3. Определение и физические основы оптоэлектроники. Основные классы оптоэлектронных приборов (по принципу действия).

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА, раздел электроники, охватывающий использование эффектов взаимодействия эл.-магн. волн оптич. диапазона (3*10¹¹—3*10¹⁷ Гц или 10^-3 – 10^-9 м) с электронами в веществах (гл. обр. в твёрдых телах) и методы создания оптоэлектронных приборов и устройств, использующих эти эффекты для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

В ОЭ практически освоенный диапазон эл.-магн. волн лежит в пределах 0,2—20 мкм. Однако большинство совр. оптоэлектронных приборов и устр-в работает в диапазоне длин волн 0,5— 1,5 мкм.

Работа таких приборов и устр-в основана на использовании:

разл. видов люминесценции (электро-, катодо-, фотолюминесценции);

электро-, магнито- и акусто-оптических эффектов;

фотоэлектрических явлений (напр., фотоэлектрич. эффекта);

явл-ий распространения оптич. изл-я в изотропных и анизотропных средах.

Достоинства ОЭ по сравнению с вакуумной или полупроводниковой электроникой определяются преимуществами использования оптич. излучения в приборах и устр-вах, предназначенных для передачи, хранения, обработки и отображения информации. Эти преимущества обусловлены:

электрич. нейтральностью квантов оптич. излучения — фотонов;

высокой частотой световых колебаний (до 10¹⁵ Гц) и соответственно малым значением длины волны оптич. излучения (в основном до 1 мкм);

малой расходимостью светового луча (-1’) и возможностью его достаточно острой фокусировки.

Как отд. устр-ва, так и сложные многоканальные системы ОЭ. создаются из отд. элементов. Осн. оптоэлектронными элементами являются:

источники когерентного (в основном полупроводниковые лазеры) и некогерентного (гл. обр. светодиоды) оптич. излучения;

оптич. среды (активные и пассивные);

приёмники оптич. излучения (напр., фотодиоды, фототранзисторь, фоторезисторы),

оптические элементы (напр., линзы, призмы, зеркала, поляризаторы),

волоконно-оптические элементы (напр., жгуты, фоконы (фокусир-й конус), селфоки (самофокс-ся волокно))

интегрально-оптические элементы (напр., интегрально-оптич. зеркала, фильтры).

По функциональному назначению можно выделить неск. групп приборов и устр-в ОЭ.

Для управления направлением распространения оптич. излучения (светового пучка) в пространстве используют дефлекторы.

Управление параметрами оптич, излучения (амплитудой, фазой, поляризацией) осуществляется с помощью модуляторов, а пространственно-временная модуляция потока оптич. излучения — пространственно-временных модуляторов света.

Разл. классы индикаторов (напр., полупроводниковые, газоразрядные, на жидких кристаллах, вакуумные люминецентные), действие к-рых основано на использовании либо люминесценции, либо электрооптич. эффектов, служат для визуального отображения информации. Наиболее совершенными индикаторами являются плоские дисплеи.

Преобразование оптич. изображения в адекватную последовательность видеоимпульсов осуществляется многоэлементными фотоприёмниками.

Связь между отд. частями электронных устр-в, при к-рой обеспечивается полная гальванич, развязка между ними (оптич. связь), осуществляется с помощью оптронов, состоящих из источника оптич. излучения и фотоприёмника.

Для передачи информации используют волоконно-оптические линии связи, действие к-рых основано на передаче энергии оптич, излучения (информдц. оптич. сигналов) по волоконным световодам.

Преобразование разл. физ. параметров с целью их измерения осуществляется волоконно-оптическими датчиками, действие к-рых основано на изменении условий прохождения оптич. излучения через оптич, чувствит, элемент при воздействии на него контролируемого параметра.

Для оптической обработки информации применяют оптические процессоры. Оптическая запись информации основана на изменении параметров оптической запоминающей среды (напр., коэф. отражения или пропускания) при воздействии на нее опгич. излучения; обеспечивает высокую плотность записи информации (до 10⁹ бит/см²).