Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств

Оптоэлектроника – это направление науки и техники, соединившее в себе возможности оптики и электроники. Оптоэлектронный прибор – это элемент или узел, применяемый в оптоэлектронной аппаратуре.

Следует упомянуть о трех отличительных чертах оптоэлектроники, которые характеризуют ее как научно-техническое направление.

1. Физическую основу оптоэлектроники составляют явления, методы, средства, для которых принципиальны сочетание и неразрывность оптических и электронных процессов. В широком смысле оптоэлектронное устройство определяется как прибор, чувствительный к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной (ИК) или ультрафиолетовой (УФ) областях, или прибор, излучающий и преобразующий некогерентное или когерентное излучение в этих же спектральных областях.

2. Техническую основу оптоэлектроники определяют конструктивно-технологические концепции современной микроэлектроники: миниатюризация элементов; предпочтительное развитие твердотельных плоскостных конструкций; интеграция элементов и функций.

3. Функциональное назначение оптоэлектроники состоит в решении задач информатики: генерации (формировании) информации путем преобразования различных внешних воздействий в соответствующие электрические и оптические сигналы; переносе информации; переработке (преобразовании) информации по заданному алгоритму; хранении информации, включающем такие процессы, как запись, собственно хранение, неразрушающее считывание, стирание; отображение информации, т.е. преобразование выходных сигналов информационной системы к воспринимаемому человеком виду.

Все многообразие оптоэлектронных элементов подразделяют на следующие группы изделий: источники и приемники излучения, индикаторы, элементы оптики и световоды, а также оптические среды, позволяющие создавать элементы управления, отображения и запоминания информации.

Таблица 5.1 Разновидности оптоэлектронных приборов.

Излучатели света: Светодиод Полупроводниковый лазер Газовый лазер Твердотельный лазер Лазер на красителе	Фотоприемники: Фоторезистор Фотодиод (солнечная батарея) Фототранзистор Лавинный фотодиод Фотоэлемент Фотоумножитель
Оптические волноводы: Волоконно-оптический Пленочный Волноводная линза	Интегральные схемы: Оптические ИС Оптоэлектронные ИС
Функциональные приборы: Преобразователь излучения в когерентное Оптический бистабильный элемент Оптический вентиль Оптрон	Оптическая память: Устройства на основе: фотопленки Фотохромных материалов Термопластиков Аморфных полупроводников
Модуляторы света и отклоняющие системы: Система зеркал Электрооптические модуляторы Магнитооптические модуляторы Акустооптические модуляторы Волоконно-оптические разветвители и фильтры	Устройства отображения информации: Светодиодный Электролюминесцентный Фосфорисцентный Жидкокристалический Плазменный

Основные достоинства оптоэлектронных приборов (ОЭП) обусловлены особенностями электромагнитных волн оптического диапазона, а так же свойствами фотона, как носителя информации. Они проявляются в следующем:

· Высокая частота оптических колебаний ( в раз больше чем в радиодиапазоне, что позволяет значительно увеличить пропускную способность систем связи).

· Тонкая фокусировка. Теоретически допускается возможность фокусировки в точку с размерами »l/2. Эта величина определяет плотность записи оптической информации бит/ .

· Направленность. Угловая расходимость оптического пучка составляет величину , где А- поперечный размер излучателя.

· Отсутствие электрической связи между отдельными узлами и блоками устройства, благодаря электрической нейтральности фотонов, как носителей оптической информации.

· Однонаправленность потока информации и отсутствие обратной связи между передатчиком и приемником.

· Визуализация. Преобразование электрических сигналов в визуальную форму, удобную для восприятия.

· Фоточувствительность. Это свойство ОЭП дает возможность преобразовывать оптические сигналы в электрические, а также оптические сигналы различных областей спектра в видимый диапазон (ультрафиолетовое и инфракрасное излучения).

· Пространственная модуляция. Возможность модулировать поток фотона не только во времени, но и в пространстве, что позволяет производить параллельную обработку информации.

Наряду с рассмотренными достоинствами оптоэлектронные приборы имеют и недостатки:

· Низкий кпд. На сегодняшний день КПД ЭОП не превышает 10 – 20% (за исключением лазеров, их КПД составляет 70%), а в сложных ОЭ системах, где происходит многократное преобразование оптического и электрического сигналов, кпд падает до 1%.

· Гибридность. В сложных ОЭ системах, где приборы изготовлены из большого числа разнородных материалов, присутствуют потери из-за поглощения и рассеивания на границах раздела оптических сред, это приводит к дополнительному снижению КПД.

· Необходимость точной настройки оптических элементов, их подверженность механическим и тепловым воздействиям обуславливают сложность производства и большую стоимость изделий.

· Деградация ОЭП. При воздействии внешних факторов и при длительной эксплуатации происходит ухудшение параметров и эффективности прибора, что ведет к необратимому нарушению оптических свойств.

⇐ Предыдущая22232425262728293031Следующая ⇒

Поделиться: