DE2411015C3

DE2411015C3 - Elektrooptisches Bereichsverschiebungselement

Info

Publication number: DE2411015C3
Application number: DE2411015A
Authority: DE
Inventors: Akio Kokubunji Tokio Kumada (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1980-04-24
Also published as: NL164394B; JPS5240872B2; US3953109A; DE2411015A1; NL7403128A; DE2411015B2; JPS49115614A; NL164394C

Description

1. die auf der anderen der c-flächenparallelen Oberflächen aufgebrachte Elektrode auf dem Potential Null und die auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen aufgebrachten Elektroden untereinander auf dem gleichen Potential gehalten werden, welches bis auf einen Wert zur Erzielung eines Zustandes gleichförmiger spontaner Polarisation im Verschiebungsbereich gebracht wird, daß

2. daran anschließend zur Bewegung einer Bercichswand mit dem einen der Keimbereichu als Quelle in und durch den Verschiebungsbereich die auf dem einen der Keimbereiche aufgebrachte Elektrode und die auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachte Elektrode auf einem gleichen Potential umgekehrter Polarität, und die auf dem anderen der Keimbereiche aufgebrachte Elektrode und die auf der anderen der c-flächenparallelen Oberflächen aufgebrachte Elektrode auf dem Potential Null gehalten werden, daß

). daran anschließend zur Absorption der Bereichswand im anderen der Keimbereiche mit (lii'scm als Senke die auf dem anderen der

Keimbereiche aufgebrachte Elektrode auf das Potential der auf dem einen der Keimbereiche und auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachten Elektroden gebracht wird, und daß

4. daran anschließend die Verfahrensschritte 2 und 3 unter Umkehrung der Polar'ät der Potentiale gegenüber den zuvor durchgeführten Verfahrensschritten 2 und 3, ggf. mehrmals, wiederholt werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Bereichsverschiebungselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem zur Herstellung der Elektroden transparente Elektrodenschichten auf die c-flächenparallelen Oberflächen aufgebracht werden dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der drei Elektroden auf der einen der beiden c-flächenparallelen Oberflächen für jeden Keimbereich von diesem weg zur Mitte des Elements hin versetzt, ein parallel zur [lT0]-Richtung auf einer (OOl)-Ebene verlaufender Metallstreifen vor dem Aufbringen der Elektrodenschicht aufgebracht wird und daß die Metallstreifen zur Entfernung der über ihnen aufgebrachten Teile der Elektrodenschicht durch Ätzen entfernt werden.

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Bereichsverschiebungselement aus einem parallel zur c-Fläche geschnittenen Einkristallplättchen eines irregulären Ferroelektrikums mit (I IO)-Seitenflächen, mit einem (! !(^-begrenzten Verschiebungsbereich und zwei an gegenüberliegenden Seitenflächen des Verschiebungsbereichs liegenden Keimbereichen hiit einer Mehrbercichsstruktur, in der Bereiche abwechselnder Polarität durch (MO)-Ebenen getrennt sind, mit einer auf der einen der c-flächcnparallelen Oberflächen auf dem Vcrschiebungsbereich aufgebrachten lichtdurchlässigen Elektrode und einer auf der anderen der c-flächcnparallelen Oberflächen, die Keimbereichc und den Vcrschiebungsbereich überdeckend aufgebrachten lichtdurchlässigen Elektrode.

Unter Bereichsverschiebung in ferroclektrischcn Kristallen versieht man das Wachsen eines einheitlich polarisierten Krislallbereichs auf Kosten eines angrenzenden, entgegengesetzt polarisierlen Kristallbcrcichs, also eine Erscheinung, die auf eine Polarisalionsumkchr zurückzuführen ist.

Unter einem irregulären Ferroclcktrikum wird ein ferroelektrischer Stoff verstanden, dessen spontane mechanische Verspannung aus einer Orientierung in die andere nach Maßgabe des Polarisationszusiandcs umklappt.

Eine Reihe von Kristallen, die zu den Punktgruppcn mm2, 2, m und 2/m gehören, sind den irregulären l-erroelektrika zuzuordnen. Als Beispiele irregulärer ferroelektrischer Kristalle mit der Punktgruppc mrn2 seien die folgenden genannt: KI !2PO₄, Gd^MoO₄)) oder Boracit. Als Beispiele irregulärer ferroelektrischer Kristalleder Punktgruppe 2-11 seien genannt:Scigneltc-SaI/. (Kaliumnatriumliii dattellaliydral). Ammonium cadmiumsulfat oder Methylammoniiimaluminiumsulfatdodekahydnit.

24 Π 015

Die genannten Beispiele zeigen, daß die unter die Gruppe der irregulären Ferroeleklrika zu subsumierenden Kristalle optisch biaxiale doppelbrechende Kristalle sind. In den irregulären ferroelektrischen Kristallen geht die Polarisationsumkehr mit einer Umorientierung der kristallographischen Achsen einher. In einem Gd^MoOi^-Einkristall fälli die ferroelektrische Achse beispielsweise mit der kristallographischen c-Achse zusammen. Die spon.tane Polarisation erfolgt je nach Polarität parallel zur c-Achse in entgegengesetzten Richtungen. Wenn also an einen Gadoliniummolybdateinkristall eine über der Schwellenspannung der Polarisationsumkehr lieger.de Spannung angelegt wird, klappt die Polarisation entsprechend der Poiarität der angelegten Spannung um. Gleichzeitig führt dieses Umklappen der Polarität zu einer Veränderung im Kristall, die einer Vertauschung der a- und der ö-Achse entspricht. Dadurch ändern sich auch die Doppelbrechungseigenschaften des Kristalls.

Die beschriebenen feldabhängigen Eigenschaften der irregulären ferroelektrischen Kristalle können nur Herstellung bistabiler optischer Schaltelemente verwendet werden, wenn man eine gesteuerte Bereichsverschiebung durchzuführen in der Lage ist.

Die Erfinder hatten im Rahmen ihrer Versuche zur gesteuerten Bereichsverschiebung in ferroelektrischen Kristallen bereits Versuche mit einem parallel zur c-Fläche geschnittenen irregulären ferroelektrischen Kristallplättchen unternommen. In diesem Plättchen waren einheitlich polarisierte Bereiche entgegengesetzter Polarität so in einander gegenüberliegenden Seitenbereichen des Plättchens angebracht worden, daß der Mittelbereich des Plättchens als Schaltbereich bzw. Bereichsverschiebungsregion zur Verfügung stand. Die beiden Randregionen, die Quellregionen bzw. Keimbereiche für die Bereichserzeugung, lagen durch die Verschiebungsregion voneinander in [110]-Richtung getrennt und erstreckten sich in dieser Richtung in die Breite. Über und unter der Verschiebungsregion waren auf der c-Oberfläche des Kristallplättchens Steuerelektroden aufgebracht.

Die Bereichswand, also die Phasengrenzfläche zwischen dem positiv polarisierten Kristallbereich und dem negativ polarisierten Kristallbereich kann dann im Kristallplältchen nach Maßgabe des angelegten äußeren elektrischen Feldes mit einer bestimmten Geschwindigkeit verschoben werden. Durch den Schnitt des Kristallplättchcns und die Konfiguration der Quellregionen an den Seiten des Plättchens wird erreicht, daß die Bereichswand vollkommen eben ist, da sie nämlich stets in einer (I IO)-Ebene des Kristalls liegt. Das Plättchen selbst ist ein parallel zu den c-Flächen und mit [110]- sowie [110]-Kanten geschnittenes Parallelepiped. Die Bereichswind steht also parallel zur Seitenfläche des Kristallplättchens. Die Bereichswand wandert im Kristallplättchen senkrecht zur Richtung des angelegten äußeren Feldes. Diese Verschiebung der Bereichswand bzw. der Bereiche kann mit dem Öffnen und Schließen einer Schiebetür verglichen werden.

In den beschriebenen früheren Versuchsstruktiiren der Erfinder waren die Quellrcgioncn konjugierte Bereiche, d. h. Bereiche mit entgegengesetzter Polarität. Da die Stcucrspannungselcklrodcn dieser Elemente nur über der Vcrschicbungsrcgion auf das Kristallplättchen aufgebracht waren, blieben die Quellrcgioncn also feldfrui. Sic blieben dadurch als konjugierte Bereiche stabil fixiert, und zwar unabhängig von der Polarität der Vcrschicbiingsregion. Ein solcher Zustand, also das Vorhandensein fester Quellregionen bzw. Keimbereiche, ist zur Erzeugung einer ruhigen und gleichmäßigen Bereichsverschiebung unbedingt erforderlich. Strukturen, die keine Quellregionen aufweisen und sowohl auf der gesamten oberen Fläche als auch der gesamten unteren Fläche des Plättchens mit Elektroden überzogen sind, neigen beim Betrieb mit Wechselspannungen zur Ausbildung von Rissen und Brüchen.

Bei dem beschriebenen Bereichsverschiebungselement besteht, da die Keimbereiche entgegengesetzt aber in sich einheitlich polarisiert sind, ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Polarität der an die Steuerelektroden angelegten Spannung und der Wanderrichtung der Bereichsgrenze. Dies bedeutet, daß die

Ij Bereichsgrenze jeweils unter Umkehr der Steuerspannung den Verschiebungsbereich nur zwischen den Keimbereichen hin- und herpendelnd durchlaufen kann, niemals aber zweimal hintereinander in der gleichen Richtung.

Das beschriebene Bereichsverschicüungselement hat daneben den Nachteil, unter dem Einfluß parasitärer Spannungen, die sich infolge etwa von Feuchtigkeit auch über den zumindest auf der einen Seite des Kristallplättchens an sich elektrodenfreien Keimberei- > chen aur.üilden können, nicht besonders stabil zu sein.

Als Weiterentwicklung wurde dann ein Bereichsverschiebungselement der eingangs genannten Art bekannt (französische Patentanmeldung 21 43 889). Bei ihm sind die Keimbereiche nicht homogen polarisiert, sondern

«ι bilden eine Mehrbereichsstruktur, in der Bereiche abwechselnder Polarität durch (IIO)-Ebenen getrennt sind. Die Bereiche abwechselnder Polarität sind durch mechanische Spannungen im Kristailplättchen erzeugt, die mit Hilfe chemischer Veränderungen an der

j") Oberfläche desselben gewonnen werden. Da die Keimbereiche nicht mehr homogen polarisiert sind, besteht bei einem solchen Bereichsverschiebungselement kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Laufrichtung der Bereichsgrenze und der Polarität der

-tu angelegten Spannung. Es ist möglich, daß sich, nachdem eint· Bereichswand den Verschiebungsbereich etwa von links nach rechts durchlaufen hat, unter Umkehr der Polarität der Spannung wiederum eine Beroichswand vom linken Keimbereich löst und den Verschiebungsbe-

r. reich abermals von links nach rechts durchläuft. Da jedoch keiner der Keimbereiche gegenüber dem anderen bevorzugt ist, hängt es von Zufälligkeiten ab, von welchem Keimbereich aus die Bereichsgrenze durch den Verschiebungsbereich läuft. Eine bestimmte

■>o Richtung läßt sich nicht festlegen.

Für viele Anwendungsfälle ist ein solches Bereichsverschiebungselement ausreichend, da es nur darum grht, .inter Ausnutzung der durch die Bereichsverschiebung geänderten optischen Doppelbrechungseigen-

v. schäften des Kristailplättchens bei Durchstralnlung mit polarisiertem Licht aus Hell Dunkel zu machen und umgekehrt. Dies gilt beispielsweise, wenn derartige Kristallplättchen zum Aufbau einer elektrooptischen Anzeigetafel verwendet werden.

w) In anderen Fallen ist es jedoch aus ästhetischen oder technischen Gründen wünschenswert, wenn ciie Bcrcichswand. den Verschiebungsbereich stets in der gleichen oder einer frei wählbaren Richtung durchläuft. So is ι es beispielweise unerwünscht, wenn bei

τι. Verwendung des Bereichsverschiebungsclements zum Ausblenden eines proji/.icrtcn Diapositivs die Hcll-Dunkcllinic das Diapositiv mit statistischer Wahrscheinlichkeit einmal von der einer: und einmal von der anderen

Seite her durchläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein clcktrooptisches Bereichsverschiebungselement zu schaffen, das eine freie Wahl der Wandvcrschicbungsrichtiing zuläUt.

Diese Aufgabe wird mit einem elektrooptischen Bereichsverschiebungselement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen unter Einhaltung eines Spalts zu der auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachten Elektrode auf den Keimbereichen jeweils eine Elektrode aufgebracht ist. Durch die auch die Mehrbcrcichsstrukiur überdeckenden Elektroden ist es möglich, beim Betrieb des Bereichsverschiebungselementsdem einen Keimbcreich den Vorzug gegenüber dem anderen zu geben, so daß auf diese Weise die Grenzfläche immer von diesem bevorzugten Keimbereich aus wegwandert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung üueidecKtrn uic aiii uci'i rfcCiiViuci'ciCncri «üiijicbrachten Elektroden einen Randstreifen des Verschiebungsbereichs. Das Einkristallplättchen ist vorzugsweise ein Gd^MoO^rKristallplättchen oder ein Tb^MoO^i-Kristallplättchen.

