10. Оптроны. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.

Оптронами называют такие оптоэлектронные приборы, в которых имеются источник и приемник излучения (светоизлучатель и фотоприемник) с тем или иным видом оптической и электрической связи между ними, конструктивно связанные друг с другом.

Принцип действия оптронов любого вида основан на следующем. В излучателе энергия электрического сигнала преобразуется в световую, в фотоприемнике, наоборот, световой сигнал вызывает электрический отклик.

О птопара (говорят также "элементарный оптрон") представляет собой оптоэлектронный полупроводниковый прибор, состоящий из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь, обеспечивающая электрическую изоляцию между входом и выходом. Оптоэлектронная интегральная микросхема представляет собой микросхему, состоящую из одной или нескольких оптопар и электрически соединенных с ними одного или нескольких согласующих или усилительных устройств.

При классификации изделий оптронной техники учитывается два момента: тип фотоприемного устройства и конструктивные особенности прибора в целом.

Важнейшим параметром диодной и транзисторной оптопар является коэффициент передачи тока. Определение импульсных параметров оптронов ясно из (рис. 5). Отсчетными уровнями при измерении параметров t_нар(сп), t_зд, и t_{вкл(выкл)} обычно служат уровни 0.1 и 0.9, полное время логической задержки сигнала определяется по уровню 0,5 амплитуды импульса.

Параметрами гальванической развязки. Оптопар являются: максимально допустимое пиковое напряжение между входом и выходом U_{разв п max}; максимально допустимое напряжение между входом и выходом U_{разв max}; сопротивление гальванической развязки R_разв; проходная емкость C_разв; максимально допустимая скорость изменения напряжения между входом в выходом (dU^разв/dt)_max. Важнейшим является параметр U_{разв п max}. Именно он определяет электрическую прочность оптопары и ее возможности как элемента гальванической развязки.

11. Полупроводниковые лазеры. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.

Полупроводниковые лазеры и СИД представляют собой оптоэлектронные приборы, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в оптическую (световую). В основе этого процесса лежит излучение света, обусловленное электронным переходом из зоны проводимости полупроводника в валентную зону. Для возбуждения электронов в зону проводимости, или, как говорят, для накачки, используется инжекция носителей. С этой целью обычно формируют pn-переход/ С помощью инжекции обеспечивается создание неравновесных носителей заряда, что обеспечивает генерацию оптического излучения в pn-переходе полупроводника.

Полупроводниковый лазер, так же как обычный лазер, представляет собой лазерный резонатор с помещенной внутри него активной средой. Поскольку коэффициент преломления полупроводника большой, то плоскости спайности лазерного кристалла служат отражающими зеркалами резонатора. Слабый свет, возникающий в лазере под действием спонтанных переходов, усиливается активной средой при многократном отражении от резонаторных зеркал, расположенных в торцах резонатора. В конечном счете образуется лавина вынужденно испущенных фотонов, которая и образует лазерный луч. Это режим генерации излучения. Лазерная генерация возникает тогда, когда оптическое усиление компенсирует потери энергии внутри резонатора, складывающиеся из потерь в активной среде и потерь на отражение. Это соответствует пороговому току инжекции Iп. При дальнейшем увеличении тока инжекции усиление остается почти неизменным и равным пороговому усилению. Значение тока инжекции, превышающее Iп, сопровождается резким увеличением выхода оптического излучения из лазера