DE1764944A1 - Ferroelektrische,keramische elektrooptische Vorrichtung - Google Patents

Description

ALEXANDER R. HERZFELD 6 Frankfurt a.m. wie

RECHTSANWALT sophienstrasseS₂ BEI DEM LANDGEEICHT FRANKFURT AM MAIN

Anmelder: United States Atomic Energy Commission Washington D. 0., USA

fferroelektrische, keramische, elektro-optische Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand durch ein elektrisches Signal rasch hin- und herschaltbare elektro-optische Vorrichtung. Zum günstigen Anwendungsbereich derartiger Vorrichtungen gehören z. B. Lichtverschlüsse oder Schalter, optische Sicht- bzw. Bildgeräte, in Rechenanlagen verwendbare Logik-, Gedächtnis- und Speicherschaltungen, usw.

In verschiedenen bekannten Vorrichtungen dieser Art wird die veränderliche Durchlässigkeit einer aus einem einzelnen Kristall bestehenden ferroelektrischen Platte für polarisiertes Licht unter dem Einfluss polarisierter ferroelektrischer Domänen ausgenutzt. Die unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit kann z. B. auf der unterschiedlichen Doppeltbrechung von

c-Domänen und a-Domänen in Kristallplatten beruhen, in denen eine bestimmte Kristallachse senkrecht zu der grosser en Plattenfläche ausgerichtet ist. Bei Ausrichtung der c- oder a-

, Krietallachsen in eine bestimmte Richtung wird durch Senkrecht schaltung^, d. h. Ausrichten der optischen Achsen an

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MTfN t C(ItOKOMTO 4SO/6SS3 DEUT(CHE SANK A.C. FRANKrURT A. M. ■ POSTSCHICK FRANKFURT A. M. 64S6B

einer örtlich, begrenzten Stelle oder Lage um 90° die Doppelbrechung der Platte an dieser Stelle verändert. Wird das Kristall zwischen kreuzweise angeordnete Polarisatoren gelegt, so kann die veränderte Doppeltbrechung eine entsprechende Änderung der Durchlässigkeit der Polarisator-Kristall-Polarisator-Anordnung für polarisiertes Licht zur Folge haben.

Nachteilig ist hierbei, dass im einzelnen Kristall die Handbreite, d. h. die Breite des Übergangsbereichs zwischen der örtlich geschalteten Fläche und der diese umgebenden umschalteten Fläche von der Kristalldicke abhängt und dieser etwa entspricht. Ferner wirken starke, örtlich begrenzte ßpannungs- bzw. Verzerrungsfelder den senkrecht geschalteten Domänen entgegen und bewirken deren raschen Zerfall. In einem c-Domänenkristall beträgt z. B. die Zerfallszeit einer örtlich, begrenzten a-Domäne eine Mikrosekunde oder weniger, während die Zerfallszeit der c-Domänen in einem a-Domänenkristall Minuten oder allenfalls Stunden beträgt. In diesen Vorrichtungen wird die unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit z. B. dadurch gemessen, dass das auf das ferroelektrisch« Kristall fallende Licht in einer bestimmten Sichtung polarisiert und die Quantität des durch das Kristall und einen Polarisationsanalysator mit einer senkrecht zum Polarisator verlaufenden Empfangsrichtung und dem Kristall in Richtung des Strahlengangs nachgeschalteten Anordnung tretenden Lichts gemessen wird. Zur Erzielung einer maximalen Differenz der Lichtdurchlässigkeit ist eine sehr genaue Ausrichtung von Polarisator und Analysator erforderlich.

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Weiterhin muss je nach dem verwendeten ferroelektrischen Material das Kristall auf einem zu dem Ouriepunkt des "betreffenden Materials in Beziehung stehenden, "bestimmten Temperaturbereich gehalten werden, da andernfalls der gewünschte elektro-optische Effekt ausbleibt.

