Рис 1. Обобщенная структурная схема оптрона
Назначение оптической среды - передача энергии оптического сигнала от излучателя к фотоприемнику, а также во многих случаях обеспечение механической целостности конструкции.
Принципиальная возможность управления оптическими свойствами среды, например, с помощью использования электрооптических или магнитооптических эффектов, отражена введением в схему устройства управления, В этом случае мы получаем оптрон с управляемым оптическим каналом, функционально отличающийся от "обычного" оптрона: изменение выходного сигнала может осуществляться как по входу, так и по цепи управления.
В фотоприемнике происходит "восстановление" информационного сигнала из оптического в электрический; при этом стремятся иметь высокую чувствительность и высокое быстродействие.
Наконец, выходное устройство призвано преобразовать сигнал фотоприемника в стандартную форму, удобную для воздействия на последующие за оптроном каскады. Практически обязательной функцией выходного устройства является усиление сигнала, так как потери после двойного преобразования очень значительны. Нередко функцию усиления выполняет и сам фотоприемник (например, фототранзистор).
Электрические схемы и выходные характеристики оптронов с фоторезистором (а), фотодиодом (б) и фототиристором (в): 1 — полупроводниковый светоизлучающий диод; 2 — фоторезистор; 3 — фотодиод; 4— фототиристор; U и I — напряжение и ток в выходной цепи оптрона. Пунктирные кривые соответствуют отсутствию тока во входной цепи оптрона, сплошные — двум разным значениям входных токов.
21.Физические основы усиления и генерации лазерного излучения
Ла́зер(англ.laser,акронимотlight amplification by stimulated emission of radiation«усилениесветапосредствомвынужденного излучения»), илиопти́ческий ква́нтовый генера́тор— это устройство, преобразующееэнергиюнакачки(световую,электрическую,тепловую,химическуюи др.) в энергиюкогерентного,монохроматического,поляризованногои узконаправленного потока излучения.
Принцип действия
Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения[8]. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атомспособен излучитьфотонпод действием другого фотона без его поглощения, еслиэнергияпоследнего равняется разности энергийуровнейатома до и после излучения. При этом излучённый фотонкогерентенфотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усилениесвета. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения,поляризациюифазу[9][10].
Устройство лазера
Все лазеры состоят из трёх основных частей:
активной (рабочей) среды;
системы накачки (источник энергии);
оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).
Активная среда
В настоящее время в качестве рабочей среды лазера используются различные агрегатные состояния вещества:твёрдое,жидкое,газообразное,плазма[15]. В обычном состоянии число атомов, находящихся на возбуждённых энергетических уровнях, определяетсяраспределением Больцмана[16]:
здесь N— число атомов, находящихся в возбуждённом состоянии с энергиейE,N0— число атомов, находящихся в основном состоянии,k—постоянная Больцмана,T—температурасреды.