Naukowa koncepcja technologii Grating Light Valve (GLV) powstała na Uniwersytecie Stanforda w USA. W celu rozwijania i wdrażania produktów opartych na GLV w 1994 roku utworzona została firma Silicon Light Machines, będšca obecnie częciš Cypres Semiconductor Corporation. Pojęcie GLV może być przetłumaczone na język polski następujšco: dyfrakcyjny zawór wietlny.
GLV należy do kategorii półprzewodnikowych mikromechanicznych układów optycznych, podobnie jak układy DMD firmy Texas Instruments*. A zatem ponownie mamy do czynienia z układem scalonym wysokiej skali integracji zawierajšcym zbiór mikroskopijnych ruchomych elementów zdolnych odbijać i modulować wiatło. Na rys. 1 przedstawiono układ scalony zawierajšcy matrycę liniowš z 1080 modułami GLV; obok widoczna jest szpilka tablicowa.
Zastosowania
Ze względu na dużš szybkoć działania GLV jest stosowane nie tylko w wysokiej jakoci wielkoekranowych monitorach, telewizorach i projektorach kinowych, lecz także w transmisyjnych sieciach optycznych do przełšczania, tłumienia i regeneracji sygnałów. Od niedawna znajduje też zastosowanie w termicznych urzšdzeniach przeznaczonych do cyfrowego nawietlania form drukowych. ăEkranowaÓ pozycja GLV jest sprawdzona i ugruntowana. Jednakże w przypadku zastosowań poligraficznych cišgle jest to nowoć i badania jeszcze trwajš, pomimo że odbyły się już wiatowe premiery urzšdzeń CtP: Xcalibur 45 (Agfa) oraz Ultima (Screen).
Zasada działania GLV wykorzystuje zjawisko dyfrakcji do przełšczania, tłumienia i modulacji wiatła**. W stanie statycznym pełni rolę lustra, za w stanach przejciowych zachowuje się jak zmienna siatka dyfrakcyjna.
W poprzek podłużnej wspólnej elektrody rozpięte sš mostki pokryte warstwš odblaskowš. Powierzchnie mostków rozmieszczonych równolegle tworzš lustro, które odbija padajšce wiatło (rys. 2). Jeli ugięty zostanie co drugi mostek, wówczas płaszczyzna lustra przekształca się w regularnš siatkę dyfrakcyjnš o ostrych kwadratowych krawędziach. Taka siatka dyfrakcyjna zamiast odbijać wiatło Đ rozprasza je (rys. 3). Każdy mostek to odrębna elektroda miniaturowego kondensatora powietrznego, którego drugš okładkš jest elektroda wspólna. Jeli pomiędzy okładkami takiego kondensatora wystšpi różnica potencjałów, wówczas na skutek przycišgania elektrostatycznego mostek ugnie się.
Głębokoć ugięcia może być różna Đ użyteczny zakres wynosi od zera do l/4 (l = długoć fali wiatła, np. 830 nm). Jeli przejcie to odbywa się jednym skokiem, mówimy o cyfrowym trybie pracy GLV (m.in. zastosowania w CtP). Analogowy tryb pracy GLV polega na wykorzystaniu stanów porednich (np. zastosowania ekranowe). Czyli w trybie cyfrowym wiatło padajšce jest odbijane i dociera do wybranego celu (np. formy drukowej) lub go nie osišga, bo jest rozpraszane dzięki zjawisku dyfrakcji. W trybie analogowym występuje efekt dodatkowy: płynna zmiana głębokoci ugięcia mostków od zera do l/4 daje płynnš zmianę od maksimum jasnoci do zera.
Podstawowy moduł GLV odpowiada za modulację jednej wišzki. A zatem jeli w jednej linii ustawionych zostanie 1080 modułów, to znaczy, że padajšcy strumień wiatła zostanie podzielony na 1080 wišzek (pikseli). Moduł GLV generujšcy kwadratowy piksel o boku 25 ľm zawiera 6 mostków. Każdy z nich ma szerokoć 3 ľm, długoć 100 ľm, gruboć 125 nm. Gruboć szczeliny powietrznej wynosi około 650 nm. W procesie dyfrakcji bierze udział rodkowa częć każdego mostka (rys. 4). A zatem strumień wiatła padajšcy na liniowš matrycę zawierajšcš 1080 modułów GLV musi być wstęgš o gruboci 25 ľm i szerokoci prawie 30 mm.