Die Erfindung hat die Schaffung einer elektro-optischen Vorrichtung mit schaltbarer Lichtdurchlässigkeit zur Aufgabe, die die folgenden Bedingungen erfüllt:

Die Änderungen der Durchlässigkeit sind bei gewöhnlichem Licht sichtbar; die senkrecht geschalteten Domänen zerfallen nicht von selbst unter Rückkehr in den Ausgangszustand; die eine örtlich begrenzte, geschaltete Fläche umgebende Randbreite ist unabhängig von der Dicke des ferroelektrischen Materials und kann unter dieser liegen; als Betriebstemperatur der Vorrichtung kann Zimmertemperatur dienen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die erfindungsgemässe elektrooptische, zwischen einem lichtundurchlässigen und einem lichtdurchlässigen Zustand hin- und herschaltbare Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch eine heissgepresste, optisch einachsige ferroelektrische, keramische Platte mit einer Vielzahl ferroelektrisch^ Domänen die an bestimmten Stellen der Platte in einer ersten Richtung parallel/^ ausgerichtet und in einer zweiten, einen Winkel mit der ersten bildenden Richtung ausgerichtet und dadurch in ihrer Lichtdurchlässigkeit verändert werden können.

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Anhand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Die Figur 1 die Vorrichtung mit -einem optisch einachsigen, ferroelektrischen, keramischen Element schematisch;

die Figuren 2a und 2b schematisch einen Schnitt durch das senkrecht bzw. parallel zu den grösseren Flächen polarisierte keramische Element;

die Figur 2c die graphische Darstellung der Streuung des durch die keramischen Elemente der Figuren 2a und 2b tretenden Lichts;

die Figuren 3a> 3b und 3c schematisch verschiedene Elektrodenanordnungen sowie die nach Schaltung eines Elements mit ursprünglich senkrechter Ausrichtung entstehenden Domänenrichtungen j

die Figur 4 schematisch eine Kraftqueelle und den Schaltkreis für die Vorrichtung der Figur 1 und die Elektrodenanordnung der Figur 3&5

die Figur 5 schematisch in Aufsicht eine auf einem einachsigen ferroelektrischen Element angeordnete, eine Matrizengruppe bildende Vielzahl vcn Elektroden gemäss der Figur 3a;

die Figur 6 schematisch ein elektro-optisches System unter Verwendung einer Elektrodenmatrize gemäss der Figur 5.

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In der Ausführungsform der Figur 1 ist eine heiss gepresste, optisch einachsige, ferroelektrisch« keramische oder polykristallne Platte 10 vorgesehen. Diese weist einen mit den auf gegenüberliegenden grösseren Plattenflächen angeordneten Elektroden 14a und 14b versehenen ersten Endteil, einen freiliegenden Mittelteil 12 und einen zweiten mit den ebenfalls auf gegenüberliegenden Flächen angeordneten Elektroden 16a und 16b versehenen Endteil auf. Zur Verdeutlichung sind die Keramikplatte 10 und die Elektroden mit übertrieben grossem Querschnit eingezeichnet. Die Keramikplatte 10 besteht z. B. aus einer dünnen, polierten Platte mit einer Dicke von 0,254 mm oder weniger, auf die die Elektroden als dünne Filme geeigneter Stärke aufgedampft sind. Die Elektroden 14a, 14b, 16a und 16b sind über einen Schaltkreis 19 in der weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 3 a und 4beschriebenen Weise mit einer geeigneten Spannungsquelle 18 verbunden.

Eine geeignete Lichtquelle 20, z. B. eine Glühlampe ist mit einer gewöhnlichen Linse oder Faseroptik zur Kollimation der Lichtstrahlen versehen und neben der Keramikplatte 10 angeordnet, so dass die Lichtstrahlen 22 auf das frei liegende Mittelteil 12 einer grösseren Fläche der Platte auftreffen. Das durch die Keramikplatte jeweils durchtretende Licht, z. B. die Lichtstrahlen 24, wird durch das photoempfindliche Gerät; 26 abgetastet und ein entsprechendes von der Licht-'amplitude abhängiges Signal wird dem Verbraucher 28 zugeführt.

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Das photoempfindliche Gerät kann z. B. aus einer bekannten, auf sichtbares Licht ansprechenden Photovervxelfacherrohre oder Photodiode bestehen.

