26

Элементы оптоэлектроники

Оптоэлектроника – это раздел науки и техники, изучающий как оптические, так и электронные явления в веществах; их взаимные связи и преобразования; и использующие приборы, схемы и системы, созданные на этих явлениях.

Оптоэлектронные прибор (ОЭП) – это прибор, использующий для своей работы электромагнитные излучения оптического диапазона: с длиной волны (1мм 1нм) и частотой (10¹²  10¹⁷ Гц)

Электрическая база ОЭП делится на следующие группы:

I – Оптоизлучатели (светодиоды, полупроводниковые лазеры)

II - Приёмники оптического излучения (фоторезисторы, фотоприёмники с p-n

переходом)

III - Приборы, управляющие излучением (дефлекторы, модуляторы, управляемые транспаранты)

IV - Приборы для отображения информации (индикаторы, индикаторные панели)

V - Приборы для электроизоляции (оптрон, оптопара)

VI - ОЗУ и оптические каналы связи.

Основой всей оптоэлектроники является излучатель!

Существует два вида источников излучения:

А) Источник когерентного излучения: лазеры.

Б) Источник некогерентного излучения: светоизлучающий диод (СИД).

Преимущества:

А.1.) Высокая информационная ёмкость оптических каналов (высокая плотность записи).

А.2.) Возможность временной и пространственной модуляции сигнала.

А.3.) Нет предела для микроминиатюризации, из-за малой длины волны оптического излучения.

Б.1.) Почти идеальная электроизоляция элементов схем, что исключает наличие обратной связи

выхода схемы с входом.

Б.2.) Односторонняя передача сигнала от излучателя к фотоприёмнику (нет обратной передачи).

Б.3.) Получение информации состояния аппаратуры с низкими энергетическими затратами.

Б.4.) Управление мощными объектами, с помощью малых токов и напряжений.

Б.5.) Легко связываются (согласуются) цепи с различными частотами.

Б.6.) Высокие коммутационные возможности.

Б.7.) Хорошая защита от помех оптических каналов.

Оптическое излучение и сид

Количественно, оптическое излучение характеризуется энергией, переносимой этим излучением. Все параметры, связанные с переносимой энергией, являются энергетическими параметрами излучения.

Энергетические параметры делятся на:

1. - Поток излучения (характеризует излучение).

2. - Сила излучения (характеризует излучение).

3. - Энергетическая яркость и энергетическая светимость (характеризует источник излучения).

4. - Энергетическая освещённость (характеризует поверхность, принимающую излучение).

Поток излучения (Фе) и световой поток (Фv)

В вершине телесного угла, находится точечный источник излучения.

Ф_е = Q_е / t - отношение энергии, переносимой потоком фотонов к времени переноса.

Ф_v = К()*Ф_е - формула связи между Ф_v [Лм] и Ф_е [Вт],

где К() - световая эффективность.

Вне видимой части спектра К() = 0; (Пример: при  = 0.35 - светового потока нет)

Для нормального дневного зрения, на длине волны соответствующей max чувствительности глаза = 555[нм], поток излучения в 1[Вт] эквивалентен световому потоку в 680[Лм].

Примеры:  = 655[нм]  К() = 60 - красная часть спектра.

 = 635[нм]  К() = 135;  = 665[нм]  К() = 640