondes de lumière cohérente sont superposées l'une sur l'autre, à savoir une onde d'objet et une onde de référence. L'hologramme résulte de l'emmagasinage de l'image d'interférence des deux ondes superposdes sous la forme d'une répartition de noircissement ou d'une répartition de phase. Lors de l'emmagasinage dtinformation binaire, l'onde d'objet est constituée par un grand nombre d'ondes superposées distinctes qui proviennent d'une configuration de points lumineux dans le plan d'objet. Chaque point lumineux représente alors une unité d'information, le contenu d'information étant défini par exemple par la luminance du point lumineux, c'est-à- dire qu'un point obscur correspond par exemple à la valeur binaire "O", tandis qu'un point clair correspond a la valeur binaire "1" La formation d'une telle trame codée formée par des points lumineux est le plus simple à l'aide d'un masque qui, en des endroits déterminés, comporte des ourer- tures qui correspondent à la répartition d'information désire et qui peut être dispos~ dans la traoectoire de rayonnement suivie par une onde de lumière cohérente. Par la notion générale "lumière1,, il y a lieu d'entendre dans cet exposé dgalement un rayonnement électromagnétique situé en dehors du spectre visible, comme par exemple le rayonnement infrarouge et le rayonnement ultraviolet. Pour Itenregistrernent d'hologrammes dont les contenus d'information diffèrent, on ddsire toutefois le changement rapide de la répartition d'information dans le masque d'information lorsqu'on procède à l'emmagasinage d'information par voie holographique. Un tel changement rapide ne devient possible que dans le cas où les transmissions des zones distinctes du masque d'information peuvent être commutées rapidement et indépendamment l'une de l'autre.De la publication "Applied Optics 11,2", page 397, parue en t972 (à savoir l'article "strain-tiassed PLZT input devices (page composér) for holographic memories and optical data processing", on connaît déåà certaines solutions pour un tel masque d'information commutable, qui est connu sous le nom de "page composer On utilise dans ce cas des matériaux #lectro-optiques qui, étant situés entre des polariseurs croisés, permettent d'une manière connue une certaine modulation de la lumière en voie de passage. Lors de l'emploi de ce masque d'information à maté rivaux élec;ro-optiaues, il est toutefois défavorable que le contraste uffisarirn#nt prononcé entre la lumière et ltobscuritdd'une zone commutée ne soit obtenu aue dans le cas où le matériau dlectro-optique est orienté d'une façon déterminée par rapport au faisceau lumineux entrant. Toute fois, dans la pratique de l'emmagasinage d'information par voie hologra plique, une grande ouverture d'angle du masque d'information est souvent indismensable. Conformément à l'invention, un dispositif apparte ant au genre décrit dans le préambule est remarquable en ce qu'on uti- lise un monocristal à discontinuité d'absorption nettement marquée et/que le dispositif comporte des moyens à l'aide desquels le monocristal est commis par l'intermédiaire d'une surface de cristal, à une régulation de température qui se fait pratiquement suivant des points. Les inconvénients décrits ci-dessus, inhérents aux dispositifs connus, sont évités lors de l'emploi du dispositif conforme à l'invention. D'autres avantages résident dans le très grand contraste susceptible d'être atteint, ainsi que dans la simplicité de la construction technologique grâce a laquelle, lors de la mise en oeuvre de technologies connues, il est possible aussi d'obtenir des éléments en très grands nombres, par exemple 1,000 ou 10.000 déments. L'invention est basée sur effet, connu en soi, consistant en ce que le pouvoir de transmission de matériaux différents varie avec la température pour certaines couleurs de lumière. Ces matd- riaux prdsentent une discontinuité d'absorption qui se déplace avec la tempdrature et qui de ce fait, pour certaines ondes lumineuses, peut être mise à profit pour la modulation de lumière. Les discontinuités d'absorption sont très nettement marquées dans les monocristaux de composés Il-Vi, par exemple les composés cas, CdSe, ZnS, etc. C'est pourquoi ces cristaux conviennent par excel lence pour la modulation de lumière, puisque des variations de tempéra ture relativement petites conduisent à des fortes variations de trans mission pour une couleur de lumière dans la zone de la discontinuité. Lors de l'emploi de cristaux en CdS à épaisseur comprise entre 10/u et 50/u, on peut, par exemple pour la longueur d'onde 0,515/u, obtenir sans difficulté des variations relatives de la transmission qui sont plus de cent fois plus prononcées, et à cet effet, il suffit de faire varier la température sur une portée d'environ 500C. Les minces plaques de cristal du genre spécifié ci-dessus peuvent onc être utiiisées comme élément modulateur e lumière, la modulation ayant lieu å l'aide d'une variation de température. r. ce qui concerne la construction d'un masque ctinXormation,lala pratique offre plusieurs possibilités pour procéder à une régulation sélective de la température. Ci-après, on sourit plus en détail trois exemples de réalisation, à l'aide des figures dont la figure 1 représente un dispositif selon l'invention, la figure 2 représente un autre dispositif selon l'invention, la figure 3 montre un dispositif selon l'invention et comportant un grand nombre efléments de résistance controlés ind#pendam ment, les figures 4a et 4b représentent schématieuement en plan et en section un dispositif selon l'invention comprenant deux éléments de commutation selon l'invention, les figures 5a et 5b montrent les courants dans un dispositif selon l'invention. Premier exemgle: Régulation de température par mise à profit de la conduction électrique propre des cristaux. Les cristaux du genre mentionné ci-dessus, par exemple des cristaux de CdS, ont une certaine conduction électrique. Lorsque, en connaissance de cause, le cristal est placé entre deux élec- trodes de contact à l'intérieur d'un champ électrique, le cristal est parcouru par un courant qui donne lieu à une augmentation de température. Le refroidissement peut se faire par exemple en établissant un contact donnant lieu à une évacuation de chaleur, par exemple une plaque-substrat refroidie ou un élément a effet de Peltier. La figure 1 illustre la construction pratique d'un masque d'information répondant à ce principe. Les deux faces de la plaque de cristal 1 sont munies d'électrodes en forme de bande 2 et 2' qui laissent passer la lumière et qui sont situées en regard tout en se croisant, cette plaque étant placée dans un liquide refroidi ou entre deux plaques de verre refroidies, la figure ne montrant qu'une seule de ces plaques de verre. Lorsqu'une tension U est appliquée sur deux électrodes croisées 2, 2' situées en regard, un courant électrique existe au point de croisement et le matériau situé dans la zone du croisement augmente en température.Le rapport entre le pouvoir de conduction thermique dans la face de cristal et le pouvoir de conduction thermique dans un plan perpendiculaire au cristal, définit dans ce cas la netteté de la limite de la zone en question. A mesure de 1' augmentation relative -e la quantité de chaleur susceptible astre évacuée du cristal yar l'ineer-t- aire de sa surface, il est possible d'accentuer la précision le la limite de la zone chauffée.Dans ce cas, une augmentation de terpérature d'environ 50 C, ce #ui dans la pratique a déjà été constaté sur la base d'expériences effectuées sur des cristaux en CdS, est possible en une milliseconde. Cela est valable également pour l'opération de refroidissement. Lorsqu'un chauffage de plusieurs points de croisement est sounai tle simultanément et doit être effectué en parallèle, l'4nergie devant être fournie au point de croisement pour l'augmentation de la température peut être fournie sous la forme d'impulsions électriques se succédant très rapidement. (Méthode d'impulsions transmises en multiplex de temps). Pour le chauffage quasi/ d'un point de croisement distinct, il suffit alors de veiller à ce que les "distances" entre les impulsions ap pliquées sur un point de croisement soient plus courtes que la constante de temps thermique caractérisant le refroidissement. De cette façon, si l'on applique séquentiellement les impulsions disirées, il est possible également d'obtenir de la répartition d'information (répartition de points se croisement chauffés) une "image"maintenueaussi longtemps que l'on veut. L'inscription d'une quantité d'information égale à 10.00G bits, par exemple dans une matrice comportant 100 x 100 points de croisement, serait alors possible en une durée d'une seule milliseconde en présence d'une commande parallèle de chaque fois une seule ligne et d'une exploration séquentielle de différentes lignes. Cela cor rr#rondrait déjà à une vitesse d'inscription de 107 bits par seconde. La constante de temps thermique du processus de déclenchement (et de refroidissement), dépend principalement de ltépais- seur du cristal ainsi que du pouvoir de conduction thermique du voisinage du cristal. Lors de l'emploi de plaques de recouvrement refroidies convenablement thermoconductrices, ce processus de déclenchement aussi peut avoir lieu en environ 1 milliseconde. X ièm= exemple: Chauffage effectué par des éléments résistants externes. Une autre possibilité permettant d'engendrer une quantité de chaleur indispensable pour la commutation d'une zone consiste en ce que le cristal est cimenté sur des eFléments résistants susceptibles d'être chauffés. Cela a été illustré sur la figure 2 pour un élément résistant distinct. L'élément résistant 4, à chauffer. est placé sous forme d'électroue transparente sur un substrat en verre ; et commandé sar l'intermédiaire de conducteurs 6, 6', à faible rés starce ohmlnue. Par conduction thermique, la chaleur engendrée parvient dans le cristal 7. Dans ce cas, par l'emploi de cristaux très minces, il est possible c'#ta- blir des dures de chauffe inférieures à 1 milliseconde. Pour que la dissipation de chaleur soit convenable, une autre laque de recouvrement 8, bonne conductrice de la chaleur, peut être cimentée sur la face supérieure du cristal. La figure 3 représente une matrice comportant un grand nombre d'éléments résistants devant être commandés distinctement. Dans la pratique, les couches du dispositif, entre lesquelles une certaine distance existe sur la figure 3, se situent directement l'une audessus de l'autre. Par l'intermédiaire des électrodes transparentes 12, la commande des éléments de chauffe trans parants distincts est possible par l'intermédiaire de conducteurs 9, 9' susceptibles d'être interrompus et isolés l'un par rapport t l'autre par des couches isolantes 10; ces conducteurs 9, 9' se croisent ou sont disposés sous forme d'un grillage. Toutes les couches se situent entre deux plaques servant de substrat. Il est dans ce cas avantageux lorsque le pouvoir de conduction thermique de la plaque inférieure 13 qui porte les éléments résistants 11, est inférieur à celui de la plaque supérieure 14, en vue d'obtenir de la sorte un passage préférentiel de la chaleur engendrée par le cristal commutateur 7. Dans ce dispositif également, il est évidemment possible aussi d'utiliser la méthode de l'exploration séquentielle effectuée à tour de rôle sur les Sléments résistants, de sorte que d'une manière quasi continue, tous les éléments peuvent être branchés en parallèle. Troisième exemple: Chauffage Pksultant de l'absorption de rayonnement de faisceaux de laser déviés par voie digitale. L'augmentation de température est possible égalemed si l'on fournit au cristal une lumière à longueur d'onde déterminée, absorbée quasi entièrement par ce cristal. n procédant de la sorte, on peut construire d'une façon très simple un masque d'information si on dispose d'un déflecteur de lumière à l'aide duquel un faisceau de laser, à longueur d'onde appropriée, peut être dévié par voie digitale vers les zones désirées du cristal. Lors de l'emploi d'un tel déflecteur, on peut réaliser alors soit un chauffage continu d'une zone distincte soit un branchement quasi continu en parallèle de nombreuses zones du cristal lorsque les différentes positions du faisceau de laser sont parcourues suffisamment rapidement.Lorsque ce procédé est utilise e praTique en vue de ltétablissement d'hologrammes, la commande dumasque d'information, c'est-l-dire la fourniture e la quantité de chaleur indispensable, nd- ee~s te le choix d'une autre couleur de lumière ou .'une autre logeur d'onde de lumière que celle qui, passlverent, traverse le masque d'infornation pour l'enregistrement d'hologrammes.A l'aide d'un filtre approp- 14, on doit faire en sorte que le faisceau lurineux assurant la conrande ne frappe pas la face d'hologramme sensible. Les figures 4a et 4b montrent schématique-ent en plan et en section deux éléments qui, suivant le principe du chauffage par résistance externe, ont été réalisés en pratique. Les zones 15, 15' n'appartenant pas au centre, constituent des électrodes en cuivre, déposées par évaporation sur un substrat en verre 16. Entre ces électrodes 15 et 15' se situent des couches résistantes transparentes 17, 17'. Sur le dispositif formé de la sorte, on a cimenté un cristal en CdS (non représenté), dont l'épaisseur est d'environ 50/u. Le dispositif est traversé par un rayonnement vert émis par un laser (longueur d'onde environ 0,54 micron). L'élément résistant inférieur 17' est Juste chauffé, de sorte que la zone entre les électrodes inférieures 15' est obscure, tandis que le reste du cristal, plus froide, est encore transparent. Les zones de cristal à influencer ont une surface d'environ 1 x 1 mm. La transparence de l'élément voisin supérieur 17 n'est pas influencée par l'effet exercé sur l'élément inférieur si on prend soin de réaliser une dissipation de chaleur convenable à travers la surface du cristal, du fait par exemple de cimenter sur le cristal une plaque en saphir. Lors de cette expérience, l'enclenchement de la zone de commutation inférieure avait lieu en une milliseconde. Courants#erturbateurs survenant lors de l'adressage orienté suivant une matrice. Lors de l'adressage effectué suivant les systèmes électroniques de barres croisées décrits ci-dessus, des courants d'erreur se roauisent dans les zones qui sont voisines d'une résistance à influ eìcer. Un exemple d'une telle voie de courant d'erreur est indiqué par exemple par des flèches en pointillé sur la figure 5a et se rapporte a l'adressage d'une résistance distincte 18. Bien que les intensités des courants IF qui passent par ces voies soient inférieures à celles du courant de signal I circulant dans l'élément à influencer 18, les courants IF en question sont néanmoins capables d'influencerégalement la transparence d'6léments voisins, et diminuer ainsi le contraste de commutation effectif du masque d'information. Dans toute voie de courant 'erreur inagiwarle, dans au moins un des éléments résistants, le courant d'erreur suit maintenant toutefois un sens qui est opposé à celui du courant de commutation désiré. Cette propridté peut être mise à profit pour supprimer tous les courants d'erreur. A cet effet, et comme le montre d'ailleurs la figure 5b, une diode à couche d'arrêt 20 a été adjointe à chaque élément résistant 19. Lorsque le masque d'information est relativement grand, ltélaboration