Właciwoci
W porównaniu z innymi rozwišzaniami spotykanymi w dziedzinie półprzewodnikowych mikromechanicznych układów optycznych, GLV ma następujšce zalety:
1) znacznie wyższa szybkoć przełšczeń (do 20 ns),
2) wysoka efektywnoć optyczna,
3) precyzyjna i powtarzalna regulacja tłumienia przeprowadzana w sposób cišgły,
4) wysoka optyczna powtarzalnoć kštowa,
5) niezawodnoć i stabilnoć parametrów w wysokiej temperaturze,
6) możliwoć powiększania liczby oddzielnie sterowanych kanałów,
7) łatwoć produkcji i sterowania.
GLV w CtP
GLV w zastosowaniach CtP to przełom technologiczny ze względu na możliwoć znacznego przyspieszenia nawietlania i dowolnoć ródeł wiatła. GLV posiada zdolnoć odbijania i modulowania wiatła w całym zakresie długoci fal stosowanych we współczesnych wiodšcych rozwišzaniach CtP od podczerwieni, poprzez wiatło widzialne, fioletowe aż po ultrafiolet. Przyspieszenie nawietlania zwišzane jest z łatwociš generowania prawie dowolnej liczby niezależnych strumieni i sterowania nimi.
Od CtP oczekuje się coraz większej wydajnoci. Jest to możliwe m.in. poprzez zwiększenie liczby promieni nawietlajšcych. Dotychczas uzyskiwano to przez zwiększenie liczby ródeł wiatła lub większy podział jednej wišzki dużej mocy. Pomimo iż powiększenie liczby laserów w głowicy jest łatwe i często stosowane, to jednak taka koncepcja napotyka naturalne ograniczenia: więcej laserów fizycznie się nie zmieci, a jeli nawet, to liczyć się trzeba z zakłóceniem stabilnoci geometrii. Jednoczenie wzrasta prawdopodobieństwo wystšpienia awarii. Oczywicie cena urzšdzenia gwałtownie ronie, ponieważ każdemu laserowi towarzyszy osobny precyzyjny tor optyczny, za głowica i jej sterowanie rozrastajš się monstrualnie (w skrajnym przypadku głowica jest w stanie nawietlić płytę na całej szerokoci). Natomiast stosowane dotychczas przez różne firmy zwielokrotnienie podziału strumienia energii dużej mocy na wiele pojedynczych wišzek jest trudne i obarczone stratami energii. Tymczasem GLV sprawdza się tu bardzo dobrze.
Na razie pierwsze CtP z układami GLV zrealizowane zostały w pamie podczerwieni 830 nm przy wykorzystaniu bębna zewnętrznego. Jednakże ze względu na cenę płyt najbardziej oczekiwanym przez rynek rozwišzaniem byłoby zastosowanie promieniowania UV. Na razie brak jakichkolwiek sygnałów, by prowadzone były badania w tym włanie kierunku. Obecnie prawo do stosowania GLV w poligrafii posiadajš tylko firmy Agfa i Screen.
Prognozy
Zastosowanie wiatła o długoci fali innej niż 830 nm wydaje się być możliwe, ale najprawdopodobniej zwišzane jest z koniecznociš zastosowania soczewek o innych właciwociach oraz GLV o innej geometrii. Dla UV oraz laserów fioletowych szerokoci lustrzanych mostków i odległoci pomiędzy nimi powinny być w przybliżeniu dwukrotnie mniejsze niż w przypadku promieniowania 830 nm. Wprawdzie i bez takiej modyfikacji wiatło z pewnociš jest poprawnie odbijane, jednakże po przejciu GLV w stan dyfrakcyjny całkowite rozproszenie może nie wystšpić; wówczas częć strumienia zostanie odbita i dotrze do płyty, co w rezultacie spowoduje pogorszenie jakoci.
Nie można zatem wykluczyć, że w przyszłoci pojawiš się szybkie urzšdzenia CtcP z bębnem zewnętrznym nawietlajšce płyty tradycyjne przy wykorzystaniu wiatła UV modulowanego za pomocš GLV.
Opracowano na podstawie:
1. Materiałów dostępnych na stronach http://www.siliconlight.com
2. ăAnalyzing Publishing TechnologiesÓ The Seybold Report, Volume 2, Number 3, May 6, 2002.
3. ăScreen redefines the large-format CtP marketÓ, www.screeneurope.com, News, 10/04/02.
4. ăNew Platesetter a Grate InventionÓ The Bulletin Seybold News & Views on Electronic Publishing, Volume 7, Number 23; March 13, 2002.
5. ăUV and Ink-Jet CtP...Ó, The Seybold Report, Volume 2, Number 3, May 6, 2002.
