Вопрос по электрооптическиим материалам

Тонкий быстродействующий затвор
 
+
-
edit
 

Donkey20

втянувшийся

Уважаемые специалисты по физике, особенно Татарин, большая просьба ответить на такой вопрос: существуют ли материалы в виде тонких пленок или пластинок, которые могут менять коэффициент пропускания или отражения под влиянием приложенного напряжения? Жидкие кристаллы обладают недостаточным быстродействием. Желательно, чтобы светопропускание или отражение менялось, как в ячейке Керра, но толщина пластинки была бы порядка миллиметров или долей миллиметра.
Заранее благодарен.
С уважением, Donkey20
 9.09.0

au

   
★★


Smart glass - Wikipedia, the free encyclopedia


Smart glass
From Wikipedia, the free encyclopedia
Jump to: navigation,
search
This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (August 2009)
Smart glass, EGlass, or switchable glass, also called smart windows or switchable windows in its application to windows or skylights, refers to electrically switchable glass or glazing which changes light transmission properties when voltage is applied.

// Дальше —
en.wikipedia.org
 




EControl – dimmbares Glas auf Knopfdruck


Wer im Glashaus sitzt … dem kann sehr schnell warm werden. Setzen Sie Ihrem Gebäude die Sonnenbrille auf!

// www.econtrol-glas.de
 


 3.5.63.5.6
EE Татарин #24.11.2011 19:21  @Donkey20#24.11.2011 18:46
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Donkey20> Уважаемые специалисты по физике, особенно Татарин, большая просьба ответить на такой вопрос: существуют ли материалы в виде тонких пленок или пластинок, которые могут менять коэффициент пропускания или отражения под влиянием приложенного напряжения? Жидкие кристаллы обладают недостаточным быстродействием. Желательно, чтобы светопропускание или отражение менялось, как в ячейке Керра, но толщина пластинки была бы порядка миллиметров или долей миллиметра.
1-100пс на переключение?
НЯЗ, по быстродействию и универсальности ячейка Керра безальтернативна.

Для решения какой-то конкретной задачи можно ещё смотреть на MEMS (с временем, конечно, у них куда хуже) - массив микрозеркал или интерфереционная ячейка. У акустооптики на поверхностных волнах тоже может быть неплохое быстродейвие (но опять же - хуже, чем у Керра).
Полупроводники с квантовыми точками или управляемым экситонным поглощением - весьма хороши по времени, но это сложные и дорогие структуры с кучей ограничений по спектру и т.д.
Плёнки люминофоров и/или КТ в диэлектрике с прямым управлением спектра поглощения электрическим полем (ограничения по спектру - работают только на определённой длине волны).
Фотонные кристаллы (не только 3д, но и 2д и вообще брегговские фильтры) с пьезоэлектрическим материалом (ограничения по спектру).

Чисто теоретически можно назвать ещё кучу эффектов, на которых можно такое построить, но у всех, НЯЗ, будут куда сильнее ограничения либо по времени, либо по спектру, либо по изменению коэффициента пропускания. Уточнять задачу, ИМХО, нужно, чтобы исключить какие-то менее важные требования.

Но я более чем допускаю, что мой кругозор в этом вопросе ограничен, сам с огромным интересом почитаю, что ещё могут предложить люди.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121
Это сообщение редактировалось 24.11.2011 в 20:15
24.11.2011 22:41, Клапауций: +1: Давно пора плюсовать. За совращение мало... э, не то... за акустооптику, во!
EE Татарин #24.11.2011 19:25  @au#24.11.2011 19:04
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Умные окна - это жидкие кристаллы, электрохромы, материалы со сменой фазы и гальваника. Очень медленные вещи, с реакциями - от единиц мс до сотен с.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121
LT Bredonosec #24.11.2011 21:40  @Татарин#24.11.2011 19:25
+
-
edit
 

Bredonosec

аксакал
★★★☆

Татарин> Умные окна - это жидкие кристаллы, электрохромы, материалы со сменой фазы и гальваника. Очень медленные вещи, с реакциями - от единиц мс до сотен с.

а "хамелеоны" для сварщиков из чего сделаны?
 3.0.83.0.8
EE Татарин #24.11.2011 21:58  @Bredonosec#24.11.2011 21:40
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Bredonosec> а "хамелеоны" для сварщиков из чего сделаны?
ЖК.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121

Donkey20

втянувшийся

au> Smart glass - Wikipedia, the free encyclopedia
au> EControl – dimmbares Glas auf Knopfdruck
au> Soladigm

Уважаемый au, спасибо, кое-как перевел Транслейт-Яндексом, но, как отметил ув. Татарин, «Умные окна ….Очень медленные вещи, с реакциями - от единиц мс до сотен с», а я искал затвор с частотой не менее 100МГц
 9.09.0
IL Donkey20 #24.11.2011 22:19  @Татарин#24.11.2011 19:21
+
-
edit
 

Donkey20

втянувшийся

Татарин> 1) 1-100пс на переключение?
Татарин> НЯЗ, по быстродействию и универсальности ячейка Керра безальтернативна.
..............................................................................
Татарин> 2) Но я более чем допускаю, что мой кругозор в этом вопросе ограничен, 3) сам с огромным интересом почитаю, что ещё могут предложить люди.

Уважаемый Татарин, большое спасибо, не зря я на Вас надеялся, теперь постараюсь разобраться в приведенных эффектах (некоторые из них мне знакомы, а про другие раньше не слышал, напр., Полупроводники с квантовыми точками)
Ограничения по длине волны---это даже хорошо, мне нужно видимая или ближняя ИК область.

1) Не так быстро, хватит 10нс (100МГц)
2) "Это вряд ли"(с)
3 А мне бы в том, то есть разобраться
 9.09.0
+
-
edit
 
EE Татарин #25.11.2011 20:48  @Donkey20#24.11.2011 22:19
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Donkey20> Ограничения по длине волны---это даже хорошо, мне нужно видимая или ближняя ИК область.
Насколько должно быть широка полоса пропускания/отражения? в нанометрах? (чем шире полоса, чем универсальнее должен быть затвор - тем сложнее найти решение, конечно)
Какова характерная площадь активного элемента? квадратные микроны? милиметры? сантиметры? метры?
Типичная мощность излучения?

С такими частотами я всё-таки советую посмотреть на элементную базу электрооптических и/или оптических компутеров. В 80-е - 90-е там было сделано очень многое в области именно быстродействующих оптических ключей/затворов.
Причём, не только в теории много было сделано, были конкретные весьма эффективные решения (решения этой узкой задачи манипуляции светом).
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121
+
-
edit
 

NewPilot

опытный

собственно, по аналогии с ячейкой Керра существует и ячейка Поккельса, на линейном электрооптическом эффекте
а чем автора топика ячейка Керра не устраивает?
если надо потоньше, значит электрооптическую постоянную надо повыше
навскидку - гугли титанат бария (r51=820 пм/В) , SBN (r33=1340 пм/В), может еще ниобат калия (r42=380 пм/В) сгодится. Ну и самый распространенный - ниобат лития (r33=30 пм/В)
только надо смотреть какая ориентация осей тебе более удобна будет, а то (к примеру) r33 и r51 разной геометрии потребуют (взаимная ориентация кристалла, приложенного поля, и поляризации света)
можешь справочник какой или книжку скачать
на gen.lib.rus.ec вроде попадались книги по теме
Афтомат жжот! (с)Лукьяненко. Последний дозор.  3.6.243.6.24
Это сообщение редактировалось 25.11.2011 в 22:57
EE Татарин #26.11.2011 03:01  @NewPilot#25.11.2011 22:26
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
NewPilot> если надо потоньше, значит электрооптическую постоянную надо повыше
PZLT.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121
IL Donkey20 #26.11.2011 04:25  @Татарин#25.11.2011 20:48
+
-
edit
 

Donkey20

втянувшийся

Donkey20>> Ограничения по длине волны---это даже хорошо, мне нужно видимая или ближняя ИК область.
Татарин> Насколько должно быть широка полоса пропускания/отражения? в нанометрах? (чем шире полоса, чем универсальнее должен быть затвор - тем сложнее найти решение, конечно)
Татарин> Какова характерная площадь активного элемента? квадратные микроны? милиметры? сантиметры? метры?
Татарин> Типичная мощность излучения?
Татарин> С такими частотами я всё-таки советую посмотреть на элементную базу электрооптических и/или оптических компутеров. В 80-е - 90-е там было сделано очень многое в области именно быстродействующих оптических ключей/затворов.
Татарин> Причём, не только в теории много было сделано, были конкретные весьма эффективные решения (решения этой узкой задачи манипуляции светом).



Уважаемый Татарин, полоса пропускания, ИМХО, должна быть ок.100Мгц, с некоторым запасом для передачи видеосигнала. Характерная площадь aктивногo эл-та---ок. 10 х 10см
Мощность излучения---порядка десятков Вт
Про световые компьютеры знаю только, что они используют элементы интегральной оптики (про нее у меня есть немного в книжке), но там все элементы для поворота лучей, фильтры и др., но нет никакого преобразователя электрических сигналов в изменение параметров пропускания или отражения света.
Набросал картинку устройтства, для которого ищу материал, может быть, так будет понятно.
Прикреплённые файлы:
Laser11.png (скачать) [26,95 кбайт, 11 загрузок] [attach=252002]
 
 
 9.09.0

au

   
★★
Donkey20> Набросал картинку устройтства, для которого ищу материал, может быть, так будет понятно.

Похожая схема была задумана для smart dust. Она не точно такая как у вас на рисунке, но может будет интересно. Там тоже внешний лазер, но вместо большого зеркала угловой отражатель с MEMS актуатором, так что лазер и приёмник модулированного сигнала должны быть в одном месте. У них была задача экономить энергию и не было большого количества данных, так что их полоса не предельна. Таких отражателей в принципе может быть много в массиве, чтобы набрать нужную площадь апертуры.
http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/.../MOEMS99/MOEMS99.ppt
 3.5.63.5.6

Donkey20

втянувшийся

Donkey20>> Набросал картинку устройтства, для которого ищу материал, может быть, так будет понятно.
au> Похожая схема была задумана для smart dust. Она не точно такая как у вас на рисунке, но может будет интересно. Там тоже внешний лазер, но вместо большого зеркала угловой отражатель с MEMS актуатором, так что лазер и приёмник модулированного сигнала должны быть в одном месте. У них была задача экономить энергию и не было большого количества данных, так что их полоса не предельна. Таких отражателей в принципе может быть много в массиве, чтобы набрать нужную площадь апертуры.
au> http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/.../MOEMS99/MOEMS99.ppt

Уважаемый au, Вы совершенно правы, излучатель и приемник должны быть в одном месте, а вместо плоского зеркала должно быть ретрозеркало (катафот). В этом, собственно, и была суть предполагаемой заявки, для которой я искал материал. Однако, судя по приведенной ссылке, меня уже опередили. Схему, которую я привел, нарисовал из хитрости, чтобы не раскидывать раньше времени в открытом Интернете принцип действия.
Но сейчас, похоже, уже поздно. Или нет? К сожалению, с английским у меня плохо.
Насколько я понял (переводил Яндекс-транслейтом, и из Вашего постинга) , на ссылке предполагается не сплошное ретрозеркало, а набирание апертуры из отдельных маленьких уголков. Если я не ошибаюсь, то это разные идеи, и можно писать «Отличающийся тем….»
Как Вы полагаете, стоит ли возиться с этой идеей дальше, или она уже утратила новизну?
Кстати, а МЭМС-технология, Что такое пикопроекторы: технологии и виды — Статьи — mobi.ru с множеством микроскопических плоских зеркалец, поворачивающих на небольшой угол (только синхронно, а не в разные стороны, как в проекторе) и меняющих общую отражательную способность, будет ли обладать достаточным быстродействием?
 9.09.0
Это сообщение редактировалось 05.03.2014 в 02:41

au

   
★★
Donkey20> Но сейчас, похоже, уже поздно. Или нет?

Насколько я вижу, вся эта smart dust кончилась ничем. Они хотели сделать контупер с датчиками и связью в объёме порядка 1мм3 — не знаю зачем, похоже они сами не знали. В таком объёме у них связь получалась только в виде ретрорефлектора. Он у них был управляемый, т.к. мог изменять угол и так модулировать внешний луч.

Donkey20> Как Вы полагаете, стоит ли возиться с этой идеей дальше, или она уже утратила новизну?

Я не знаю какую задачу вы решаете, не могу толком ответить. Но смотрел на ваш рисунок и подумал, что если лазер у вас такой мощный, а сам объект автономный по питанию, может есть смысл не модулировать внешний луч, а использовать его как источник энергии, а передачу данных с объекта сделать на диодном лазере милливаттной мощности. Но не зная о чём речь, это лишь абстрактных обходной маневр вокруг проблемы модуляции отражения.
 3.5.63.5.6

au

   
★★
Donkey20> Кстати, а МЭМС-технология, Что такое пикопроекторы: технологии и виды — Статьи — mobi.ru с множеством микроскопических плоских зеркалец, поворачивающих на небольшой угол и меняющих общую отражательную способность, будет ли обладать достаточным быстродействием?

Может быть, но только если использовать матрицу как двухмерный модулятор, а не как один большой модулируемый пиксел. По сути это и получится видеопроектор — вполне реальное решение, ведь есть QR-коды, распознаваемые через камеру. Это будет динамический QR-код :) — такого ещё не видел.


QR-код — Википедия


QR-код
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация,
поиск
У этого термина существуют и другие значения, см. QR.
QR-код со ссылкой на эту страницу.


// Дальше —
ru.wikipedia.org
 
 3.5.63.5.6

pokos

аксакал

au> ...контупер с датчиками и связью в объёме порядка 1мм3 — не знаю зачем, похоже они сами не знали.
ЦРУ зато знало, а также ФБР и АНБ. Отличная вещь!
 6.06.0
EE Татарин #27.11.2011 23:19  @au#27.11.2011 16:37
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
au> Я не знаю какую задачу вы решаете, не могу толком ответить. Но смотрел на ваш рисунок и подумал, что если лазер у вас такой мощный, а сам объект автономный по питанию, может есть смысл не модулировать внешний луч, а использовать его как источник энергии, а передачу данных с объекта сделать на диодном лазере милливаттной мощности.
Я прихожу пока к тому же выводу.

По энергетике это будет безусловно выгоднее. Дело в том, что электрическое управление элементом такой площади - это как минимум перезарядка конденсатора соответсвующей ёмкости. На 100МГц это может быть той ещё технической проблемой: потребление обещает быть огромным (грубо, оно меняется как квадрат частоты).
Ну и драйвера всего этого дела, система охлаждения... всё это не выглядит простым.

И лазер безусловно дешевле/проще: уже известные серийные, коммерчески доступные элементы компонуются известным способом, нет необходимости налаживать выпуск малосерийного хайтека.
КПД преобразования "лазерный луч-электричество" может быть очень большим, до 90%, если лазер подобран под СБ (или наоборот). КПД ПП лазера тоже весьма велик.
Плюс появлется возможность двусторонней связи и больше возможностей по взаимному расположению лазера, устройства с камерой и приёмника.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121

Donkey20

втянувшийся

au> Может быть, но только если использовать матрицу как двухмерный модулятор, а не как один большой модулируемый пиксел. По сути это и получится видеопроектор — вполне реальное решение, ведь есть QR-коды, распознаваемые через камеру. Это будет динамический QR-код :) — такого ещё не видел.
au> QR-код — Википедия

Уважаемый au,вообще-то я хотел именно использовать матрицу с многими зеркалами, поворачивающимися синхронно, в качестве модулятора отраженного излучения. А если использовать ее как динамический QR-код, то мне что-то подсказывает, что дальность приема такого сигнала будет небольшой, хотя, возможно, я ошибаюсь.
 9.09.0
IL Donkey20 #28.11.2011 00:38  @Татарин#27.11.2011 23:19
+
-
edit
 

Donkey20

втянувшийся

Татарин> Я прихожу пока к тому же выводу.
Татарин> По энергетике это будет безусловно выгоднее. Дело в том, что электрическое управление элементом такой площади - это как минимум перезарядка конденсатора соответсвующей ёмкости. На 100МГц это может быть той ещё технической проблемой: потребление обещает быть огромным (грубо, оно меняется как квадрат частоты).
Татарин> Ну и драйвера всего этого дела, система охлаждения... всё это не выглядит простым.
Татарин> И лазер безусловно дешевле/проще: уже известные серийные, коммерчески доступные элементы компонуются известным способом, нет необходимости налаживать выпуск малосерийного хайтека.
Татарин> КПД преобразования "лазерный луч-электричество" может быть очень большим, до 90%, если лазер подобран под СБ (или наоборот). КПД ПП лазера тоже весьма велик.
Татарин> Плюс появлется возможность двусторонней связи и больше возможностей по взаимному расположению лазера, устройства с камерой и приёмника.

