лекция_Оптоэлектроника

36

б) диаметр оболочки волокна; в) корень квадратный из суммы квадратов показателей преломления

сердцевины и оболочки; г) корень квадратный из разности квадратов показателей преломления

сердцевины и оболочки?

-1.6.5. Укажите кривую, которая соответствует оранжевому СИД (см. рис. 1).

1.7.- 1.7.1. Дать определение, что такое полупроводниковые приемники излучения,

показать их классификацию и привести примеры прибора.

-1.7.2. Какое из обозначений соответствует фотоприемному прибору:

а)	КТ814А;	б) ФД252;	в) АОУ103; г) АЛС331А?
-	1.7.3. Какие из указанных материалов пригодны для изготовления излучающих
приборов:
		a) Ge;	б) Si;	в) Си;	г) GaP?
- 1.7.4. Что характеризует числовая апертура оптического волокна:
		а) эффективность ввода излучения в световод;
		б) эффективность вывода излучения из световода;
		в) диаметр	сердцевины		оптического	волокна;
		г) диаметр оболочки оптического волокна?
- 1.7.5. Какая конструкция отличается простотой, но имеет малые а значения
коэффициента вывода оптического излучения (рис. 2).
1.8.	– 1.8.1.	Дать определение, что		такое	оптопары (оптроны),	показать их
классификацию и привести примеры прибора.

- 1.8.2. Какое из обозначений соответствует индикаторному прибору:

	а) ЦИЖ-2;	б) АЛ103А;		в)	АЛ102В; г)	АОТ101А?
	- 1.8.3.	Какие из	указанных материалов пригодны для изготовления
фотоприемников:
		а) Аl;	б) Аи;		в) Ge;	г) Si?
	- 1.8.4. Какие типы волокон обеспечивают максимальную широкополосность:
	а) одномодовый градиентный;
	б) многомодовый градиентный;
	в) многомодовый со ступенчатым изменением показателя преломления;
	г) одномодовый со ступенчатым изменением показателя преломления?
	- 1.8.5. Какие конструкции отличается хорошим коэффициентом вывода оптического
излучения (см. рис. 2)?
1.9.	– 1.9.1. Дать определение, что такое оптоэлектронные датчики, показать их
классификацию и привести примеры прибора:
.	- 1.9.2. Какое из обозначений соответствует оптрону:
а)	АЛС316А;	б) АП601В;		в)	АОТ301А;	г) ЗЛ341Г?
- 1.9.3. Материалы с какой шириной запрещенной зоны используются для
изготовления оптоэлектронных приборов видимой области спектра:
а) E = 0.1 эВ;		б) E = 1,5 эВ ;		в) E = 3,5 эВ ; г) E = 6 эВ ?

-1.9.4. От чего зависит уширение импульсного оптического сигнала: а) oт мощности вводимого в световод оптического сигнала; б) значения цифровой апертуры; в) типа оптического волокна;

г) диаметра оболочки оптического волокна?

-1.9.5. Какие конструкции используют пластмассовые линзы, повышающие эффективность вывода оптической энергии (см. рис. 2)?

37

1.10. – 1.10.1. Дать определение, что такое элементы интегральной оптики, показать их классификацию и привести примеры прибора.

- 1.10.2. С помощью каких частиц переносится оптическая энергия:

а) фотонов;			б)	фононов;			в) электронов;	г) дырок?
-	1.10.3. Какая из составляющих общего тока p-n-перехода обеспечивает инжекционную
электролюминесценцию:
	а) обратный ток				б) прямой ток			в) туннельный		г) ток утечки
	р-n-перехода;					р-n-перехода;		ток;		по поверхности
	- 1.10.4. Какие значения затухания на километр имеют современные оптические
волокна для систем магистральной связи;
				а) порядка 10дБ/км;
				б) порядка 5 дБ/км;
				в) порядка 2 дБ/км;
				г) порядка 0,5 дБ/км?
		- 1.10.5. Какая конструкция улучшает диаграмму направленности торцевого
излучения (см. рис. 2)?
Задача №2
Дать содержательный ответ на контрольные вопросы
1.		Каким		образом		в	полупроводниковом излучателе			происходит непосредст-
венное		преобразование					электрической	энергии	в энергию		электромагнитного
излучения?
2.		Как	должны		быть		выполнены	структура и	конструкция		светоизлучающего
диода для получения наибольшего внешнего квантового выхода?

