Оптоэлектронные приборы. 
Электроника

Общие сведения

Оптоэлектроника — область науки и техники, где процессы взаимодействия оптического излучения с веществом и оптическое излучение вещества используются для изучения фундаментальных свойств материи, а также для создания приборов, передачи, приема, переработки, хранения и отображения информации на основе взаимного преобразования электрических и оптических сигналов.

Оптический диапазон спектра включает электромагнитные волны длиной от 1 мм до 1 нм. Этот интервал, определенный Международной комиссией по освещению, достаточно условен. Часто длинноволновую область оптического диапазона (А. ~ 1…0Д мм) относят к радиоволнам СВЧ-диапазона, а коротковолновую (А. = = 80… 1 нм) — к мягкому рентгеновскому излучению, а оптический диапазон разбивается на три поддиапазона: инфракрасный (ИК; А. = 0,78. .1000 мкм), видимый (А.= 0,38. .0,78 мкм) и ультрафиолетовый (УФ; А. = 0,001…0,38 мкм).

Широкое освоение оптического диапазона определяется рядом принципиальных преимуществ световых волн по сравнению с радиоволнами:

• 1) большей информационной емкостью оптической связи, что обусловлено значительно более высокой частотой световых волн (в видимом участке спектра f — 10¹⁵ Гц; для передачи обычного телевизионного изображения необходима полоса частот А/ = 6 МГц, поэтому в УКВ и дециметровом диапазонах можно разместить до нескольких сотен телевизионных каналов; в оптическом диапазоне это число возрастает до сотен миллионов и более);
• 2) высокой направленностью излучения из-за малого отношения длины волны к размерам апертуры излучателя;
• 3) возможностью реализации идеальной гальванической развязки входа и выхода, однонаправленностью потока информации, высокой помехозащищенностью, исключением взаимных наводок и паразитных связей между различными элементами схемы (все это достигается за счет того, что фотоны являются электрически нейтральными частицами, которые не взаимодействуют между собой и с внешним электрическим и магнитным полями);
• 4) высокой плотностью записи информации в оптических запоминающих устройствах, что открывает новые перспективы для построения ЭВМ последующих поколений.

Для реализации этих преимуществ необходимы прежде всего оптоэлектронные приборы, имеющие соответствующие характеристики. Оптоэлектронные приборы — это устройства, в которых основные процессы происходят с участием фотонов. В зависимости от особенностей протекающих процессов все оптоэлектронные приборы можно разделить на три группы:

• 1) светоизлучатели, преобразующие электрическую энергию в оптическое излучение (светодиоды, полупроводниковые лазеры, люминесцентные конденсаторы);
• 2) фотоприемники (фотодетекторы), которые преобразуют оптическое излучение в электрические информационные сигналы (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и т. д.);
• 3) солнечные преобразователи, преобразующие оптическое излучение в электрическую энергию (солнечные батареи, фотовольтаические приборы).

Помимо указанных приборов, в различных областях науки и техники широко используются оптоэлектронные пары — полупроводниковые приборы, состоящие из светоизлучающего и фотоприемного элементов, между которыми существует оптическая связь по оптическому каналу, обеспечивающему электрическую изоляцию между входом и выходом. Светоизлучатель, фотоприемник и оптический канал, реализующий гальваническую развязку между входом и выходом, конструктивно объединены в одном корпусе.