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines elektrooptischen Bereichsverschicbungselements mit dem genannten Aufbau zur aufeinanderfolgenden Ausdehnung jeweils eines einheitlich orientierten Kristallbcieichs mit von Mal zu Mal wechselnder Orientierung in stets gleicher Richtung von dem einen der Keimbereiche über den Verschiebungsbereich hinweg zu dem anderen der Keimbereichc werden

1. die auf der anderen der c-flächenparallelen Oberflächen aufgebrachte Elektrode auf dem Potential Null und die auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen aufgebrachten Elektroden untereinander auf dem gleichen Potential gehalten, welches bis auf einen Wert zur Erzielung eines Zustandes gleichförmiger spontaner Polarisation im Verschiebungsbereich gebracht wird, werden

2. daran anschließend zur Bewegung einer Bereichs-

IVJUl l*V\_ltttL/\_l V_lt_l

und durch den Verschiebungsbereich die auf dem einen der Keimbereiche aufgebrachte Elektrode und die auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachte Elektrode auf einem gleichen Potential umgekehrter Polarität, und die auf dem anderen der Keimbereiche aufgebrachte Elektrode und die auf der anderen der c-flächenparallelen Oberflächen aufgebrachte Elektrode auf dem Potential Null gehalten, wird

3. daran anschließend zur Absorption der Bereichswand im anderen der Keimbereiche mit diesem als Senke die auf dem anderen der Keimbereiche aufgebrachte Elektrode auf das Potential der auf " dem einen der Keimbereiche und auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachten Elektroden gebracht, und werden

4. daran anschließend die Verfahrensschritte 2 und 3 ^b0 unter Umkehrung der Polarität der Potentiale gegenüber den zuvor durchgeführten Verfahrensschritten 2 und 3. gegebenenfalls mehrmals, wiederholt.

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Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Bereichsverschiebungselements obigen Aufbaus, bei weichem zur Herstellung der Elektroden transparente Klektrodcnschichten auf die r-flüchenparallclen Oberflächen aufgebracht werden, wird zur Ausbildung der drei Elektroden auf der einen der beiden c-flächenparallelen Oberflächen für jeden Keimbereich von diesem weg zur Mitte des Elements hin versetzt, ein parallel zur [1 lOj-Richlung auf einer (OOI)-Ebcne verlaufender Metallstreifen vor dem Aufbringen der Elektrodenschichl aufgebracht und werden die Metallstreifen zur Entfernung der über ihnen aufgebrachten Teile der Klcktrodcnschieht durch Ätzen entfernt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt bzw. zeigen

F i g. 1 ein Verschiebungselement mit konjugierten, Quellregionen bzw. Keimbereichen homogener Polarität, jedoch ohne Keimbereichselektroden, Γ i g. 2 die UiitOräCiiC cifiC.i VcrSCrtiCL/iifigSC'CmCriiS

mit Mehrbereichs-Quellregionen.

F i g. 3 in perspektivischer Darstellung ein Ausfiihrungsbeispiel des Bcrcichsverschiebungsclements gc maß der Erfindung,

Fig. 4a einen Längsschnitt durch einen Farbmodulator einer mit einem Linsensystem ausgerüsteten Videokamera unter Verwendung des Elements gemäü der Erfindung,

F ig. j einen Schnitt nach I Vfr-I Vfoin Fi g. 4a.

F i g. 5 ein Blockschaltbild für einen Treiber für den in den F i g. 4a und 4b gezeigten Modulator,

F i g. 6a bis fic das Phasenspeklrum für den in I" i g. 4 gezeigten Modulator für einen Puiszyklus.

F i g. 7 eine Ausblendvorrichtung auf der Basis des Elements der Erfindung für einen Diapositivprojektor und

Fig. 8a und Fig. 8b das Spannungspasenspektrum der Spannungsimpulsc zum Betrieb der in Fig. 7 gezeigten Abblendvorrichtung.

Obwohl, wie eingangs bereits erwähnt, die Erfindung mit beliebigen irregulären Ferroelektrika realisiert werden kann, ist aus Gründen der vereinfachten Darstellung die folgende Beschreibung auf die Verwendung von Gd₂(MoO₄)J abgestellt. Die Erfindung ist deshalb jedoch nicht auf die Verwendung von Gadoliniummolybdatkristallen beschränkt, sondern kann in entsprechender Weise auch auf andere irreguläre Ferroelektrika angewendet werden.

Wie bereits dargestellt, besteht das Bereichsverschiebungselement der Erfindung im wesentlichen aus einem irregulären ferroelektrischen c-Plättchen. in dem Mehrbereichsregionen durch Erzeugen Fixierter Gitte .pannungen erzeugt worden sind. Diese Mehrbereichsregionen sind unabhängig und getrennt voneinander ausgebildet. Sie liegen benachbart nebeneinander, und zwar mindestens zwei von ihnen auf je einem von zwei einander gegenüberliegenden (110)-Endbereichen eines Bereichsverschiebungselementes.

Auf beiden c-Oberflächen des Kristallplättchens sind transparente Elektroden aufgebracht Auf einer der beiden c-Oberflächen (im folgenden »Vorderseite«) sind drei Elektroden bzw. Elektrodenbereiche ausgebildet. Die eine dieser drei Elektroden auf der Vorderseite des Kristallplättchens bedeckt den Verschiebungsbereich. Die beiden anderen Elektroden der Vorderseite sind einander gegenüberliegend im Bereich zweier einander gegenüberliegender [iTO]-Kanten der vorderen c-Oberflächen des Kristallplättchens angeordnet. Jede dieser Elektroden ist von derjenigen auf dem Verschiebungsbereich um einen gegebenen Abstand entfernt. Auf der

gegenüberliegenden rüekwiirligcn c-Obcrflächc ist eine transparente Elektrode ills Überzug auf die Bereichs verschiebungsrcgion in der c-Ebene angeordnet.

IJic Innenkanten der beiden seitlichen Elektroden iiuf der Vorderseite des Kristallplättchcns ragen vorzugsweise um einen bestimmten Abstand über die Quell.-.gion hinaus in den Verschiebungsbereich hinein. Die dritte Elektrode bedeckt den zwischen diesen beiden Elektroden verbleibenden Bereich der vorderen c· Oberfläche unter Wahrung eines im Einzelfall vom Fachmann ohne weiteres bestimmbaren Mindeslclektrodenabstandes. Auch bei dieser Ausbildung ist die rückwärtige r-Obcrflächc auf der gesamten c-Fläche der Bercichsvcrschiebungsrcgion mit einer transparenten filektrode überzogen.