Die Platte 10 kann aus einer dünnen, polierten Platte aus heiss gepresstem, homogenen, optisch einachsigen ferroelektrischen keramischen Material bestehen· Sie besteht aus einer Vielzahl einzelner Körner oder Kristalliten, deren jedes entlang einer bestimmten kristallographischen Richtung eine elektrische Polachse oder optische Achse und eine senkrecht hierzu verlaufende isotopische optische Ebene besitzt· Die keramische Platte ist normalerweise durchscheinend oder nahezu lichtundurchlässig (opak), solange sie sich im ursprünglichen, thermisch entpolten Zustand befindet, da sodann die optischen

/und damit die ferroelektrischen Domänen Achsen'ungeordnet und zufällig gerichtet sind. Dies führt zu starker Zerstreuung und Diffusion sowie vollständiger Depolarisation des durchgehenden polarisierten Lichts.

Die keramische Platte 10 kann aus beliebigem, heiss gepresstem, optisch einachsigen, ferroelektrischen, keramischen Material bestehen, z. B. Bariumtitanat, Rochellesalz, oder Bleizirkonattitanat mit einer Korngrösse von wenigstens 2 ax und einem hohen Grad von Homogenität. Eine typisch« ferroelektrisches, keramisches Material besteht z. B. aus einer festen Lösung von 65 Mol# Bleizirkonat, 35 Mol-% Bleititanat (PbZrO, bzw. PbTiO,) mit etwa 2 Atom-% Vismuthoxyd. Die Herstellung erfolgt z. B. durch

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1. Abwiegen der Oxydpulver,

2. Nassmischen in einem geeigneten flüssigen Agens, 5- Trocknen,

4. Brennen "bei etwa 800° G für eine Dauer von ca. 1 Stunde,

5. Schroten oder Kassmahlen des gebrannten Guts um die gesinterten Teilchenzusammenballungen aufzubrechen,

6. Trocknenj

7. Kaltpressen des Pulvers zu einem Formling und

8. Heisspressen bei einer Temperatur von ca. 1100 - 1400 C und für eine Dauer von 0,5 - 16 Stunden bei einem Druck von ca. 70 - 700 kg/cm².

Die Einstellung der gewünschten Korngrösse erfolgt durch entsprechende Wahl der folgenden Massnahmen/

1. Zusatz chemischer Modifikatoren wie z. B. ΒΪ20., oder Nb pO, die die gewünschten elektrischen Eigenschaften verbessern und gleichzeitig das Kornwachstum hemmen,

2. Wahl der als Ausgangsmaterial dienenden Oxydpulver ausreichender chemischer Reinheit (i. d. R. über 99>2%) und

3. Wahl der geeigneten Heisspressbedingungen wie Temperatur, Zeit und Druck.

Nach dem Heisspressen kann der Formling in dünnen Scheiben geschnitten werden, die sodann auf die gewünschte Dicke geschliffen und poliert werden. Die erhaltene Platte wird dann bei ca. 500 - 700° G etwa 15«Min. angelassen, auf Zimmertemperatur abgekühlt, mit den Elektroden versehen und bis zur Einstellung der gewünschten, gleichförmigen Ausgangspolarisation elektrisch polarisiert. Das Material zeigt die gewünschten elektro-optischen Eigenschaften bei Zimmertemperatur.

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Durch geeignete Elektroden und eine nicht gezeigte Spannungsquelle wird an die grossen Flächen der keramischen Platte in bekannter Weise ein gleichförmiges Ausgangsschaltfeld gelegt, und zwar zwischen diese Flächen bzw. parallel zu ihnen. Wird nun ein gleichförmiges Ausgangsschaltfeld zwischen bzw. senkrecht zu den grossen Flächen der keramischen Platte gelegt, wie z. B. in Fig. 2a dargestellt, so werden die optischen Achsen der Kristalliten oder Domänen im einzelnen Korn in den durch die Pfeile angedeuteten Kristallographischen Richtungen ausgerichtet. Bei dieser Ausrichtung wird die Keramikplatte 10 durchsichtig,(mit einer hohen Durchlässigkeit von 0,9). Es hat sich herausgestellt, dass kollimiertes Licht, z. B. Lichtstrahlen 30, das senkrecht auf die grosse Plattenfläche fällt durch die Platte hindurchtritt und wie bei 32 angedeutet mit einem Winkel von etwa 10° zur Senkrechten auf die grossen Plattenflächen zerstreut wird. Die Differenz zwischen der Lichtintensität des vorwärts an der Senkrechten zerstreuten Lichts und des hiermit einen Winkel von 10° bildenden Lichts liegt im Bereich von 10-1. Die Streuungskurve 33 der Figur 2c zeigt die Winkelverteilung der relativen Intensität des durchtretenden Lichts.