3.Какими параметрами можно характеризовать различные свойства светоизлучающих диодов?

4.Каков принцип действия полупроводникового лазера?

5.Каковы отличия в принципе действия и в свойствах полупроводникового лазера и светоизлучающего диода?

6.Почему когерентное излучение от инжекционного полупроводникового лазера

можно получить только при токах, превышающих некоторое пороговое значение?

7.Как объяснить спектральную характеристику фоторезистора?

8.Что такое коэффициент усиления фоторезистора и как это усиление происходит?

9.Какими параметрами характеризуют фоторезистор?

10. Какие физические факторы влияют на световую характеристику фоторезистора при больших световых потоках?

11.Каковы отличия в свойствах фотодиода и фоторезистора?

12.Какие структуры могут иметь фотодиоды и каковы основные отличия в свойствах фотодиодов, на основе различных выпрямляющих электрических пе реходов?

13.Как в фотоэлементе происходит непосредственное преобразование све товой энергии в электрическую?

14. Каковы отличия в принципе действия и в свойствах фотодиода и биполярного фототранзистора?

15.Приведите схему включения фотодиода в вентильном режиме. Укажите порядок величин КПД, фототока и напряжения фотоэлемента.

16.Что такое темновой ток фотодиода, приведите график; как IТ зависит от темпера-туры?

17.Область применения фотодиодов (например, в связи).

18.Схема включения фотодиода.

19.Какой фотоэлектрический прибор не имеет р-п-перехода, его принцип работы?

38

20.Область применения светодиодов.

21.Выпишите величины Uпр и Uобр светодиода.

22.Сравните чувствительность фотодиода и фототранзистора.

23.Что такое оптрон?

24.Нарисуйте динисторный оптрон.

25.Какие возможности открыли оптоэлектроника и световолоконный кабель.

26. Почему фототиристор может управлять относительно большими мощностями, чем допустимая мощность рассеяния самого фототиристора?

27.Перечислите достоинства оптопар и оптоэлектронных интегральных микросхем.

28.Принцип действия полупроводниковых излучательных приборов.

29.Характеристики и параметры светодиодов.

30.	На каких фотоэлектрических явлениях основана работа фотоприем-
ников:	фоторезистора, фотодиода и фототранзистора?

31.Принцип работы, характеристики и параметры фотоприемников: фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов.

32.Принцип работы, оптопар. Разновидности оптопар.

33.Параметры оптопар.

ЗАДАЧА №3

На рис.25. показаны технические данные волоконно-оптических линий связи:

-Области применения ВОЛС – сети связи;

-Скорость передачи информации (по оси ординат, в Мбит/с);

-Общая дальность связи по оси абсцисс, в км;

-Тип кабеля: многомодовые градиентные световоды или одномодовые световоды;

-Тип инфракрасных излучателей: светодиоды, лазерные диоды и одномодовые лазерные диоды;

-Диапазон длин волн применяемого оптического излучения;

-Вид уплотнения каналов связи: малоканальная или многоканальная передача сигналов.

Для заданной сети связи определить технические характеристики, для чего использовать рис.33.

Вопросы задачи №3

1. Определить технические характеристики малых локальных сетей (в зданиях, самолетах и на кораблях), и по возможности их охарактеризовать.

2 Определить технические характеристики общественных систем связи (можно показать на примере сетей PON) , и по возможности их охарактеризовать.

3. Определить технические характеристики больших локальных сетей (на предприятиях), и по возможности их охарактеризовать.

4. Определить технические характеристики кабельного телевидения, и по возможности его охарактеризовать.

5.Определить технические характеристики сетей ЭВМ, и по возможности их охарактеризовать.

6.Определить технические характеристики морских и трансатлантических линий связи, и по возможности их охарактеризовать.

39

Рис. 33. Области применен ия волоконно-оптических линий связи

Приложения

1.Приложении 1 “ Азбука радиосхем” А) Условно-графическое обозначение УГО элементов схем

Б) Устройство электрон ных приборов В) Структура полупроводниковых приборов

2.Приложение 2 А) Система обозначений светоизлучающих диодов (СИД) индикации

Б) Система обозначений фотоприемных приборов и оптронов В) Параметры оптического излучения

3.Ответы на некоторые вопросы контрольной работы

4.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБО ТА № 4

5.Периодическая система элементов (таблица Д. И. Менделеева)

40

1. Приложение 1 “		Азбука радиосхем “
А)	Условно-графическое обозначение УГО элементов схем
1.	Резисторы:	на	0, 5 Вт	и на 0,25 Вт

2. Переменный резистор

(Номиналы: 0,47 Ом, а на корпусе написано R47; 1 Ом - 1R0; 4,7 Ом – 47R; 100 Ом - 100R; 1кОм – 1к0; 10к – 10к ). Но … см. ГОСТ, когда пишут: 20R, 20 ; 20E; 20 Ом. Буквы, следующие за номиналом у з аграничных резисторов, показывают допустимое отклонение: F=±1%; G =±2%; J =±5%; К= ±10%; M=±20%).

3.Терморезистор – полупроводниковый резистор с нелинейной В АХ

(сопротивление изменяется под действием tо)

4.Варистор – полупроводн иковый резистор с нелинейной ВАХ (соп рот.

изм. от U)

5.Конденсатор постоянной емкости и конденсатор

переменной емкости

6. Оксидный (электролитический) конденсатор

7. Индуктивность

6. Вариометр – катушка с переменной индуктивностью

7.Диод полупроводниковый

8. Диод

Шотки

9.Туннельный диод

10.Обращенный диод

13.Варикап

41

14. Стабилитрон

15. Двуханодный cтабилитрон

16.Биполярный транзистор типа p-n-p

17.Биполярный транзистор типа n-p-n

18.Полевой транзистор с управляемым p-n- переходом и с p-каналом

19.Полевой транзистор с управляемым p-n-переходом

с n-каналом

20.МОП– транзистор с индуцированным p-каналом

21.МОП– транзистор с индуцированным n-каналом

22.МОП– транзистор со встроенным обедненным каналом p-типа

23.МОП– транзистор со встроенным обедненным каналом n-типа

24.МОП– транзистор со встроенным обогащенным

каналом p-типа

25.МОП– транзистор со встроенным обогащенным каналом n-типа

42

26.МОП– транзистор с двумя затворами

27. Динистор (диодный тиристор)

28.Симметричный двунаправленный - динистор (Диак)

29.Незапираемый триодный тиристор с выводом от n-области: анодноуправляемый

30.Незапираемый триодный тиристор с выводом от p-области: катодноуправляемый

31.Запираемый триодный тиристор с выводом от

n-области: анодноуправляемый

32.Запираемый триодный тиристор с выводом от p-области: катодноуправляемый

33.Управляемый симметричный двунаправленный - тиристор (Триак)

34. Плавкий предохранитель

35.Электронная лампа диод

36.Электронная лампа триод

37.Электронная лампа тетрод

38.Электронная лампа пентод

39.Газоразрядный стабилизатор напряжения (стабилитрон)

43

40.Светодиод

41.Фотодиод

42.Фотогальванический элемент

43.Фотоварикап

44.Фоторезистор

45 Фототранзистор

46.Фототиристор

47.Диодная оптопара (светодиод - фотодиод)

48.Диодная оптопара (светодиод - фотоварикап)

49.Резисторная оптопара (светодиод - фоторезистор)

50.Транзисторная оптопара

(светодиод – фототранзистор: ПТ или БТ )

51.Тиристорная оптопара (светодиод - фототиристор)

44

Б) Устройство электронных приборов

1.Устройство точечного д иода

2.Устройство плоскостного

германиего диода

3.Устройство биполярного транзистора

4. Устройство полевого транзистора с управляемым p-n-

переходом

5. Устройство МОП-транзистора со встроенным	n-
каналом

6.Устройство МОП-тран зистора с индуцированным p-

каналом

7.Устройство лампы триод а

45

8.Устройство фоторезистора

9.Устройство фотодиода

10.Устройство фототранзистора

В) Структура полупроводниковых приборов

1.Cтруктура биполярного транзистора

2.Структура динистора

3.Структура симметричного двунаправленного – динистора (Диака)

4.Структура незапираемого триодного тиристора

с выводом от p-области: катодно-управляемого

5.Структура незапираемо го триодного тиристора с

выводом от n-области: анодно-управляемого

46

Приложение 2