Уважаемый Татарин, неужели Вы подумали, что я предполагал поворачивать цельное зеркало 10 х 10см? Если и использовать такую пластину, то либо составную, либо гибкую (адаптивное зеркало), но это уже потом, в рамках развитя проекта, для увеличения дальности передачи и приема.

Налаживать выпуск малосерийного хайтека никоим образом не планируется, все элементы и материалы должны быть освоенными и серийными.

Здесь ув.au выложил ссылку на сходное устройство, видимо, мой приоритет отсутствует, и я помещаю схему, как это должно выглядеть. Смысл в том, чтобы большая часть аппаратуры находилась на земле, а на борту ДПЛА была только камера и отражатель.
Прикреплённые файлы:
Laser12.jpg (скачать) [140,79 кбайт, 22 загрузки] [attach=252228]
 
 
 9.09.0
EE Татарин #28.11.2011 02:34  @Donkey20#28.11.2011 00:38
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Donkey20> Уважаемый Татарин, неужели Вы подумали, что я предполагал поворачивать цельное зеркало 10 х 10см?
Нет, я просто начал прикидывать расход энергии на переключение.
Если переключение требует приложения электрического поля к какому-нибудь активному элементу, то этот элемент представляет собой ёмкость. На перезарядку ёмкости нужна энергия, которая пропорциональна квадрату частоты перезарядки. При суммарной площади элементов порядка квадратного дециметра и частотах в сотню МГц расход энергии может быть очень значительным - о чём я и сказал. Уж очень дорогой будет реализация этого принципа по энергии.
В абсолютном большинстве случаев модуляторы на такие частоты имеют совсем не такие площади (например, в оптокоммуникациях это доли мм2), и наоборот - модуляторы с такой площадью имеют совсем не те частоты (например, в дисплеях всех видов это сотни герц-килогерцы).

Donkey20> Налаживать выпуск малосерийного хайтека никоим образом не планируется, все элементы и материалы должны быть освоенными и серийными.
Тогда лучше всего действительно принимать энергию через свет (что уже делается) и отдавать информацию светом (что чуть сложнее, но тоже вполне реально, тем более, что наводить придётся что так, что этак; разница лишь в том, что маленький лазер легче наводить и легче разместить на БПЛА с точки зрения аэродинамики).
Заодно (что тоже немаловажно) можно избавиться от сильных помех передающего канала, который всё равно будет отражаться, рассеиваться в атмосфере, отражающих поверхностях и т.п.
Просто выбрав для обратного канала другую длину волны.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121

au

   
★★
Donkey20> Здесь ув.au выложил ссылку на сходное устройство, видимо, мой приоритет отсутствует

Ну, на патент приоритета вполне хватит — для этого даже небольших отличий обычно достаточно.

> Смысл в том, (чтобы большая часть аппаратуры находилась на земле,)1 а (на борту ДПЛА была только камера и отражатель.)2

Если мощный лазер на земле, то первая часть задачи решается. Вторая — не такая строгая, насколько я понимаю смысл.
У ДПЛА явно есть свой генератор, так что питать от мощного лазера уже не требуется. Передача с ДПЛА лучше всего делается слабым лазером — до ватта хватит за глаза. Остаётся лишь обеспечить наведение на наземный терминал. Это можно сделать с помощью маяка на наземном терминале и простой камеры на борту ДПЛА. Камера и передающий лазер могут быть на одном приводе. А можно и ещё проще: у ДПЛА есть спутниковая навигация, у наземного терминала есть спутниковая навигация, высота ДПЛА известна — на наземном терминале можно посчитать углы наведения лазера и передать на ДПЛА.
 3.5.63.5.6
EE Татарин #28.11.2011 10:37  @au#28.11.2011 08:18
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
au> У ДПЛА явно есть свой генератор, так что питать от мощного лазера уже не требуется.
:) Тут мужики недавно от лазера двигатели БПЛА запитали. :) Так что даже на полуваттный передатчик как-нибудь наскрести энергетики можно.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  15.0.874.12115.0.874.121
RU pokos #28.11.2011 10:57  @Татарин#27.11.2011 23:19
+
-
edit
 

pokos

аксакал

Татарин> И лазер безусловно дешевле/проще:...
Ещё проще и дешевле простой передатчик диапазона ДМВ. И КПД у него куда больше, чем у лазера.
 6.06.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru