Suvremena znanost se aktivno razvija u raznim smjerovima, nastojeći pokriti sva moguća potencijalno korisna područja djelovanja. Od svega toga treba izdvojiti optoelektroničke uređaje koji se koriste kako u procesu prijenosa podataka tako i u njihovoj pohrani ili obradi. Koriste se gotovo svugdje gdje se koristi više ili manje sofisticirana tehnologija.
Što je ovo?
Optoelektronički uređaji, također poznati kao optospojnici, posebni su uređaji poluvodičkog tipa koji mogu slati i primati zračenje. Ti se strukturni elementi nazivaju fotodetektor i emiter svjetlosti. Mogu imati različite mogućnosti međusobnog komuniciranja. Princip rada takvih proizvoda temelji se na pretvaranju električne energije u svjetlo, kao i obrnutoj od ove reakcije. Kao rezultat toga, jedan uređaj može poslati određeni signal, dok ga drugi prima i "dešifrira". Optoelektronički uređaji se koriste u:
- komunikacijske jedinice opreme;
- ulazni krugovi mjernih uređaja;
- visokonaponski i visokostrujni krugovi;
- snažni tiristori i trijaci;
- relejni uređaji i tako daljesljedeći.
Svi takvi proizvodi mogu se svrstati u nekoliko osnovnih skupina, ovisno o njihovim pojedinačnim komponentama, dizajnu ili drugim čimbenicima. Više o tome u nastavku.
Emiter
Optoelektronički uređaji i uređaji opremljeni su sustavima za prijenos signala. Nazivaju se emiteri i, ovisno o vrsti, proizvodi se dijele na sljedeći način:
- Laser i LED diode. Takvi elementi su među najsvestranijim. Karakteriziraju ih visoka učinkovitost, vrlo uzak spektar snopa (ovaj parametar poznat je i kao kvazikromatičnost), prilično širok raspon rada, održavanje jasnog smjera zračenja i vrlo velika brzina. Uređaji s takvim emiterima rade jako dugo i iznimno su pouzdani, male su veličine i dobro se ponašaju u području mikroelektronskih modela.
- Elektroluminiscentne ćelije. Takav element dizajna pokazuje ne baš visok parametar kvalitete pretvorbe i ne radi predugo. U isto vrijeme, uređajima je vrlo teško upravljati. Međutim, oni su najprikladniji za fotootpornike i mogu se koristiti za stvaranje višeelementnih, višenamjenskih struktura. Ipak, zbog svojih nedostataka, sada se odašiljači ove vrste koriste prilično rijetko, samo kada ih se stvarno ne može izostaviti.
- Neonske lampe. Svjetlosna snaga ovih modela je relativno niska, a također slabo podnose oštećenja i ne traju dugo. Razlikuju se u velikim veličinama. Koriste se izuzetno rijetko, u određenim vrstama uređaja.
- Žarulje sa žarnom niti. Takvi emiteri se koriste samo u opremi s otpornicima i nigdje drugdje.
Kao rezultat toga, LED i laserski modeli su optimalno prikladni za gotovo sva područja aktivnosti, a samo u nekim područjima gdje je nemoguće drugačije, koriste se druge opcije.
fotodetektor
Klasifikacija optoelektronskih uređaja također se vrši prema vrsti ovog dijela projekta. Različite vrste proizvoda mogu se koristiti kao element za primanje.
- Fototiristori, tranzistori i diode. Svi oni pripadaju univerzalnim uređajima koji mogu raditi s prijelazom otvorenog tipa. Najčešće se dizajn temelji na siliciju i zbog toga proizvodi dobivaju prilično širok raspon osjetljivosti.
- Fotootpornici. Ovo je jedina alternativa koja ima glavnu prednost mijenjanja svojstava na vrlo složen način. To pomaže u implementaciji svih vrsta matematičkih modela. Nažalost, fotootpornici su inercijski, što značajno sužava opseg njihove primjene.
Prijem zraka jedan je od najosnovnijih elemenata svakog takvog uređaja. Tek nakon što se može primiti, počinje daljnja obrada, a to neće biti moguće ako kvaliteta komunikacije nije dovoljno visoka. Kao rezultat toga, velika se pažnja posvećuje dizajnu fotodetektora.
Optički kanal
Obilježja dizajna proizvoda mogu se dobro pokazati korištenim sustavom označavanja fotoelektronskih i optoelektronskih uređaja. To vrijedi i za kanal prijenosa podataka. Postoje tri glavne opcije:
- Izduženi kanal. Fotodetektor u takvom modelu dovoljno je udaljen od optičkog kanala, tvoreći poseban svjetlosni vodič. Upravo se ova opcija dizajna aktivno koristi u računalnim mrežama za aktivni prijenos podataka.
- Zatvoreni kanal. Ova vrsta konstrukcije koristi posebnu zaštitu. Savršeno štiti kanal od vanjskih utjecaja. Primjenjuju se modeli za sustav galvanske izolacije. Ovo je prilično nova i obećavajuća tehnologija, koja se sada kontinuirano poboljšava i postupno zamjenjuje elektromagnetske releje.
- Otvori kanal. Ovaj dizajn podrazumijeva prisutnost zračnog raspora između fotodetektora i emitera. Modeli se koriste u dijagnostičkim sustavima ili raznim senzorima.
Spektralni raspon
S gledišta ovog pokazatelja, sve vrste optoelektronskih uređaja mogu se podijeliti u dvije vrste:
- Blizu domet. Valna duljina u ovom slučaju kreće se od 0,8-1,2 mikrona. Najčešće se takav sustav koristi u uređajima koji koriste otvoreni kanal.
- Dugi domet. Ovdje je valna duljina već 0,4-0,75 mikrona. Koristi se u većini vrsta drugih proizvoda ove vrste.
Dizajn
Prema ovom pokazatelju, optoelektronički uređaji podijeljeni su u tri grupe:
- Posebno. To uključuje uređaje opremljene višestrukim emiterima i fotodetektorima, senzorima za prisutnost, položaj, dim i tako dalje.
- Integral. U takvim se modelima dodatno koriste posebni logički sklopovi, komparatori, pojačala i drugi uređaji. Između ostalog, njihovi su izlazi i ulazi galvanski izolirani.
- Elementarno. Ovo je najjednostavnija verzija proizvoda u kojima su prijemnik i odašiljač prisutni u samo jednom primjerku. Mogu biti i tiristorski i tranzistorski, diodni, otporni i općenito bilo koji drugi.
Sve tri grupe ili svaka zasebno mogu se koristiti u uređajima. Strukturni elementi igraju značajnu ulogu i izravno utječu na funkcionalnost proizvoda. Istodobno, složena oprema može koristiti i najjednostavnije, elementarne sorte, ako je to prikladno. Ali istina je i obrnuto.
Optoelektronički uređaji i njihove primjene
S gledišta korištenja uređaja, sve ih je moguće podijeliti u 4 kategorije:
- Integrirani krugovi. Koristi se u raznim uređajima. Princip se koristi između različitih strukturnih elemenata pomoću zasebnih dijelova koji su međusobno izolirani. To sprječava interakciju komponenti na bilo koji drugi način osimonaj koji je dao programer.
- Izolacija. U ovom slučaju koriste se posebni parovi optičkih otpornika, njihove diode, tiristor ili tranzistor i tako dalje.
- Transformacija. Ovo je jedan od najčešćih slučajeva korištenja. U njemu se struja pretvara u svjetlo i na taj način primjenjuje. Jednostavan primjer su sve vrste svjetiljki.
- Obratna transformacija. Ovo je potpuno suprotna verzija, u kojoj se svjetlost pretvara u struju. Koristi se za izradu svih vrsta prijemnika.
Zapravo, teško je zamisliti gotovo bilo koji uređaj koji radi na struju i nema neki oblik optoelektronskih komponenti. Mogu biti predstavljeni u malom broju, ali će i dalje biti prisutni.
Rezultati
Svi optoelektronički uređaji, tiristori, diode, poluvodički uređaji su strukturni elementi različitih vrsta opreme. Oni omogućuju osobi da prima svjetlo, prenosi informacije, obrađuje ih ili čak pohranjuje.
