Šiuolaikinis mokslas aktyviai vystosi įvairiomis kryptimis, stengiasi aprėpti visas įmanomas potencialiai naudingas veiklos sritis. Iš viso to reikėtų išskirti optoelektroninius įrenginius, kurie naudojami tiek duomenų perdavimo, tiek jų saugojimo ar apdorojimo procese. Jie naudojami beveik visur, kur naudojamos daugiau ar mažiau sudėtingos technologijos.
Kas tai?
Optoelektroniniai prietaisai, taip pat žinomi kaip optronai, yra specialūs puslaidininkinio tipo įrenginiai, galintys siųsti ir priimti spinduliuotę. Šie konstrukciniai elementai vadinami fotodetektoriumi ir šviesos skleidėju. Jie gali turėti skirtingas bendravimo vienas su kitu galimybes. Tokių gaminių veikimo principas pagrįstas elektros energijos pavertimu šviesa, taip pat atvirkštine šios reakcijos reakcija. Dėl to vienas įrenginys gali siųsti tam tikrą signalą, o kitas jį priima ir „iššifruoja“. Optoelektroniniai prietaisai naudojami:
- įrangos ryšio blokai;
- matavimo prietaisų įvesties grandinės;
- aukštos įtampos ir didelės srovės grandinės;
- galingi tiristoriai ir triacai;
- relės įrenginiai ir pankitas.
Visus tokius gaminius galima suskirstyti į kelias pagrindines grupes, atsižvelgiant į jų atskirus komponentus, dizainą ar kitus veiksnius. Daugiau apie tai žemiau.
Emiteris
Optoelektroniniai prietaisai ir įrenginiai aprūpinti signalų perdavimo sistemomis. Jie vadinami skleidėjais ir, priklausomai nuo tipo, produktai skirstomi taip:
- Lazeris ir šviesos diodai. Tokie elementai yra vieni universaliausių. Jie pasižymi dideliu efektyvumu, labai siauru spindulių spektru (šis parametras dar žinomas kaip kvazichromatiškumas), gana plačiu veikimo diapazonu, išlaikant aiškią spinduliavimo kryptį ir labai dideliu greičiu. Įrenginiai su tokiais emiteriais veikia labai ilgai ir yra itin patikimi, yra mažo dydžio ir puikiai veikia mikroelektroninių modelių srityje.
- Elektroliuminescencinės ląstelės. Toks dizaino elementas rodo ne itin aukštą konversijos kokybės parametrą ir neveikia per ilgai. Tuo pačiu metu įrenginius labai sunku valdyti. Tačiau jie geriausiai tinka fotorezistoriams ir gali būti naudojami kuriant daugiaelementes daugiafunkcines struktūras. Nepaisant to, dėl savo trūkumų dabar tokio tipo emiteriai naudojami gana retai, tik tada, kai jų tikrai negalima atsisakyti.
- Neoninės lempos. Šių modelių šviesos srautas yra palyginti mažas, be to, jie gerai neatlaiko pažeidimo ir tarnauja neilgai. Skiriasi dideliais dydžiais. Tam tikrų tipų įrenginiuose jie naudojami itin retai.
- Kaitinamosios lempos. Tokie emiteriai naudojami tik rezistorių įrangoje ir niekur kitur.
Dėl to LED ir lazeriniai modeliai optimaliai tinka beveik visoms veiklos sritims, ir tik kai kuriose srityse, kur kitaip neįmanoma, naudojamos kitos parinktys.
Nuotraukų detektorius
Optoelektroninių prietaisų klasifikacija taip pat atliekama pagal šios konstrukcijos dalies tipą. Įvairių tipų gaminiai gali būti naudojami kaip priėmimo elementas.
- Fototiristoriai, tranzistoriai ir diodai. Visi jie priklauso universaliems įrenginiams, galintiems dirbti su atviro tipo perėjimu. Dažniausiai dizainas yra pagamintas iš silicio, todėl gaminiai įgauna gana platų jautrumo diapazoną.
- Fotorezistoriai. Tai vienintelė alternatyva, kurios pagrindinis pranašumas yra labai sudėtingas savybių keitimas. Tai padeda įgyvendinti įvairius matematinius modelius. Deja, būtent fotorezistoriai yra inerciniai, o tai žymiai susiaurina jų taikymo sritį.
Spindulio priėmimas yra vienas iš pagrindinių tokio įrenginio elementų. Tik jį gavus, pradedamas tolesnis apdorojimas, o jei ryšio kokybė nebus pakankamai aukšta, tai nebus įmanoma. Dėl to didelis dėmesys skiriamas fotodetektoriaus dizainui.
Optinis kanalas
Gaminių dizaino ypatybes gali gerai parodyti naudojama fotoelektroninių ir optoelektroninių prietaisų žymėjimo sistema. Tai taip pat taikoma duomenų perdavimo kanalui. Yra trys pagrindinės parinktys:
- Pailgintas kanalas. Fotodetektorius tokiame modelyje yra pakankamai toli nuo optinio kanalo, sudarydamas specialų šviesos kreiptuvą. Būtent ši dizaino parinktis aktyviai naudojama kompiuterių tinkluose aktyviam duomenų perdavimui.
- Uždarytas kanalas. Šio tipo konstrukcijoms naudojama speciali apsauga. Puikiai apsaugo kanalą nuo išorinių poveikių. Taikomi galvaninės izoliacijos sistemos modeliai. Tai gana nauja ir daug žadanti technologija, kuri dabar nuolat tobulinama ir palaipsniui keičia elektromagnetines reles.
- Atidaryti kanalą. Ši konstrukcija reiškia, kad tarp fotodetektoriaus ir emiterio yra oro tarpas. Modeliai naudojami diagnostikos sistemose arba įvairiuose jutikliuose.
Spektro diapazonas
Šio rodiklio požiūriu visų tipų optoelektroninius prietaisus galima suskirstyti į du tipus:
- Artimojo nuotolio. Bangos ilgis šiuo atveju svyruoja nuo 0,8 iki 1,2 mikrono. Dažniausiai tokia sistema naudojama įrenginiuose, kuriuose naudojamas atviras kanalas.
- Ilgas nuotolis. Čia bangos ilgis jau yra 0,4-0,75 mikrono. Naudojamas daugelyje kitų šio tipo produktų tipų.
Dizainas
Pagal šį rodiklį optoelektroniniai prietaisai skirstomi į tris grupes:
- Ypatinga. Tai apima įrenginius su keliais skleidėjais ir fotodetektoriais, buvimo, padėties, dūmų ir pan. jutikliais.
- Integralus. Tokiuose modeliuose papildomai naudojamos specialios loginės grandinės, komparatoriai, stiprintuvai ir kiti įrenginiai. Be kita ko, jų išėjimai ir įėjimai yra galvaniškai izoliuoti.
- Pradiniai. Tai paprasčiausia gaminių versija, kurioje imtuvas ir emiteris yra tik vienoje kopijoje. Jie gali būti ir tiristorius, ir tranzistorius, diodiniai, varžiniai ir apskritai bet kokie kiti.
Visos trys grupės arba kiekviena atskirai gali būti naudojamos įrenginiuose. Konstrukciniai elementai atlieka svarbų vaidmenį ir tiesiogiai veikia gaminio funkcionalumą. Tuo pačiu metu sudėtingoje įrangoje, jei reikia, gali būti naudojamos ir paprasčiausios, elementarios rūšys. Tačiau yra ir priešingai.
Optoelektroniniai įrenginiai ir jų programos
Įrenginių naudojimo požiūriu, visus juos galima suskirstyti į 4 kategorijas:
- Integrinės grandinės. Naudojamas įvairiuose įrenginiuose. Principas naudojamas tarp skirtingų konstrukcinių elementų, naudojant atskiras dalis, kurios yra izoliuotos viena nuo kitos. Tai neleidžia komponentams sąveikauti kitaip neikurį pateikė kūrėjas.
- Izoliacija. Šiuo atveju naudojamos specialios optinių rezistorių poros, jų diodų, tiristorių ar tranzistorių atmainos ir pan.
- Transformacija. Tai vienas iš dažniausiai naudojamų atvejų. Jame srovė paverčiama šviesa ir tokiu būdu taikoma. Paprastas pavyzdys – visų rūšių lempos.
- Atvirkštinė transformacija. Tai visiškai priešinga versija, kurioje šviesa paverčiama srove. Naudojamas visų tipų imtuvams kurti.
Tiesą sakant, sunku įsivaizduoti beveik bet kokį įrenginį, kuris veiktų elektra ir kuriame trūksta tam tikrų optoelektroninių komponentų. Jie gali būti pateikti nedideliais skaičiais, bet jie vis tiek bus.
Rezultatai
Visi optoelektroniniai įrenginiai, tiristoriai, diodai, puslaidininkiniai įtaisai yra įvairių tipų įrangos konstrukciniai elementai. Jie leidžia žmogui priimti šviesą, perduoti informaciją, ją apdoroti ar net saugoti.
