Что такое оптоэлектроника: теория и практика

Для многих людей, не изучающих физику достаточно углубленно, понятие оптоэлектроники является чем-то непонятным и загадочным. Давайте разберемся, что же это такое. Оптоэлектроника является отраслью физики, которая изучает взаимное преобразование оптических и электрических сигналов.

Явление преобразования световой энергии в электрическую было известно еще в древности, но сам термин «оптоэлектроника» возник относительно недавно, когда подобные преобразования начали применяться в вычислительной технике. Начиная с 1960-х гг., этот термин вошел в обиход ученых и техников, когда появились первые оптроны. В них успешно используется пара «светодиод-приемник излучения» для обеспечения стабильных гальванических развязок.

Использование в приборах оптических сигналов и реле дает возможность значительно увеличить скорость обмена и обработки данных. Но сейчас в большей степени используются только несколько свойств оптических сигналов: помехозащищенность, обеспечение стабильных развязок, вероятность острой фокусировки и т.д. Учитывая назначение оптоэлектронных приборов, они должны быть компактными. Обладать высоким показателем КПД и мало потреблять энергии.

Основными элементами оптоэлектроники считаются различные источники излучения, дефлекторы, модуляторы, мультиплексоры, управляемые транспаранты и т.д. Давайте более подробно остановимся на каждом важном элементе.

Некогерентные источники – светодиоды, т.е. источники спонтанного излучения. Широкое распространение получили светодиоды, изготовленные из гетероструктур компонентов AlGaAs, КПД которых превышает стандарт 20%. Они обладают высокой спектральной шириной излучения и апертурой, по сравнению с когерентными источниками.

Отдельное внимание стоит уделить матрицам фотоприемников, поскольку они могут принимать, хранить и передавать оптические сигналы. Они широко применяются для передачи и регистрации изображений при их передаче. Их чувствительность ничем не хуже, чем у стандартных фотоприемников. Оптические сигналы передаются по свободному пространству и с помощью волоконных световодов.

С каждым годом производство элементов оптоэлектроники становится все больше, это связано с прибыльным выпуском лазерных проигрывателей, оснащенных жесткими дисками или компакт-дисками. Оцифрованная информация считывается с помощью острофокусируемого лазера.