- •Министерство образования и науки рф
- •Глава 1. Уровни энергии. Взаимодействие элеКтромагнитного излучения с веществом
- •1.1. Многоэлектронные атомы
- •1.2. Молекулы
- •1.3. Электронные состояния в полупроводниках
- •1.4. Оптические переходы в полупроводниках
- •1.5. Люминесценция
- •1.6. Спонтанное и вынужденное излучение.
- •1.7. Форма и ширина спектральной линии
- •Глава 2. Усиление и генерация
- •2.1. Характеристики неравновесных состояний квантовых систем. Отрицательная температура
- •2.2. Принцип работы квантовых усилителей и генераторов
- •2.3. Возбуждение активного вещества (накачка)
- •2.5. Трехуровневые схемы
- •2.6. Четырехуровневая схема
- •2.7. Оптические резонаторы
- •2.8. Добротность резонатора.
- •2.9. Условие самовозбуждения и насыщение усиления
- •2.10. Свойства лазерного излучения
- •Глава 3. Лазеры
- •3.1. Классификация лазеров
- •3.2. Твердотельные лазеры
- •3.2.1. Рубиновый лазер
- •3.2.2. Лазеры на кристаллах и стеклах,
- •3.3. Жидкостные лазеры
- •3.4. Газовые лазеры
- •3.4.1. Атомарные газовые лазеры
- •3.4.2. Молекулярные лазеры
- •3.4.3. Эксимерные лазеры
- •3.5. Полупроводниковые лазеры.
- •3.5.1. Принцип работы полупроводниковых лазеров
- •3.5.2. Инжекционный лазер на гомопереходе
- •3.5.3. Инжекционный лазер на гетеропереходе
- •3.5.4. Лазеры на квантовых ямах
- •3.5.5. Квантово-какскадные лазеры
- •3.5.6. Полупроводниковые лазеры с электронной накачкой
- •Глава 4. Некогерентные источники
- •4.1. Светодиоды
- •4.2. Спектр излучения светодиодов
- •4.3. Фотоприемники
- •4.4. Фотодиоды
- •Глава 5. Приборы управления световыми
- •5.1. Электрооптические, магнитооптические и пьезооптические эффекты
- •5.2. Оптические модуляторы
- •5.3. Дефлекторы
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Глава 1. Уровни энергии. Взаимодействие
- •Глава 2. Усиление и генерация электромагнитного
- •Глава 3. Лазеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
- •Глава 4. Некогерентные источники излучения.
- •Глава 5. Приборы управления световыми потоками . . . . . . 97
4.3. Фотоприемники
Фотоприемники предназначены для преобразования оптического сигнала в электрический. Все фотоприемники по принципу действия подразделяются на две группы: тепловые и фотонные. В свою очередь, фотонные приемники подразделяются на фотодетекторы, основанные на а) внешнем фотоэффекте (фотоэлектронные умножители, вакуумные фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи) и б) внутреннем фотоэффекте (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и т.д.)
В полупроводниковых фотоприемниках используются две формы внутреннего фотоэффекта: фотогальванический (фотовольтаический) эффект и эффект фотопроводимости.
Фотогальваническим эффектом называют явление возникновения ЭДС на зажимах прибора, содержащего электрический переход, при воздействии на него электромагнитного излучения. Соответственно фотогальваническими называют приборы, принцип действия которых основан на электрических явлениях в электронно-дырочном переходе, протекающих под действием светового потока.
Эффект фотопроводимости состоит только в создании фотоносителей. Результатом изменения концентрации носителей в полупроводнике является увеличение его проводимости.
В квантовой электронике и оптоэлектронике в основном используются квантовые приемники, которые подразделяются на фотодиоды с р-п переходом, фотодиоды со сложной структурой, фоторезисторы, фотоэмиссионные приемники - фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и электронно-оптические преобразователи (ЭОП). К фотонным приемникам следует отнести также ПЗС-приемники - матричные или линейные преобразователи на приборах с зарядовой связью.
Фотоэлемент - электровакуумный прибор, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал; основан на явлении эмиссии электронов с поверхности твердого тела при поглощении фотонов.
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) - электровакуумный прибор, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал с последующим его усилением за счет вторичной эмиссии, суть которой состоит в испускании электронов поверхностью твердого тела при ее бомбардировке электронами большой энергии.
Фоторезисторы (фотосопротивления) - простейшие полупроводниковые структуры с одним типом проводимости, у которых под действием падающего оптического излучения происходит изменение проводимости вследствие образования в них носителей заряда (электронов и дырок).
Фотоприемники с p-n переходом могут работать в двух режимах: а) вентильном, т.е как источник тока (напряжения) и б) фотодиодном. В первом случае приемник при облучении генерирует ЭДС без внешнего источника питания, во втором - к приемнику подводится внешнее напряжение в запирающем направлении, и ток, проходящий через нагрузочное сопротивление, изменяется в зависимости от освещённости p-n перехода.
Для регистрации сверхкоротких импульсов лазерного излучения ИК-диапазона разработаны приемники оптического излучения, основанные на увлечении электронов фотонами. При взаимодействии излучения с веществом (внутризонное поглощение на свободных носителях, переходы между подзонами в валентной зоне) вдоль направления распространения излучения возникает движение носителей заряда вследствие наличия у электромагнитной волны конечного импульса. Это движение носителей регистрируется в виде тока или напряжения.