de ces diodes sur les endroits de connexion correspondants des résistances 19 peut avoir lieu suivant la technique hybride. Par cc#tre, lorsque les masques d'information sont plus petits, on peut brocéaer > l'intégration des diodes à l'aide des techniques connues utilisées pour la fabrication de circuits électroniques intégrés, l'intégration ayant lieu simultanément avec celle de la structure multicouche répondant à la virure 3.Lorsqu'il s'agit de masques d'information dont le nombre d'éléments résistants est relativement petit, ce qui a donc comme conséquence un nombre rduit de voies de courant d'erreur, la suppression de l'effet de ces courants d'erreur est possible également si l'on met entièrement à profit la caractéristique non linéaire transmission/temp4rature du cristal utilisé. La transmission a une valeur de saturation inférieure ainsi qu'une valeur de saturation supérieure, ces valeurs correspondant à des températures de saturation inférieure et supérieure.Lorsque la température de sortie du dispositif est maintenue suffisamment inférieure à la température de saturation inférieure, un faible chauffage déterminé d'#le'ments distincts n'entrasse pas nécessairement une variation du pouvoir de transmission. L'emploi de cette méthode pour supprimer les courants d'erreur conduit toutefois à ce que le dispositif absorbe plus de puissance. Bien que l'invention soit décrite à l'aide de formes de réalisation et d'application déterminées, le technicien pourra en réaliser de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. Il est possible notamment d'utiliser des matériaux autres que le CdS, tandis qu'a la discontinuité d'absorption de ces autres matériaux, il est possible d'utiliser d'autres longueurs d'onde appropriées du rayonnement passant et le rayonnement éventuel régulant la tempdrature. Egalement en ce qui concerne le choix des électrodes et des éléments résistants permettant le passage de rayonnement, la pratique met à disposition un grand nombre de matériaux adéquats. Par ailleurs, le dispositif conforme à l'information peut titre utilisé dans des buts autres que l'enmagasinage par voie holographique d'éléments d'information, auquel cas le rayonnement traversant l'élément modulateur de lumière ne doit pas nécessairement être cohérent. RsVENDICATIONS: 1. Dispositif comportant un élément modulateur de lumière destiné à la formation de trames de points lumineux, en particulier t l'emmagasinage par voie holographique d'inforration binaire, ledit élé- ment étant formé par un matériau dont le pouvoir de transmission est onction se la température, caractérisé en ce qu'on utilise un monooristal à en ce discontinuité d'absorption nettement marquée et/que le dispositif comporte des rnoyens à l'aide desquels le monocristal est soumis, par l'intermédi- aire d'une surface de cristal, A une régulation de température qui se fait pratiuement suivant des points. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le monocristal affecte la forme d'une plaque de cristal qui est refroidie et qui porte des électrodes en forme de bande qui se croisent et qui sont situées en regard, alors que pour la régulation de tempera ture, on met à profit la conduction dlectrique des cristaux, réDartissable suivant des points. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caract- risé en ce qu'en vue du refroidissement des faces de cristal, le dispositif est équipé d'un corps refroidisseur, par exemple une plaque-substrat refroidie. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractdrisé en ce que le refroidissement des faces de cristal est assuré par un élément à effet de Peltier. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue de la régulation de la température suivant les points, les faces de cristal sont munies d'éléments résistants transparents. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les dléments résistants sont connectés à des conducteurs enclenchables et d#elenchables,dispose's sous forme de grillage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'en série avec chaque élément résistant, on a branché une diode à couche d'arrêt. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6 carac térisé en ce que les pouvoirs de conduction thermique des plaques de refroidissement des cristaux sont différent$.. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue de la régulation de la température, on utilise un déflecteur de rayonnement laser. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rayonnement de laser régulant la température a une longueur d'onde qui diffère de celle du rayonnement de laser destiné à l'enregis- trement d'un holograr#e. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans le rayonnement de laser régulant la température, un filtre est disposé devant l'hologramme. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 å 11, caractérisé en ce que comme monocristal, on utilise des cristaux semiconducteurs formés par un composé II-VI, par exemple les composés CdS, CdSe et ZnS. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est équipe d'un cristal a caractéristique non linéaire transmission/température.