Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 58 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

57
Элементы оптронов
Основными элементами оптопар являются источники и приемники оптиче-
ского излучения, а также среды оптических каналов. Элементы оптопар долж-
ны быть согласованы по спектральным характеристикам, быстродействию,
температурным свойствам, габаритам.
Источниками обычно являются инжекционные диоды, излучающие в инфра-
красном диапазоне. Требования к ним включают высокий КПД, необходимое
быстродействие, узкая направленность излучения для снижения потерь энер-
гии, малые входные токи для согласования с микроэлектронными схемами
управления, постоянство квантового выхода в широком диапазоне входных то-
ков. Для некоторых устройств в качестве источников можно использовать лазе-
ры, которые могут иметь большие токи управления и более высокую стои-
мость). Для изготовления излучающих диодов применяют такие материалы, как
GaAs, GaAlAs, GaAsP и другие полупроводниковые соединения, позволяющие
генерировать излучение с длиной волны 0,8-1,6 мкм. В отличие от светодиодов,
применяемых в индикаторах, для источников в оптронах необходима малая
площадь высвечивания для уменьшения потерь излучения и обеспечения согла-
сования с приемным окном фотоприемника. Значения электрических парамет-
ров источников обычно составляют V
ном
~ 1,2-1,7 В, P
ном
~ 1-50 мВт.
Требования к материалу среды оптического канала: 1) минимальные потери
света, т.е. спектральное согласование с излучателем и фотоприемником,
n ~ n
ист
, n
пр
; 2) высокий уровень электрической изоляции между входом и выхо-
дом (сопротивление изоляции ~ 10
12
Ом). Материал оптического канала может
выполнять дополнительные функции, такие как конструкционная основа, защи-
та от механических, климатических и радиационных воздействий.
Используется 3 варианта оптических сред: 1 - полимерные оптические клеи,
лаки, вязкие вещества (незасыхающие силиконовые составы), некоторые марки
стекол (например, халькогенидные). Они имеют невысокую электрическую
прочность изоляции - V
из
~ 100-500 В. 2 - воздушный канал, в котором дополни-
тельно могут использоваться фокусирующие системы из стеклянных линз (в
устройствах оптического считывания информации), V
из
~ 1-5 кВ. 3 - волоконные
световоды. Они имеют высокое сопротивление изоляции, V
из
~ 50-150 кВ.
К недостаткам полимеров относятся провалы спектра пропускания в ближ-
ней ИК-области вследствие поглощения радикалами OH, CH
3
, CH
2
, NH
2
, NH,
температурная нестабильность и деградация. К недостаткам стекол относятся
низкая устойчивость к перепадам температуры и плохая адгезия.
Как элемент электрической схемы оптрон характеризуется не излучателем, а
типом используемого фотоприемника, соответственно, различают оптопары ре-
зисторного, диодного, транзисторного и тиристорного типов. Основной мате-
риал при изготовлении фотоприемников - кремний, а фоторезисторы обычно
изготавливаются из CdS, CdSe или других халькогенидов. Быстродействие оп-
топары ограничивается параметрами фотоприемника.

Страницы