In Fig. I ist ein quadcrförmiges Gd^MoO₄))-Einkristallplättchen gezeigt, das parallel zur c-Fläche und

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.^t-IIIM *.V_IU Ufl/.U Ml [t IVj- UIIU ^t I \J y t \ IK. I I t1 H Ig gV.1l.[[tlMl<.ll wurde. Die c-Flächen sind mit durchsichtigen Elektroden bedeckt. Die Bereichswand I ist durch eine unterbrochene Linie dargestellt. Auf einer der beiden c-Flächen wurden nach Erzeugung konjugierter einheit lieh polarisierter Kristallrandberciche 5 und 6 parallel zur Bereiehswand I verlaufende Randstreifen der Filektrode entfernt. Dadurch entstehen konjugierte Bereichsqucllregioncn 5 und 6 und eine dazwischen liegende Bercichsvcrschiebungsregion 2. Der Bereich 3 links der in der Verschiebungsregion 2 nach rechts oder links verschiebbaren Wand 1 ist positiv polarisiert, wäh'.nd der auf der anderen Seite der Wand in der Verschiebungsregion 2 liegende Bereich 4 negativ polarisiert ist. Beim Anlegen einer positiven äußeren Spannung an die Verschiebungsregion wächst in dieser der positive Bereich. Die Wand 1 wird also nach rechts in den negativen Bereich 4 hinein verschoben. Beim Anlegen einer negativen Spannung an die Elektroden wächst der negative Bereich 4 und die Bereiehswand I wird in den positiv polarisierten Bereich 3 hinein, also nach links, verschoben.

Wenn also, wie in der in Fi g. I gezeigten Struktur der linke Bereich positiv und der rechte Bereich negativ ist, wird durch Anlegen einer positiven äußeren Spannung an die Elektroden die Wand nach rechts verschoben, während sie durch Anlegen einer negativen äußeren Spannung an die Elektroden nach links verschoben wird. Die Verschiebungsrichtung der Wand hängt also mit anderen Worten von der Polarität der Bereichsquellregionen zu beiden Seiten der Wand ab. In dem in Fig. 1 gezeigten Bereichsverschiebungselement sind im Kristallplättchen zu beiden Seiten der Verschiebungsregion 2 Bereichsquellregionen 5 und 6 ausgebildet. Die Quellregionen sind entgegengesetzt polarisiert, also zueinander konjugiert. Auf der Vorderseite des Kristallplättchens sind die Quellregionen von keiner Elektrode bedeckt. Dadurch bleibt die Polarisierung dieser Quellregionen unabhängig vom Polaritätswechsel der an die Steuerelektroden angelegten Steuerspannung erhalten. Dies ist eine für eine gleichmäßige und störungsfreie Wandverschiebung notwendige Bedingung.

Beispiel I

Ein Gd2(MoOi)3-Einkristall wird senkrecht zur kristallographischen c-Achse zu Scheibchen geschnitten. Die so erhaltenen Scheibchen werden zu quadratischen Plättchen mit 20 mm Kantenlänge zurechtgeschnitten. Die c-Oberflächen des so erhaltenen quadratischen Plättchens sind durch [HO]- und [llO]-Kanten begrenzt. Die Plättchen werden auf beiden c'-Obcrflä-( hen optisch eben poliert. Das fertiggestellte Kristallplättchen hat eine Dicke von etwa 200 μηι.

Auf eine der beiden el lachen werden parallel zu zwei gegenüberliegenden Kanten verlaufende l.il'Slrcifen aufgedampft, und zwar ic 2 Streifen auf jeder Seite, leder der Streifen ist 0.5 mm breit und etwa 2 μηι dick. Der Abstand zwischen den Streifen je eines Paares beträgt I mm.

Die so bedampfte Struktur wird im elektrischen Ofen auf 500 C erhitzt. Die gesamte Oberfläche ties Plättchens wird dann in einer Dicke von etwa 4000 A mit einer im wesentlichen SnCU enthaltenden Lösung besprüht (unter dem llandelsnamen NESA erhältlich). Die aufgesprühte Lösung bildet in der Wärme eine durchsichtige Dünnschichtelcktrode auf der Kristalloberfläche, deren Transparenz größer als 95% und

H f\ #*i> W^ i> I ΛΛ L· ί Pf C Γ* 9Λ Λ f"

r \f\ {\ ftf 'ϊ η Ft 11^ I lll*lf

100 Ohm ist.

Bei der Bildung der Elektrode reagieren die LiF-Aufdampfschichten mit dem Gadoliniummolybdat.

Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde das Kristallplättchen gründlich mit Wasser gewaschen. Dabei wurde das nicht umgesetzte überschüssige LiF zusammen mit dem auf diesen Schichten liegenden Elektrodenmaterial entfernt. Die erhaltene durchsichtige Elektrode überbrückt also nicht die Streifcnbereichc, aus denen das überschüssige aufgedampfte LiF abgewaschen worden ist.

Durch die Temperung haben sich unter den Aufdampfschichten an der Kristalloberfläche LiGd(MoOj)2-Schichten gebildet. Durch die Ausbildung dieser Schichten werden in dem Kristallplättchen mechanische Gitterspannungen erzeugt. Um diesen mechanischen Spannungen im Kristallplättchen entgegenzuwirken, bilden sich in diesen schmalen Streifenbereichen 5 und 6. und nur in diesen, bereits bei Zimmertemperatur Mehrbereichsstrukturen aus.

Die so erzeugten fixierten Mehrbereichsstrukturen bilden die Bereichsquellregionen, die ein ruhiges und gleichmäßiges Verschieben der Wand ermöglichen.

Wie in der F ι g. 2 dargestellt ist. sind die streilenlörmigen Quellregionen 5i und 52 bzw. 6i und 62 an zwei einander gegenüberliegenden [110]-Kantenbereichen des Verschiebungsbereichs 2 angeordnet. Der Abstand zwischen 5, und 52 bzw. 61 und 62 beträgt je 1 mm. Die in der Mitte liegende Verschiebungsregion 2 ist 16 mm breit und 20 mm lang. Die gesamte c-Oberfläche, also die 16 χ 20 mm² der Verschiebungsregion 2 sind mit der durchsichtigen Elektrode bedeckt.

Auf der gegenüberliegenden c-Oberfläche des Kristallplättchens, der »Vorderseite«, werden anschließend streifenförmige Aluminiumschichten 7 und 8 aufgebracht. Jeder dieser Aluminiumstreifen ist 100 μπι breit. Die Streifen werden in der Verschiebungsregion 2,5 mm entfernt von zwei [lT0]-Bereichen aufgebracht. Diese Streifen 7 und 8 verlaufen parallel zu den Quellregionen 5 und 6.

Die mit den Aluminiumschichten versehene Probe wird dann im elektrischen Ofen auf 500⁰C erhitzt. Die mit den streifenförmigen Aluminiumschichten versehene vordere c-Oberfläche des Kristallplättchens wird insgesamt mit der SnCU-Elektrodenlösung besprüht, so daß sich auf der gesamten Fläche die durchsichtige Elektrode bildet. Nach dem Abkühlen wird das Kristallplättchen in eine 0,1 n-NaOH-Lösung getaucht. Dadurch werden die Aluminiumschichten und mit diesen die auf ihnen ausgebildeten Elektrodenbereiche

abgelöst und entfcrnl. Dabei wird das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung mit den durchsichtigen Vorderseitenelektroden 9, !0 und 11 erhalten.

Anschließend wird das gesamte Element gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die durchsichtige Elektrode 2n auf der Verschiebungsregion 2 und die durchsichtige! Elektroden 9 bis 11 werden mit Anschlüssen versehen. Diese Anschlußdrähte werden mit einer Spannlingsquelle verbunden. Das so erhaltene Bereichsverschiebungselcment weist die in F i g. 3 gezeigte Struktur auf.

In dem zuvor beschriebenen Beispiel sind zu jeder Seite der Verschiebungsregion je zwei streifenförmig^- Mehrbereichsregionen angeordnet. Mit gleichem Erfolg können jedoch auch Elemente hergestellt und betrieben werden, die stall dessen zu jeder Seite der Verschiebungsregion nur eine Mchrbcrcichsrcgion oder drei oder mehr MehrbereichsrcKioncn aufweisen.

In dem so hergestellten Bercichsverschicbungselemcni können die Bereiche so gegeneinander verschoben werden, daß jeweils nur eine ihrer Wände in jeweils eine vorgegebene Richtung läuft, !-!in Verfahren zum Betrieb dieses Elementes ist im folgenden Beispiel beschrieben.

IJ e i s ρ i e I 2

Es wird ein Bcreichsverschiebungselemeni der in F i g. 3 gezeigten Struktur verwendet.

(1) Die ,ml der Rückseite des Elements die gesamte Verschiebungsregion bedeckende durchsichtige Elektrode 2n wird auf Nullpotential gelegt. Die Elektrode 9 auf der ersten Bereichsqucllregion (im folgenden erste Quellenelektrode), die Elektrode 11 auf der zweiten Bcreichsquellregion (im folgenden zweite Quellenelektrode) und die Elektrode 10 auf der Oberfläche der Verschiebtingsregion (im folgenden Steuerelektrode) zwischen den beiden Qucllcnclektroden werden zunächst auf gleiches Potenlial gebracht.

Anschließend wird eine positive (oder negative) allmählich gesteigerte Gleichspannung angelegt. Dadurch wird die Verscniebungsregion des F.icmentes mit entsprechender Polarität einheitlich spontan polarisiert.

(2) Im Anschluß an die zuvor beschriebene Verfahrensstufe (I) wird die Bereichswand des Elementes in folgender Weise auf die erste oder zweite Quell^gion zu verschoben: Die Quellenelektrode auf der Quellregion, von der aus die Wand gestartet werden soll (im folgenden »Quellenelektrode« im engeren Sinne) und die Elektrode auf der Quellregion auf der Seite, auf der die Wand absorbiert wird (im folgenden »Senkenelektrode«) werden auf gleichem Potential gehalten. Die vordere und rückwärtige Steuerelektrode 10, 2o werden auf Nullpotential gelegt. Dadurch wächst ein negativer Bereich (bei umgekehrter Polung positiver Bereich) von der Quelle in die Verschiebungsregion hinein. Die Wand 1 wandert also aus der Quelle heraus in die Verschiebungsregion hinein, durch diese hindurch und wird unter dem Spalt 8 (bzw. 7) zwischen der vorderen Steuerelektrode und der Senkenelektrode blockiert.

(3) Wenn man dann anschließend die vordere Steuerelektrode 10 auf das gleiche Potential wie die Senkenelektrode bringt, wird die blockif ne Wand freigegeben und in der Mehrbereichsregion der Se-ike absorbiert.

Anschließend wird in der gleichen wie zuvor beschriebenen Reihenfolge der Verfahrensslufen (1), (2) und (3) eine umgekehrte Spannungsfolge an das Element angelegt, wobei die Polentialbczichungcn der Elektroden untereinander nicht geändert werden. Durch periodisches Wiederholen dieser Betriebsweisen kann die Wand 1 stets und aufeinanderfolgend von der Quelle zur Senke verschoben werden.

Die Quellregionen, also Quelle und Senke, dieses Elementes enthalten spannungsinduzierti.· Mchrbcrcichs- bzw. Polybereichsstrukturen. Durch Wiederholen der zuvor beschriebenen Verschiebungsoperationen nimmt die Anzahl der Bereiche in den Polybereichsrcgionen ab. Dadurch nimmt in diesen Bereichen die mechanische Spanniingsencrgie zu. Zum Abbau dieser Gitlcrspannungcn tritt eine Regeneration der Mchrbcreichsstruktur ein. In einem solchen Element könne,) also beliebig oft Wände erzeugt und von der Quelle zur Senke verschoben werden.

Das Berciehsverschiebungselement der Erfindung kann zum Aufbau eines Farbmodulators in Videokameras mit einem Linsensystem verwendet werden. In einem solchen Modulator werden die Farbteilbildcr aufeinanderfolgend durchgelassen. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Farbmodulators und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind im folgenden Beispiel 3 beschrieben.

in Beispiel 3

In den Beispielen 1 und 2 wurde die Grundstruktur des Bereichsverschiebungsclcmentcs der Erfindung und seine Betriebsweise beschrieben. In diesem Beispiel 3 ist

π eine praktische Anwendungsform des in den Beispielen I und 2 beschriebenen Elementes dargestellt.

Es wurden zwei quadratische Gd^MoO^j-Einkristallplättchen parallel zur t-Fläche ausgeschnitten. Die Plättchen wurden optisch poliert. Von den fertigen

tu Plättchen hatte eines eine Dicke von 2IC^m,das andere eine Dicke von 195 μηι. Die c-Flächen dt,- Plättchen

Willen UUlUIl

Kanlenlänge der quadratischen Plättchen betrug einheitlich 20 mm. Auf eine der c-Oberflächeri (»Rücksci-

4i te«) wurden an gegenüberliegenden Kantenbercichen je zwei streifenförmige LiF-Schichten aufgebracht. Jede dieser Schichten war 0,5 mm breit und etwa 2 μιτι dick. Der Abstand zwischen zwei dieser streil'enförmigen Schichten jedes Schichtenpaares betrug I mm. Die

-><> streifenförmigen Schichten, die durch Aufdampfen aufgebracht wurden, verlaufen parallel zu gegenüberliegenden Kanten des Kristallplättchens über die gesamte Länge des Kristalls; sie sind also je 20 mm lang. Die so erhaltene Struktur wird im elektrischen Ofen auf etwa

>5 500⁰C erwärmt Anschließend wird die SnCI₄-Elektrodenlösung (NESA) auf die gesamte Vorderfläche aufgesprüht. Dadurch wird auf der c-Vorderfläche eine durchsichtige Schichtelektrode erhalten. Das Kristallplättchen wird auf Zimmertemperatur abgekühlt und gründlich mit Wasser gewaschen. Die Bereiche unter den LiF-Schichtstreifen werden dadurch zu Quellenregionen mit Mehrbereichsstruktur. Die zwischen den Quellenregionen liegende Region des Kristallplättchens ist die Verschiebungsregion.

t' Auf der gegenüberliegenden c-Oberfläche (»Vorderseite«) wurden im Bereich jeder der gegenüberliegenden beiden Kanten parallel zu den Quellregionen je ein Aluminiumstreifen aufgebracht. Statt aus Aluminium

können auch streifenförmigc Besehichtungcn aus anderem geeignetem Metall aufgebracht werden. Jeder der Streifen ist 100 μηι breit und 2,5 mm von der Außenkante entfernt. Die so erhaltene Struktur mit den beiden parallel zu den Qucllregioncn auf der Rückseite verlaufenden strcifcnförmigen Metallschichten auf der Vorderseite des Kristallplättchens wird im elektrischen Ofen auf 500⁰C erhitzt. Auf die mit den Aluminiumstreifcn beschichtete c-Fläche wird dann die Elcktrodcnlösung aufgesprüht. Nach Abkühlen der Probe auf Zimmertemperatur wird die Struktur in 0,1 n-Naironlaugc getaucht, wobei das Aluminium und die auf diesem gebildeten Elcktrodcnberciche entfernt werden. Dadurch werden drei durchsichtige Elektroden gebildet, die durch 100 μηι breite Elcktrodenspaltc voneinander getrennt sind.

Das so erhaltene Kristallplättchen wird gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Dann werden die beiden Quellenelektrode^ und ti ic Steuerelektrode auf der Vorderseite der Struktur mit elektrischen Anschlußdrähten versehen, so daß schließlich zwei Elemente der in F i g. 3 gezeigten An erhalten werden, deren rückwärtige Steuerelektrode jedoch nicht mit einem Anschliißdraht versehen ist.

Die so erhaltenen Bercichsvcrschiebungselemente I und II, die hier als Polarisationsverschiebungselemcnie eingesetzt werden, werden auf der rückwärtigen c-Fläche zumindest im Bereich einer der Qucllregioncn so mit Indium bedampft, daß cli. rückwärtige Steuerelektrode leitend bis zur Kante des Kristallplätlehens verlängert wird. Durch die Indiumbedampfung wird in dieser Region gleichzeitig eine gute Kontaktflächc geschaffen. Die so vorbereiteten Elemente I und Il werden dann mit den indiumbedampften Seiten an Trägern 20 und 21 gehalten. Die Auflageflächen der Halterungen, auf denen die mit Indium bedampften Kontaktregionen der Elemente liegen, sind ebenfalls mit Indium bedampft. Diese Kontaktbereiche der Halterungen sind mit Anschlüssen 13 und 14 versehen. Durch die An der Halterung ist ein guter Übergang im Bereich des Inditimkontaktes gewährleistet. Auf diese Weise wer-

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ändert werden, daß die durch diese Kristallpliittchcn laufenden Doppelbrechungsstrahlen additiv oder subtraktiv interferieren. Auf diese Weise werden die drei Grundfarben rot (R). grün (G) und blau (B) erhalten.

Durch Einbau der beschriebenen Elemente in ein geeignetes Gehäuse 25 wird ein leistungsfähiger Farbmodulator für eine einäugige Videokamera erhalten.

Die 2x4 Anschlüsse 9, 10, 11 bzw. 12 des in den F i g. 4a und 4b gezeigten Farbmodulators sind vorzugsweise mit einem Treiber der in Fig.¹) gezeigten Art verbunden, der als wesentliche Komponenten einen Taktimpulsgenerator, einen 3 : I-Ringzähler, einen becoder. eine Torschaltung und monostabile Miillivibratorcn (MMV) enthält.

Vom Taktimpulsgencrator erzeugte Taktinipulse erzeugen im Ringzähler 4 Ausgangssignale, die im Decoder durch UND-Glieder zu drei verschiedenen Impulsen umgesetzt werden, die gegeneinander um je einen Impuls zeitlich versetzt sind. Diese werden in der zum Treiben der Elemente I und 11 erforderlichen Weise spanmings- und stromverslärkt auf die in Fig. 5 gezeigten sechs UND-Glieder G\ bis Chgegeben.

Der erste Ausgang des Decoders ist mit dem UND-Glied G\ verbunden, über das die Anschlüsse 9 und 10 des Elementes I beaufschlagt werden. Der zweite Ausgang des Decoders wird verzweigt und auf die UND-Glieder G% und Gi gegeben. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes G₁ beaufschlagt den Anschluß 12 des Elementes I. Der Rest des zweiten Ausgangs ist auf drei MMV geführt und zu zwei Sätzen von UND-Gliedern Ch und Gi. die mit einem Schaltkreis verbunden sind, der die Ausgange der drei MMV durch eine logische ODER-Funktion miteinander verknüpft. Der Ausgang des UND-Gliedes G> wird aiii den Anschluß 11 des Elementes I geführt und der Ausgang des I JND-Gliedcs G--, auf den Anschluß 11 des Elementes II. Der dritte Ausgang wird zum UND-Glied GV geführt, dessen Ausgangssignal die Anschlü se 9 und 10 des Elementes Il beaufschlagt. In dieser Weise können die Elemente I und Il über die acht Anschlüsse vom Ausgang des

und 11 der Qucllenelektrodcn und 10 und 12 für die vordere bzw. rückwärtige Steuerelektrode erhalten.

In der Fig. 4a ist gezeigt, wie die Vcrschiebungselcmente I und Il zwischen einen gekreuzten Polarisator 22 und Analysator 23 gesetzt sind. Die ,7-Achse und die 6-Achse der Verschiebungselemente I und Ii, die [110]- und [110]-Kanten haben, schließen mit der Polarisationsebene des Polarisators 22 einen Winkel von 45° ein. Ein Quarzplättchen 24 (x-Schnitt) oder irgendein anderes doppelbrechendes Plättchen mit optisch polierten planparallelen Flächen und einer Dicke von 133 μπι ist im Modulator auf einer Halterung 26 zwischen die Verschiebungselemente 1 und Il gesetzt. Generell kann das doppelbrechende Plättchen, hier das Af-Quarzplättchen, auch vor dem ersten oder hinter dem zweiten Verschiebungselement stehen, es muß jedoch zwischen dem Polarisator 22 und dem Analysator 23 stehen, und zwar optisch diagonal.

Die Verschiebungselemente I und II und das doppelbrechende Plättchen müssen dabei insgesamt so dick sein, daß die gesamte Verzögerung des Strahlendurchganges einen Wert annimmt, bei dem die Doppelbrechungsinterferenzfarbe zweiter bis fünfter Ordnung ist. Durch Schalten der Elemente I und II, d. h. nach Durchlauf einer Wand, kann in diesem Bereich die Gesamtverzögerung des Strahlendurchganges so ver-Dic Elektroden der Elemente I und Il werden η ^;t den in den F i g. 6a und 6b im Spannungs-Zeitdiagramm dargestellten Spannungsimpulsen beaufschlagt. Die Kurven 9. 10, 11 und 12 sind die Wellenformen der Spannungsimpulse, die auf die Anschlüsse 9, 10, 11 und 12 der Elemente I bzw. Il gegeben werden. Die Farbfrequenz (R. G, B) dieser Spannungsimpulse stimmt mit der Zeit überein, zu der die Gesamtverzögerung, wie in der Fig. 6c gezeigt, eine der Interferenzfarben R. G oder B annimmt. Durch diese Anordnung läuft die Farbphase des Farbmodulators von der Oberkante des Rasters nach unten, und zwar synchron mit der Videoabtastzeile. Bei dieser Betriebsweise sollte die Geschwindigkeit, mit der die Grenze der Farbphase des Farbmodulators läuft, also die Geschwindigkeit der laufenden Bereichswand, genau mit der Geschwindigkeit der Abtastzeile justiert sein.

Zu diesem Zweck ist der Zeitpunkt, zu dem der Impuls auf den Anschluß 11 gegeben wird, über MMV justiert. Gleichzeitig werden die Werte der Steuerbelastungswiderstände, die alle hohe Widerstände haben, so bestimmt, daß die Wanderungsgeschwindigkeit der Bereichswand durch eine Begrenzung des Schaltstromes i„ gesteuert werden. Der Schaltstrom /, fließt während sich die Bereichswand bewegt. Dieser Steuerstrom kann als Änderung der Ladung Q in der

Fläche A der Elektrode der Verschiebungsregion definiert werden, also als

^?=2i

d.-i

)■

ID

wobei Λ die spontane Polarisation von Gd₃(MoO₄)J ist. dA/dt ist die Änderung der Fläche eines positiven Bereichs.

Der Schaltstrom i_s fließt durch den Steuerbelastungswiderstand R. was zu einem Potentialabfall /?„ über den Widerstand R führt. Dieser Potentialabfall kann nicht größer als die äußere angelegte Spannung Va sein, also

L R < Vo .

(2)

Durch Einsetzen von Gleichung (1) in Gleichung (2) und Umformen erhält man

:n

Wenn Va=200 V und A = 20 χ 15 mm² ist, dann ist P_s 0,18 χ 10-⁶c/cm² und dAldt 1,87 χ 10-² nWs bzw. 300 m²/16 ms. Demnach also: /?=3 MOm. Durch einen solchen Steuerlastwiderstand wird der Schaltstrom begrenzt und wird die Schaltdauer auf 16 ms festgelegt. Auf diese Weise läuft also die Grenze, auf der die Farbphase sich ändert, vom oberen zum unteren Rand des Rasters über eine Zeitdauer von 16 ms. Auf diese Weise wird ein sequenziell betriebener Festkörperfarbmodulator für eine einäugige Videokamera geschaffen.

Das Element nach der Erfindung kann jedoch nichi nu^r für Farbmodulatoren, sondern beispielsweise auch zur Herstellung von Verschlüssen dienen, die einen Strahlengang mit konstanter Geschwindigkeit von einer Seite zur anderen unterbrechen. Ein solches Beispiel der Verwendung des Elementes nach der Erfindung ist nachfolgend beschrieben.

Beispiel 4

Zwei parallel zur c-Fläche geschnittene Tb^MoO^Jj-Kristallplättchen werden optisch auf eine Dicke von 325 μπι poliert. Die Plättchen _sind quadratisch und haben 20 mm lange [110]- und [110]-Kanten. Quell- und Verschiebungsregionen sowie die durchsichtigen Elektroden werden in der in den Beispielen 1 und 3 beschriebenenWeise aufgebracht. Die Elektroden werden mit Anschlußdrähten versehen. Das Element wird auf eine Halterung fixiert, die der im Beispiel 3 beschriebenen Halterung entspricht. Das andere Kristallplättchen wird ohne Erzeugung einer Quellregion und einer Schichtelektrode darauf gehaltert. Diese Elemente werden mit diagonaler Achsenausrichtung, wie im Beispiel 3 beschrieben, planparallel zwischen zwei gekreuzte Polarisatoren 22 und 23 gesetzt. Die Elemente sind insgesamt in einem Gehäuse 25 untergebracht. Auf diese Weise wird ein optisches Verschlußelement erhalten,

Wie in Fi g. 7 gezeigt ist, ist das Versehlußelement in einen Diapositivprojektor 30 eingebaut. Das Diapositiv 31 ist in den Strahlengang des Projektors geschoben und wird auf die Projektionsfläche 32 geworfen.

Wenn Spannungsimpulse im Projektionsmode, wie in Fig. 8a im Spannungs-Zeit-Diagramm dargestellt, auf die Anschlüsse 9, 10 und 11 relativ zum Potential am Anschluß 12 gegeben werden, wird das proji/.ierte Bild, beginnend von der Bildoberkanic, auf die Leinwand

f.n projiziert. Anschließend werden Spannungsimpulse im Löschmode mit den in den F i g. 8b gezeigten Wellenformen aufgeprägt, woraufhin das projizierte Bild, beginnend von der Bildoberkanie, von der Projektionsfläche durch eine Unterbrechung des Projektionsstrahlenganges gelöscht wird. Das Diapositiv kann durch ein anderes ersetzt werden und in gleLher Weise zur Projektion freigegeben werden. In dieser Weise kann dann eine ganze Folge von Diapositiven mit sauber ausgeblendeter Auswechslung projiziert werden. Durch Vertauschen der Anschlüsse kann die Richtung des Aufblendens bzw. Ausblendens umgekehrt werden, also von der Unterkante des projizierten Bildes zur Oberkante laufen. Der beschriebene Verschluß kann sehr viel schneller und genauer, vor allem genauer synchronisiert, als ein mechanischer Verschluß betrieben werden.

Das vorstehende Beispiel beschreibt die Verwendung des Elementes nach der Erfindung in einem Projektionsverschluß. Es ist jedoch einleuchtend, daß auch die Farben des projizierten Bildes durch Zwischenschaltung eines dünnen doppelbrechenden Plättchens, beispielsweise eines Quarzplättchens, in der in Fig.3 beschriebenen Weise geändert werden können.

Den in den Fig.8a und 8b gezeigten Spannungsimpulsen können Funktion und Betrieb des Bereichsverschiebungseiementes am deutlichsten entnommen werden. Die Kurve 9 bezeichnet die an die Quellenelektrode angelegte Spannung. Die Kurve 10 bezeichnet die an die Steuerelektrode der Vorderseite angelegte Spannung. Die Kurve 11 bezeichnet die an die Senkenelektrode angelegte Spannung. Alle drei Spannungskurven sind auf synchrone Zeitachsen bezogen. Die rückwärtige Steuerelektrode 12 liegt auf konstantem Referenzpotential, beispielsweise an Masse.

Im ersten Stadium weisen die Elektroden 9, 10 und 11 gleiches, unter der Schwellenspannung für die Umpolarisierung liegendes Potential auf. Im zweiten Stadium werden die Potentiale der Quellenelektrode 9 und der vorderen Steuerelektrode 10 auf gleiche, über dem Schwellenpotential liegende Potentiale gebracht. Dadurch löst sich aus der Mehrbereichsquellenregion eine Wand und läuft zunächst unter der Quellenelektrode 9 in die Verschiebungsregion ein. Da sich die Quellenelektrode 9 und die vordere Steuerelektrode 10 auf gleichem Potential befinden, durchläuft die Wand den Elektrodenspalt zwischen beiden Elektroden. Anschließend läuft die Wand im Feld zwischen der vorderen Steuerelektrode 10 und der auf Referenzpotential liegenden rückwärtigen Steuerelektrode 12 streng nach (110) ausgerichtet durch die Verschiebungsregion. Wenn das Potential der Senkenelektrode unverändert gegenüber dem Ausgangszustand bliebe, also nach wie vor unter dem Schwellenpotential bliebe, würde die aus der Verschiebungsregion anlaufende Wand unter dem Elektrodenspalt zwischen der vorderen Steuerelektrode 10 und der Senkenelektrode 11 blockiert werden. Um dies jedoch zu verhindern und ein glattes Einlaufen der Wand in die Mehrbereichssenke unter der Senkenelek= trode zu gewährleisten, muß das Potential, kurz bevor die anlaufende Wand den Elcklrodenspalt erreicht, ebenfalls und gleichsinnig auf das über der Schwellen-Spannung liegende Potential der Quellenelektrode 9 und der vorderen Steuerelektrode 10 gebracht werden. Dadurch läuft die Wand glali und ohne Verzögerung oder Blockierung unter dem Llcktrodcnspalt /wischen der Senkenelektrode 11 und der vorderen Steuerelektrode 10 hindurch und wird nach kurzer weiterer

Laufstrecke aus der Verschiebungsregion in der Mehrbereichssenke absorbiert In dem Moment werden die Potentiale der drei Elektroden 9, 10 und 11 sofort wieder unter die Schwellenspannung gesenkt Die gesamte Verschiebungsregion bildet einen einheitlich polarisierten Bereich, der von fixierten Mehrbereichsregionen, der Quelle und der Senke, begrenzt ist

Zum Start der nächsten Wand von derselben Quelle zur selben Senke, also mit gleicher Laufrichtung, wie sie die vorige Wand hatte, werden die Quellenelektrode und die vordere Steuerelektrode erneut auf ein gemeinsames über der Schwellenspannung liegendes

Potential gebracht, jetzt jedoch mit entgegengesetzter Polarität, wie beim vorigen Wanddurchgang. Wiederum wird eine Wand aus der Quelle gelöst unter die Steuerelektrode geführt und nach kurzfristiger Erhöhung des Potentials auch der Senkenelektrode über den Schwellenwert in der Senke absorbiert Im sich daran anschließenden dritten Zyklus wiederholt sich das im ersten Zyklus beschriebene Potentialspiel mit gleichen Polaritätsvorzeichen. Auf diese Weise können in hoher Frequenz ständig in einer Richtung laufende Wände, die glatt und ohne zu stocken oder blockiert zu werden durch die Verschiebungsregion laufen, erzeugt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnunsen

Claims

24 Π 015 Patentansprüche:

1. Elektrooptisches Bereichsverschiebungselement aus einem parallel zur c-Fläche geschnittenen Einkristallplättchen eines irregulären Ferroelektrikums mit (llO)-Seitenflächen, mit einem (llO)-begrenzten Verschiebungsbereich und zwei an gegenüberliegenden Seitenflächen des Verschiebungsbereichs liegenden Keimbereichen mit einer Mehrbereichstruktur, in der Bereiche abwechselnder Polarität durch (110)-Ebenen getrennt sind, mit einer auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachten lichtdurchlässigen Elektrode und einer auf der anderen der c-flächenparallelen Oberflächen, die Keimbereiche und den Verschiebungsbereich überdeckend aufgebrachten lichtdurchlässigen Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen der c-flächenparallelen Oberflächen unter Einhaltung eines Spaltes zu der auf dem Verschiebungsbereich aufgebrachten Elektrode (10) auf den Keimbereichen (5t, 52; 6i, 6₂) jeweils eine Elektrode (9; 11) aufgebracht ist.

2. Bereichsverschiebungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Keimbereichen aufgebrachten Elektroden (9; 11) einen Randstreifen des Verschiebungsbereiches überdecken.

3. Bereichsvcrschiebungselement nach Anspruch I oder 2, dadu.ch gekennzeichnet, daß das Einkristallplättchen ein Gd^MoO^-Kr "lallplättchen oder ein Tb^MoO^j-Kristallplättchen ist.

4. Verfahren zum Betrieb ei" i's elektrooptischen Bereichsverschiebungselements nach einem der Ansprüche I bis 3 zur aufeinanderfolgenden Ausdehnung jeweils eines einheitlich orientierten Kristallbereichs mit von Mal zu Mal wechselnder Orientierung in stets gleicher Richtung von dem einen der Keimbereiche über den Verschiebungsbereich hinweg zu dem anderen der Keimbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß