ОСОБЛИВОСТІ ОПТОЕЛЕКТРОНІКИ

Розвиток теорії квантової електроніки, яка е результатом синтезу ідей трьох розділів фізики: атомної, радіофізики та оптики, дав змогу створити найважливіший структурний елемент оптоелектроніки - випромінювач світла. Одночасно зародилася ідея волоконно-оптичних ліній зв'язку, практичне втілення якої почалося в кінці 60-х років. З'явилася можливість побудувати канал оптичного зв'язку, який містить у собі кодоване джерело світла, тракт передачі інформації у вигляді світлового променя та фотоприймач.

Промислова реалізація в 1965-1967 рр. за цією схемою пристрою з відкритим повітряним каналом, названого оптроном, показала велику його ефективність як функціонального елемента електричного кола. Тепер для передачі та обробки інформації застосовують складні оптоелектронні систем и на основі поєднання оптичних та гальванічних зв'язків та перетворення інформації у формі оптичних та електричних сигналів у функціональних електронних колах. Таким чином, оптоелектроніка, яка являє собою новий клас функціональних електронних кіл на базі твердого тіла із оптичною ланкою в тракті передачі сигналу, розв’язує питання перетворення за заданим алгоритмом як оптичних, так і електричних сигналів.

Функції керування та перетворення в оптоелектронній системі поряд з електричними процесами виконує електронний промінь. Тому ланцюги з електричним кільцем відрізняються новими якісними показниками в порівнянні з нині діючими електронними ланцюгами керування та перетворення. У звичайній електронній системі носії інформації - електрони та керуюче середовище - електричне поле мають ту саму природу, що обумовлює низький захист системи від завад. В оптоелектроніці це обмеження відсутнє, оскільки носіями інформації є електрично нейтральні фотони. Відсутність взаємодії між фотонами, які не створюють ні електричних, ні магнітних полів, повністю виключає взаємні паразитні впливи між елементами та з’єднаннями оптоелектронної системи і не обмежує подальшого підвищення ступеня інтеграції, щільності пакування елементів та швидкодії системи. Світловий промінь також забезпечує однонапрямленість потоку інформації при відсутності зворотної реакції фотоприймача на джерело, передачу одночасно багатьох оптичних сигналів без взаємодії, а також ідеальну гальванічну розв'язку між входом та виходом. Останнім забезпечується можливість узгодження високоомних кіл з низькоомними, високовольтних з низьковольтними. Стійкість до перевантажень оптичного каналу зв'язку в 10⁶... 10⁹ раз перевищує рівень робочих сигналів оптоелектронної системи, що характеризує її високу надійність. Все це вигідно відрізняє оптичний зв'язок від гальванічного.

Як показує аналіз, найбільша ефективність роботи тракту оптичного зв'язку забезпечується в діапазоні довжин хвиль 0,4 ... 1,2 мкм, що охоплює й видиму частину спектра. Робота оптоелектронних систем в короткохвильовому діапазоні характеризується сильним затуханням оптичного сигналу в світловоді. Обмеження інфрачервоної області (довгохвильової частини діапазону) пов'язано з необхідністю глибокого охолодження фотоприймачів гелієм, воднем чи рідким азотом. Тому оптоелектронні системи звичайно працюють у видимій частині оптичного спектра, де чутливість фотоприймачів максимальна. Це забезпечує також можливість візуального контролю стану елементів оптоелектронних систем за їх світимістю. У пристроях та системах з чисто гальванічним зв'язком такий контроль забезпечується за допомогою спеціальних індикаторних засобів, що ускладнює виріб і знижує його надійність. Висока частота оптичних коливань забезпечує можливість створення широкосмугових систем функціональної мікроелектроніки.

Останнім часом широкого розвитку набули основні різновидності оптоелектронних пристроїв, серед яких гідне місце займають пристрої відображення інформації: цифрові табло, індикаторні екрани та інші пристрої картинної логіки. Візуальне відображення інформації за своєю природою завжди спиралося на оптичні явища. Типовими представниками електронних пристроїв відображення інформації є напівпровідникові та рідиннокристалічні індикатори і багаторозрядні та плазмені дисплеї тощо, які відрізняються доброю яскравістю та контрастністю світіння, а також високою економічністю, надійністю та довговічністю. Найважливішою особливістю таких пристроїв є їх сумісність з інтегральними мікросхемами керування індикаторами, що не характерно для електронно-вакуумних та іонних індикаторів.

Розвиток оптоелектроніки перспективний також з точки зору комплексної мікромініатюризації радіоелектронних пристроїв.

Такі традиційні елементи зв'язку, як роз’єднувачі, кабелі, реле, імпульсні трансформатори, геркони, погано стикуються з дискретними напівпровідниковими пристроями, а тим більше з інтегральними мікросхемами, займаючи більшу частину маси та об’єму виробу та розсіюючи велику потужність споживача.

Тільки оптоелектроніка відкриває реальні шляхи для розв'язання вказаних суперечностей між традиційними електрорадіокомпонентами та інтегральними мікросхемами.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Тепер можна оцінити питому ємність діелектрика із виразів	\|	ДЖЕРЕЛА (ВИПРОМІНЮВАЧІ) СВІТЛА

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.