- •ОптИческие устройства в радиотехнике учебное пособие
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Когерентная оптика и оптическая
- •1.1. Свойства света и его параметры
- •1.2. Оптоэлектронные приборы и устройства
- •1.3. Монохроматичность, когерентность и поляризация света
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Геометрическая оптика
- •2.1. Распространение света
- •2.2. Преломление и отражение света на границе двух однородных сред
- •2.3. Особенности распространения оптического излучения в световодах
- •2.4. Взаимодействие света с веществом
- •2.5. Классификация оптоэлектронных приборов и устройств
- •2.6. Пассивные оптические элементы
- •Вопросы для самопроверки
- •3. Дисперсия, дифракция и интерференция света
- •3.1. Дисперсия света
- •3.2. Дифракция света
- •3.3. Интерференция света и интерферометры
- •3.4. Двухлучевые интерферометры
- •3.5. Волоконно-оптические и интегрально-оптические интерферометры
- •3.6. Планарные диспергирующие элементы интегральной оптики
- •3.7. Многоканальные волоконно-оптические линии связи
- •Вопросы для самопроверки
- •4. Электрооптические, магнитооптические и акустооптические устройства
- •4.1. Электрооптические эффекты
- •4.2. Электрооптические модуляторы света
- •4.3. Модуляторы на жидких кристаллах
- •4.4. Электрооптический эффект в цтсл-керамике
- •4.5. Магнитооптические эффекты
- •4.6. Акустооптическая модуляция
- •Вопросы для самопроверки
- •5. Оптическая обработка информации
- •5.1. Описание оптического сигнала
- •5.2. Методы Фурье-анализа
- •5.3. Аналоговые оптические процессоры
- •5.4. Оптоэлектронные ацп
- •Вопросы для самопроверки
- •6. Радиооптические системы
- •6.1. Классификация радиооптических систем
- •6.2. Структурные схемы основных радиооптических систем
- •6.3. Источники излучения
- •6.4. Приемный оптический модуль
- •Вопросы для самопроверки
- •7. Лазерные локационные системы
- •7.1. Схема лазерной локационной системы
- •7.2. Многофункциональная система лазерной локации.
- •7.3. Лазерные системы управления оружием
- •7.4. Лазерные системы связи и стыковки космических аппаратов
- •7.5. Расчеты параметров оптической связи
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Глоссарий
- •Предметный указатель
- •Содержание
1.2. Оптоэлектронные приборы и устройства
Оптоэлектроника – наука об устройстве приборов для генерации, приема и преобразования оптического излучения в диапазоне от 0,1 до 100 мкм и процессах, происходящих в них.
Оптоэлектронные приборы – электронные приборы, обеспечивающие преобразование электрической энергии в световую и, наоборот, световую в электрическую. Например, светодиод, фотодиод, фототранзистор.
Чаще всего эти приборы используют для преобразования сигналов при извлечении, передаче и отображении информации. В датчиках оптоэлектронные приборы осуществляют формирование электрического сигнала под влиянием физических воздействий (давления, температуры, звука и т.п.).
Оптоэлектронное устройство – устройство, объединенное с другими вспомогательными электронными (или оптическими) приборами в единое целое для выполнения заданных функций. Например, светодиод с модулятором образуют передающий оптический модуль (ПОМ). Фотодиод (фототранзистор) вместе с усилителем образует оптоэлектронное устройство, которое называются приемным оптическим модулем (ПРОМ).
Квантовые приборы – приборы, построенные на принципах использования квантовых эффектов при взаимодействии света с электронами атомов различных веществ. К этим приборам относят, прежде всего, лазеры, а также нелинейные и параметрические преобразователи света. Особенность лазеров заключается в том, что они позволяют получать когерентное излучение, обладающее свойствами монохроматичности (излучение на одной частоте) и стабильности фазы.
Как известно, свет представляет собой электромагнитные колебания очень высокой частоты (в 2,5…1,32 тысячи раз больше, чем у радиоволн миллиметрового диапазона).
Любую систему, действие которой основано на непосредственном использовании высокочастотных электромагнитных волн для передачи, сбора, извлечения, обработки и хранения информации, называют радиооптической системой.
Радиотехника – наука о передаче и извлечении информации с помощью электромагнитных волн, а также об устройстве и работе приборов для генерации и приема электромагнитных колебаний с частотами от единиц кГц до более чем 300 ГГц. Последняя цифра соответствует длине волны 0,1 мм или 100 мкм. Т.е. оптический диапазон следует непосредственно за пределом радиотехнического диапазона.
Радиооптика – наука об изучении и использовании волновых процессов в оптике и радиотехнике, основанная на общности законов оптики и радиотехники. В частности оптические методы позволяют наблюдать и моделировать дифракционные и интерференционные явления характерные для радиоволн. И наоборот, сейчас освоены гетеродинные методы обработки сигналов, впервые использованные в радиотехнике.
Современная эра систем передачи информации с помощью оптического диапазона длин волн начинает свой отсчет с момента обнаружения эффекта усиления радиосигналов в газовом разряде аммиака в 1954 г. Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым. Вскоре была разработана теория квантовых генераторов радиодиапазона (мазеров) и созданы первые действующие квантовые генераторы оптического диапазона - лазеры на рубине (в 1960 г.), а затем газовые с использованием газового разряда смеси Не и Nе, в 1961 г.