- •1.Что такое оптоэлектроника ?
- •2.Что такое Квантовая электроника?
- •3.Что такое Оптическое излучение?
- •4. Оптический диапазон электромагнитных волн? Внутри оптический диапазон длин волн:видимое, инфракрасное, ультрафиолетовое излучение ?
- •5.Каким образом эм волны располагаются в порядке уменьшения длины волны?
- •6) Что такое квантовый усилитель? Что такое квантовый генератор?
- •7)Что такое лазер? Что такое мазер?
- •8) Вынужденное излучение? Вынужденное испускание?
- •9) Что такое когерентность, почему электромагнитная волна называется когерентной?
- •10) Что называется длиной волны? Что называется фотопроводимостью?
- •2 Группа вопросов
- •1. Особенности оптической электроники
- •2. Функция видности и ее зависимость от длины электромагнитной волны
- •3. Телесный угол, световой поток и механический эквивалент света
- •4. Сила света. Освещенность поверхности
- •5. Закон освещенности. Светимость излучающей поверхности
- •6.Яркость светящейся поверхности. Закон Ламберта. Световая экспозиция.
- •7.Когерентность оптического излучения.
- •8.Особенности излучения электромагнитных волн в ультрафиолетовом (уф), видимом и инфракрасном (ик) диапазонах.
- •9.Энергетические уровни и квантовые переходы. Спонтанные переходы. Вынужденные переходы.
- •10.Механизм генерации излучения в полупроводниках.
- •11.Прямозонные и непрямозонные полупроводники.
- •12.Поглощение сета в твердых телах.
- •13.Абсолютный показатель преломления.
- •14.Законы отражения и преломления света.
- •15.Условие полного внутреннего отражения света от границы раздела двух сред.
- •16.Эффект Гуса-Хенхена. Конструкция оптического волновода.
- •17.Основные характеристики и параметры светодиодов.
- •18.Характеристики, параметры и модели фотоприемников
- •19.Коэффициент отражения света, коэффициент поглощения и пропускания света.
- •20.Устройство и принцип действия оптронов. Структурная схема оптронов.
- •Рис 1. Обобщенная структурная схема оптрона
- •21.Физические основы усиления и генерации лазерного излучения
- •Активная среда
- •Система накачки
- •Оптический резонатор
1 блок
1.Что такое оптоэлектроника ?
Оптоэлектроника – область науки и техники, которая исследует и применяет процессывзаимодействия оптического излучения с веществом для передачи, приема, переработки,хранения и отображения информации. К оптическому излучению относится электромагнитное излучение в видимомдиапазоне (с длиной волны 0,4 - 0,8 мкм), инфракрасном (0,8 - 103 мкм) и ультрафиолетовом (10-3- 0,4 мкм).
К основным элементам оптоэлектронных устройств относятся источники излучения (некогерентного или когерентного), оптические среды и приемникиизлучения. Оптоэлектроника отличие от полупроводниковой электроники наличием в цепи сигнала оптического звена (оптической связи). Поэтому достоинства оптоэлектроники определяются теми возможностями, которые открываются в результате использованияразнообразных физических явлений, обусловленных взаимодействием излучения с веществом.
Приборы оптоэлектроники:
Для преобразования света в электрический ток-фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, фотоэлектронные умножители (ФЭУ).
Для преобразования тока в световое излучение — различного рода лампы накаливания,электролюминесцентные индикаторы, полупроводниковые светодиоды и лазеры (газовые, твердотельные, полупроводниковые).
Для изоляции электрических цепей (последовательного преобразования «ток-свет-ток») служат отдельные устройства оптоэлектроники — оптопары — резисторные, диодные, транзисторные, тиристорные, оптопары на одно-переходных фототранзисторах и оптопары с открытым оптическим каналом.
Для применения в различных электронных устройствах служат оптоэлектронные интегральные схемы
В настоящее время оптоэлектроника возглавляет список полупроводниковых приборов с наибольшим объемом продаж. Значительный объем продаж приходится на рынок светоизлучающих диодов (СИД).
Оптоэлектронные приборы являются перспективными элементами сотовых телефонов, а именно портативных дисплеев, к которым предъявляются следующие основные требования:
снижение стоимости, веса и энергопотребления;
повышение надежности и долговечности;
улучшение качества воспроизведения информации;
повышение быстродействия.
2.Что такое Квантовая электроника?
Квантовая электроника – область электроники, которая исследует и применяет явления генерации, усиления электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения и явления нелинейного взаимодействия мощного излучения с веществом.
Излучениеи поглощение происходит отдельными порциям, квантами – фотонами. При испусканиифотона энергия атома уменьшается, а при поглощении фотона – увеличивается.Электрон при испускании фотона переходит вниз на более низкий уровень, а припоглощении фотона электрон переходит вверх на более высокий уровень.
Квантовые переходы валентных (связанных) электронов с одного уровня на другойсопровождаются излучением или поглощением электромагнитной энергии, частотакоторой удовлетворяет соотношение
hνmn =Em-En ,
где h – постоянная Планка, νmn - частота излучения (поглощения) при квантовом переходеэлектрона с уровня Em на уровень En , (Em>En).
Переходы при взаимодействии с фотонами могут быть спонтанными (самопроизвольными) и вынужденными (индуцированными).
Испускание фотона при спонтанном переходе не зависит от внешних факторов. Здесь направление излучения и поляризация фотонов могут быть любыми.
Вынужденные квантовые переходы происходят под воздействием внешнего излучения частоты ν. Они генерируют фотоны. Фотон – копия имеет направление излучения и поляризацию такие же, как и у фотона, стимулирующего усиление электромагнитногоизлучения. При этом частота испущенного электрона совпадает с частотой вынужденногоизлучения.
Квантовый генератор – источник когерентного излучения, основанный на использовании явления вынужденного излучения.