Wird das Ausgangsfeld parallel an die die grossen Flächen der Keramikplatte 10 gelegt, so werden die optischen Achsen der Kristalliten oder Domänen in der Richtung des in der Figur 2b gezeigten Pfeils ausgerichtet. Bei dieser Ausrichtung ist

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die keramische Platte 10 infolge vielfacher Streuung opak. Es hat sich herausgestellt, dass kollimiertes Licht, z.B. Lichtstrahl 34·, durch die Platte 10 in der durch die Lichtstrahlen 36 angedeuteten und der Kurve 37 der Figur 2c ähnlichen Weise gestreut wird. Ein typisches Verhältnis durchtretender Lichtintensitäten "bei einem Streuungswinkel von 0° für die beiden Polarisierungsbedingungen liegt etwa bei 30-1, entsprechend den Kurven 33 und 37 der Figur 2c. Ferner wurde gefunden, dass eine heiss gepresste ferroelektrische Keramikplatte durfdiein elektrisches Feld senkrecht zur gleichförmigen Ausgangspolarisation in einer örtlich begrenzten Fläche oder Stelle geschaltet werden kann. Durch Anlegung eines senkrecht zur ursprünglichen Polarisation verlaufenden örtlich begrenzten Felds wird durch eine Schaltung der Domänen um 90° erreicht. Die Randbreite, d. i. die Breite der zwischen der örtlich geschalteten Stelle und der diese umgebenden senkrecht geschalteten Domäne liegenden Übergangszone hängt von der Korngrösse, d. h. im allgemeinen einem Nennwert der Korndurchmesser von 5 - 10 ab. Infolgedessen liegt bei einem Korndurchmesser von 5 /U die Handbreite zwischen 25 und 50 /U.

Infolge der Abhängigkeit der Handbreite von der Korngrösse kann die Handbreite je nach der erforderlichen Verwendung durch Einstellung der Heisspressbedingungen der Keramikplatte geregelt werden. So kann &· B. zur Erzielung einer Korngrösse

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von 5 /U der Pressling 1 Stunde bei einer Temperatur von 13CX)⁰ O und einem Druck von 210 kg/cm gepresst werden.

In einer heiss gepressten, ferroelektrischen, keramischen Platte mit gleichförmiger Ausgangspolarisation wirken den durch ein örtlich "begrenztes, senkrechtes Feld geschalteten Domänen nur verhältnismässig schwache Spannungsfelder im Vergleich zu den in einem einzelnen Kristall herrschenden starken Spannungsfeldern entgegen. Dies beruht auf dac mangelnden Gleichförmigkeit der Domänenrichtung nach der Schaltung, die wiederum auf die polykristalline Struktur des Materials zurückzuführen ist. Infolgedessen wird die Neigung der geschalteten Stellen, zur ursprünglichen Domänenrichtung zurückzukehren vermieden, und die umgeschaltete Auerichtung bleibt bis zur Anlegung eines neuerlichen Schaltfeldes aufrechterhalten·

Durch die örtlich geschalteten Stellen wird die optische Durchlässigkeit verändert, und wechselt je nach der Auegangspolarisation vom durchlässigen zum undurchlässigen Zustand oder umgekehrt. So wechselt z. B. die in der Figur 2a gezeigte keramische Platte 10 durch Senkrechtschaltung parallel^ zu den grossen Flächen an örtlich begrenzten Stellen bei ursprünglicher gleichförmiger Polarisation senkrecht zu den grossen Flächen vom lichtdurchlässigen zum lichtundurchlässigen Zustand an den örtlich begrenzten Stellen.

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Die Figuren 3&» Jb und 3c erläutern drei Verfahren zur Schaltung von Domänen durch Anlegen eines senkrechten Felds an örtlich begrenzten Stellen einer ursprünglich senkrecht zu ihren grossen Flächen gleichförmig polarisierten keramischen Platte. Das Verfahren gemäss der Figur 3a verwendet die in der Figur 1 gezeigte Elektrodenanordnung. Die Elektroden 14a und 14b können über eine bekannte elektronische oder mechanische Schaltung, z. B. einen Doppeltpol- Doppeltkippschalter 42 mit der positiven Klemme einer geeigneten Gleichstromquelle 40 verbunden sein (s. Figur 4). Die ELektroden 16a und 16b sind ihrerseits über den Schalter 42 mit der negativen Klemme der Spannungsquelle 4-0 verbunden. Das durch diese Elektrodenanordnung erzeugte elektrische Feld und die Elektrodenvorspannung bewirken die senkrecht geschaltete Domänenpolarisation bzw. die Informationsbits entsprechend den gezeigten Pfeilen. Ein auf diese örtlich^ begrenzte Stelle der keramischen Platte 10 auftreffender Lichtstrahl 44- wird in der in den Figuren 2b und 2c gezeigten Weise vielfach gestreut, so dass die Stelle einer entsprechend angeordneten lichtempfindlichen Vorrichtung opak bzw. lichtundurchlässig erscheint. Durch Umlegen des Schalters 42 und Anschluss der Elektroden 14a und 16a an die positive und der Elektroden 14b und 16b an die negative Klemme kann die keramische Platte 10 auf ihre ursprüngliche, gleichförmige Polarisation zurückgeschaltet, bzw. das Informationsbit gelöscht werden. Zur vollständigen Löschung und optimalen Feldverteilung wird

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günstigerweise der Abstand zwischen den Elektroden auf jeder Plattenfläche gleich oder geringer als die Plattendicke gehalten.

Die Elektrodenanordnung der Figur 3b kann als Abwandlung der Anordnung gemäss den Figuren 3a und 4 unter Fortfall der Elektrode 14a aufgefasst werden. Die örtliche Polarisation erzeugt eine etwas geringere vielfache Streuung da die Polarisation infolge der durch die Pfeile angedeuteten unterschiedlichen Feldverteilung weniger gleichförmig als bei der Anordnung gemäss der Figur 3a ist.

Gemäss der Figur 3c ist eine grosse Fläche der Keramikplatte 10 plattiert ader mit einem die gesamte Fläche bedeckende Elektrode 46 bildenden dünnen leitenden Film überzogen. Wie gezeigt, kann ein geeigneter Schreibstift oder eine andere Spitzenelektrode 48 neben der anderen grossen Fläche der Keramikplatte 10 vorgesehen sein. In manchen Fällen kann es günstig sein, die Elektrode 48 zur Anlegung örtlich begrenzter Polarisationen an mehreren Stellen der Platte an der Platte 10 entlang zu bewegen. Die Elektrode 46 kann aus einem durchsichtigen oder reflektierenden leitenden Material bestehen, Je nachdem, ob das durchtretende Licht auf der Einfallseite der Keramikplatte abgetastet wird. Die örtliche Schaltung der Domänenpolarisation erfolgt in der durch die Pfeile dargestellten Weise durch Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode 48 und einer negativen Spannung an

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die Elektrode 46. Die Löschung oder Zurückschaltung der Domänenpolarisation auf die ursprüngliche, gleichförmige Polarisation erfolgt durch Überlagerung einer flachen "beweglichen Elektrode 49 über die örtliche geschalteten Stellen oder Informationsbits und dadurch bewirkte Umkehrung der Spannungsvorzeichen.

Die Figur 5 zeigt eine elektro-optische Matrize 50 mit einer nur durch die Randbreite begrenzten beliebigen Anzahl von senkrecht polarisierten örtlichen Stellen oder Flächen. Die Vorrichtung zeigt neun über die Matrize verteilte, zwischen den grossen Flächen einer heiss gepressten, optisch einachsigen, ferroelektrischen und senkrecht oder parallel zu ihren grossen Flächen gleichförmig polarisierten Keramikplatte 52 liegende örtliche Stellen oder Informationsbits. Zur Erläuterung sei angenommen, dass die Keramikplatte in der in der Figur 2a gezeigten Weise polarisiert ist.

Jede örtlich begrenzte Stelle oder Fläche kann durch eine den Figuren 1, 3a und 4 entsprechende Elektrodenanordnung festgelegt sein. Die Elektrodenanordnung enthält z, B, auf der einen grossen Fläche der Keramikplatte 52 mehrere parallele Elektroden 54-a, 54-a¹ und 5^-a¹' die sich über die Länge der Keramikplatte 52 erstrecken und paarweise mit mehreren parallellen Elektroden 56a, 56a' und 56a¹' abwechseln. Auf •der anderen grossen Fläche der Keramikplatte 52 aind ebenfalls mehrere parallele, paarweise mit den parallelen Elektroden 56b, 56b·, 56b" abwechselnde Elektroden 54b, 54b¹, 54b"

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vorgesehen, die insgesamt senkrecht zu den Elektroden auf der ersten Fläche der Keramikplatte 52 verlaufen. Jede Elektrode 54-b, 54-V , 54-b'' weist mehrere auf die jeweils entsprechende parallele Elektrode 56b, 56V, 56b¹¹ zeigende Nasen oder Vorsprünge 55 auf. Desgleichen besitzen auch die Elektroden 56b, 56b¹, 56b'¹ den Nasen 55 parallele Nasen 57· Zusammen mit den entsprechenden parallelen Elektroden 54a und 56a begrenzen die Nasen 55 und 57 die durch die schraffierten Flächen 58 und 60 angedeuteten örtlich begrenzten Stellen oder Informationsbits.

Zur senkrechten Umschaltung einer örtlich begrenzten Stelle 58 von der ursprünglichen gleichförmigen Ausgangspolarisation werden die Elektroden 54-a und 54-b über eine geeignete (nicht gezeigte)Elektro£nik- bzw. Logikschaltung an die positive Klemme 62 einer ebenfalls nicht dargestellten Spannungsquelle gelegt. Entsprechend werden die Elektroden 56 und 56b über eine entsprechende Schaltung mit der negativen Klemme 64· der Spannungsquelle verbunden. Die erzielte örtlich begrenzte Polarisation kann z. B. der in der Figur 3a dargestellten entsprechen.

Nimmt man z. B. an, dass die Stelle 60 bereits in der in der Figur 3a dargestellten Weise senkrecht geschaltet ist, so kann die Rückschaltung der Polarisation auf die gleichförmige Ausgangspolarisation bzw. die Löschung durch Verbinden der Elektroden 54a¹' und 56a¹' über eine nicht gezeigte Schaltung,

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sowie der Elektroden 5^-b iind 56b über eine ebenfalls nicht gezeigte Schaltung mit der positiven bzw. mit der negativen Klemme 66 bzw. 68 der Spannungsquelle erreicht werden.

Die Schaltung bzw. Löschung der örtlich begrenzten Polarisationsstellen erfolgt somit z. B. durch Verbinden der entsprechenden Elektrodenpaare mit der Spannung entsprechenden Vorzeichens. Die Umschaltung erfolgt in bekannter Weise mit bekannten Schaltungen, z. B. durch die in der Figur 4 gezeigte Schaltung.

Auf einer einzelnen, optisch einachsigen, ferroelektrischen keramischen Platte 70 können mehrere Matrizen 50 angeordnet und mit einer geeigneten Umschalt- und Vorspannungslogikschaltung 71 in der in der Figur 6 dargestellten Weise angebracht werden. Jede Matrize repräsentiert ein binäres Wort mit einer bestimmten Zahl von Bits, das durch eine nach Worten organisierte Adressenlichtquelle 72 gegenüber einer der grossen Plattenflächen beleuchtet werden kann. Die Lichtquelle 72 besteht aus einer beliebigen, kollimierten Lichtquelle wie z. B. einer mit Kollimatorlinsen ausgestatteten Diodenlichtquelle. Das durchgehende Licht wird durch die photoempfindliche Matrizengruppe 74, z. B. eine Photodiodengruppe gegenüber der anderen grossen Fläche der Keramikplatte 70 abgetastet. Die photoempfindliche Matrizengruppe besitzt z. B. für jede örtlich begrenzte Stelle oder Fläche in jeder Matrize 50 eine Photodiode oder dergleichen, die den der Figur 2a entsprechenden konischen, durch das entsprechende

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Informationsbit tretenden Lichtstrahl abtasten. Der Ausgang der Photodioden kann mit einem geeigneten Verbraucher 76, z. B. einer Logik- oder Rechnerschaltung eines Digitalrechners verbunden sein.

Die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Anordnung gewährleistet kompakte Speicher- oder Logikgeräte mit bis zu ICr -

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10 örtlich begrenzten Stellen oder Bits pro 6,4-52 cm . Derartige, oder den Ausführungsformen der Figuren 1, 3 und 4-entsprechende Anordnungen können als festphasige Lichtverschlüsse, optisch abgefragte Rechnergedächtnisanordnungen mit dauernder Spebhörfähigkeit, Sicht- bzw. Bildgeräte mit einem durch Schaltung der örtlich begrenzten Stellen aufgbauten Bild, wie auch sonstige optische Logikschaltungen, wie z. B. UND oder ODER-Schaltungen günstig eingesetzt werden,

Lichtverschlüsse können z. B. mit einer Breite (Elektrodenabstand) gleich oder weniger als die Plattendicke ohne jede Längenbegrenzung hergestellt werden. Ein typischer Verschluss besitzt z. B. einen Elektrodenabstand von 0,05 mm und eine Länge von 8,89 mm und kann mit einer Schaltenergie von etwa 170 erg in weniger als 200 Fanosekunden geschaltet werden. Bei Verwendung einer Matrizengruppe grosser Dichte können z. B. die örtlich begrenzten Stellen mit einer Schaltenergie von ca. 0,5 erg in etwa 200 Nanosekunden geschaltet werden.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   Elektro-optische, zwischen einem lichtdurchlässigen und einem lichtundurchlässigen Zustand hin- und herschaltbare Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine heiss gepresste, optisch einachsige, ferroelektrische, keramische Platte (10) mit einer Vielzahl ferroelektrischer Domänen die an bestimmten Stellen der Platte in einer ersten Richtung parallel ausgerichtet und in einer zweiten, einen Winkel mit der ersten bildenden Richtung ausgerichtet und dadurch in ihrer Lichtdurchlässigkeit verändert werden können.
2. 2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korngrösse der Keramik von mehr als 2 /α.
3. 3. Vorrichtung gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik aus einer festen Lösung von 65-Mol-% Bleizirkonat, 35 Mol-% Bleititanat und 2 Atom-% Wismuthoxyd besteht.
4. 4. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ferroelektrischen Domänen zunächst in die zweite Richtung ausgerichtet und sodann in die erste Richtung umgeschaltet werden.
5. 5. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine neben der Platte angeordnete Lichtquelle (20).

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6. 6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5» gekennzeichnet durch auf der gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle angeordnete Mittel (26) zur Messung des Lichtdurchsatzes durch die Platte.
7. 7. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass tiie Ausrichtung und Umschaltung der Domänen in die erste bzw. zweite Richtung durch auf zumindest einer der grösseren Flächen der Platte gegenüberliegende und mit einer Spannungsquelle verbundene Elektroden erfolgt.
8. 8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Elektrodenpaar (14a, 16a) auf einer grösseren Fläche der Platte und ein zweites, dem ersten Paar gegenüberliegendes Elektrodenpaar (14b, 16b) auf der gegenüberliegenden Plattenfläche angeordnet ist.
9. 9. Vorrichtung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Elektrodenpaaren auf einer Platte eine Matrize (50) bildet.
10. 10. Vorrichtung gemäss Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Elektrode (46) die eine_r grössere Fläche der Platte bedeckt und eine zweite, bewegliche Spitzenelektrode (49) auf der gegenüberliegenden Plattenfläche angeordnet ist.

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