![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
лекция_Оптоэлектроника
.pdf36
б) диаметр оболочки волокна; в) корень квадратный из суммы квадратов показателей преломления
сердцевины и оболочки; г) корень квадратный из разности квадратов показателей преломления
сердцевины и оболочки?
-1.6.5. Укажите кривую, которая соответствует оранжевому СИД (см. рис. 1).
1.7.- 1.7.1. Дать определение, что такое полупроводниковые приемники излучения,
показать их классификацию и привести примеры прибора.
-1.7.2. Какое из обозначений соответствует фотоприемному прибору:
а) |
КТ814А; |
б) ФД252; |
в) АОУ103; г) АЛС331А? |
|
||
- |
1.7.3. Какие из указанных материалов пригодны для изготовления излучающих |
|||||
приборов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
a) Ge; |
б) Si; |
в) Си; |
г) GaP? |
|
- 1.7.4. Что характеризует числовая апертура оптического волокна: |
|
|||||
|
|
а) эффективность ввода излучения в световод; |
|
|||
|
|
б) эффективность вывода излучения из световода; |
|
|||
|
|
в) диаметр |
сердцевины |
оптического |
волокна; |
|
|
|
г) диаметр оболочки оптического волокна? |
|
|||
- 1.7.5. Какая конструкция отличается простотой, но имеет малые а значения |
||||||
коэффициента вывода оптического излучения (рис. 2). |
|
|||||
1.8. |
– 1.8.1. |
Дать определение, что |
такое |
оптопары (оптроны), |
показать их |
|
классификацию и привести примеры прибора. |
|
|
|
- 1.8.2. Какое из обозначений соответствует индикаторному прибору:
|
а) ЦИЖ-2; |
б) АЛ103А; |
в) |
АЛ102В; г) |
АОТ101А? |
|
|
- 1.8.3. |
Какие из |
указанных материалов пригодны для изготовления |
|||
фотоприемников: |
|
|
|
|
||
|
|
а) Аl; |
б) Аи; |
в) Ge; |
г) Si? |
|
|
- 1.8.4. Какие типы волокон обеспечивают максимальную широкополосность: |
|||||
|
а) одномодовый градиентный; |
|
||||
|
б) многомодовый градиентный; |
|
||||
|
в) многомодовый со ступенчатым изменением показателя преломления; |
|||||
|
г) одномодовый со ступенчатым изменением показателя преломления? |
|||||
|
- 1.8.5. Какие конструкции отличается хорошим коэффициентом вывода оптического |
|||||
излучения (см. рис. 2)? |
|
|
|
|
||
1.9. |
– 1.9.1. Дать определение, что такое оптоэлектронные датчики, показать их |
|||||
классификацию и привести примеры прибора: |
|
|||||
. |
- 1.9.2. Какое из обозначений соответствует оптрону: |
|||||
а) |
АЛС316А; |
б) АП601В; |
в) |
АОТ301А; |
г) ЗЛ341Г? |
|
- 1.9.3. Материалы с какой шириной запрещенной зоны используются для |
||||||
изготовления оптоэлектронных приборов видимой области спектра: |
||||||
а) E = 0.1 эВ; |
б) E = 1,5 эВ ; |
|
в) E = 3,5 эВ ; г) E = 6 эВ ? |
-1.9.4. От чего зависит уширение импульсного оптического сигнала: а) oт мощности вводимого в световод оптического сигнала; б) значения цифровой апертуры; в) типа оптического волокна;
г) диаметра оболочки оптического волокна?
-1.9.5. Какие конструкции используют пластмассовые линзы, повышающие эффективность вывода оптической энергии (см. рис. 2)?
37
1.10. – 1.10.1. Дать определение, что такое элементы интегральной оптики, показать их классификацию и привести примеры прибора.
- 1.10.2. С помощью каких частиц переносится оптическая энергия:
а) фотонов; |
б) |
фононов; |
|
в) электронов; |
г) дырок? |
|
|
|
|||
- |
1.10.3. Какая из составляющих общего тока p-n-перехода обеспечивает инжекционную |
||||||||||
электролюминесценцию: |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
а) обратный ток |
б) прямой ток |
в) туннельный |
г) ток утечки |
|||||||
|
р-n-перехода; |
|
р-n-перехода; |
ток; |
|
по поверхности |
|||||
|
- 1.10.4. Какие значения затухания на километр имеют современные оптические |
||||||||||
волокна для систем магистральной связи; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
а) порядка 10дБ/км; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
б) порядка 5 дБ/км; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
в) порядка 2 дБ/км; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
г) порядка 0,5 дБ/км? |
|
|
|
|
|||
|
|
- 1.10.5. Какая конструкция улучшает диаграмму направленности торцевого |
|||||||||
излучения (см. рис. 2)? |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Задача №2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Дать содержательный ответ на контрольные вопросы |
|
|
|
||||||||
1. |
|
Каким |
образом |
в |
полупроводниковом излучателе |
происходит непосредст- |
|||||
венное |
преобразование |
|
электрической |
энергии |
в энергию |
электромагнитного |
|||||
излучения? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. |
|
Как |
должны |
быть |
выполнены |
структура и |
конструкция |
светоизлучающего |
|||
диода для получения наибольшего внешнего квантового выхода? |
|
|
3.Какими параметрами можно характеризовать различные свойства светоизлучающих диодов?
4.Каков принцип действия полупроводникового лазера?
5.Каковы отличия в принципе действия и в свойствах полупроводникового лазера и светоизлучающего диода?
6.Почему когерентное излучение от инжекционного полупроводникового лазера
можно получить только при токах, превышающих некоторое пороговое значение?
7.Как объяснить спектральную характеристику фоторезистора?
8.Что такое коэффициент усиления фоторезистора и как это усиление происходит?
9.Какими параметрами характеризуют фоторезистор?
10. Какие физические факторы влияют на световую характеристику фоторезистора при больших световых потоках?
11.Каковы отличия в свойствах фотодиода и фоторезистора?
12.Какие структуры могут иметь фотодиоды и каковы основные отличия в свойствах фотодиодов, на основе различных выпрямляющих электрических пе реходов?
13.Как в фотоэлементе происходит непосредственное преобразование све товой энергии в электрическую?
14. Каковы отличия в принципе действия и в свойствах фотодиода и биполярного фототранзистора?
15.Приведите схему включения фотодиода в вентильном режиме. Укажите порядок величин КПД, фототока и напряжения фотоэлемента.
16.Что такое темновой ток фотодиода, приведите график; как IТ зависит от темпера-туры?
17.Область применения фотодиодов (например, в связи).
18.Схема включения фотодиода.
19.Какой фотоэлектрический прибор не имеет р-п-перехода, его принцип работы?
38
20.Область применения светодиодов.
21.Выпишите величины Uпр и Uобр светодиода.
22.Сравните чувствительность фотодиода и фототранзистора.
23.Что такое оптрон?
24.Нарисуйте динисторный оптрон.
25.Какие возможности открыли оптоэлектроника и световолоконный кабель.
26. Почему фототиристор может управлять относительно большими мощностями, чем допустимая мощность рассеяния самого фототиристора?
27.Перечислите достоинства оптопар и оптоэлектронных интегральных микросхем.
28.Принцип действия полупроводниковых излучательных приборов.
29.Характеристики и параметры светодиодов.
30. |
На каких фотоэлектрических явлениях основана работа фотоприем- |
ников: |
фоторезистора, фотодиода и фототранзистора? |
31.Принцип работы, характеристики и параметры фотоприемников: фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов.
32.Принцип работы, оптопар. Разновидности оптопар.
33.Параметры оптопар.
ЗАДАЧА №3
На рис.25. показаны технические данные волоконно-оптических линий связи:
-Области применения ВОЛС – сети связи;
-Скорость передачи информации (по оси ординат, в Мбит/с);
-Общая дальность связи по оси абсцисс, в км;
-Тип кабеля: многомодовые градиентные световоды или одномодовые световоды;
-Тип инфракрасных излучателей: светодиоды, лазерные диоды и одномодовые лазерные диоды;
-Диапазон длин волн применяемого оптического излучения;
-Вид уплотнения каналов связи: малоканальная или многоканальная передача сигналов.
Для заданной сети связи определить технические характеристики, для чего использовать рис.33.
Вопросы задачи №3
1. Определить технические характеристики малых локальных сетей (в зданиях, самолетах и на кораблях), и по возможности их охарактеризовать.
2 Определить технические характеристики общественных систем связи (можно показать на примере сетей PON) , и по возможности их охарактеризовать.
3. Определить технические характеристики больших локальных сетей (на предприятиях), и по возможности их охарактеризовать.
4. Определить технические характеристики кабельного телевидения, и по возможности его охарактеризовать.
5.Определить технические характеристики сетей ЭВМ, и по возможности их охарактеризовать.
6.Определить технические характеристики морских и трансатлантических линий связи, и по возможности их охарактеризовать.
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl34x1.jpg)
39
Рис. 33. Области применен ия волоконно-оптических линий связи
Приложения
1.Приложении 1 “ Азбука радиосхем” А) Условно-графическое обозначение УГО элементов схем
Б) Устройство электрон ных приборов В) Структура полупроводниковых приборов
2.Приложение 2 А) Система обозначений светоизлучающих диодов (СИД) индикации
Б) Система обозначений фотоприемных приборов и оптронов В) Параметры оптического излучения
3.Ответы на некоторые вопросы контрольной работы
4.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБО ТА № 4
5.Периодическая система элементов (таблица Д. И. Менделеева)
40
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl35x1.jpg)
1. Приложение 1 “ |
Азбука радиосхем “ |
|
||
А) |
Условно-графическое обозначение УГО элементов схем |
|||
1. |
Резисторы: |
на |
0, 5 Вт |
и на 0,25 Вт |
2. Переменный резистор
(Номиналы: 0,47 Ом, а на корпусе написано R47; 1 Ом - 1R0; 4,7 Ом – 47R; 100 Ом - 100R; 1кОм – 1к0; 10к – 10к ). Но … см. ГОСТ, когда пишут: 20R, 20 ; 20E; 20 Ом. Буквы, следующие за номиналом у з аграничных резисторов, показывают допустимое отклонение: F=±1%; G =±2%; J =±5%; К= ±10%; M=±20%).
3.Терморезистор – полупроводниковый резистор с нелинейной В АХ
(сопротивление изменяется под действием tо)
4.Варистор – полупроводн иковый резистор с нелинейной ВАХ (соп рот.
изм. от U)
5.Конденсатор постоянной емкости и конденсатор
переменной емкости
6. Оксидный (электролитический) конденсатор
7. Индуктивность
6. Вариометр – катушка с переменной индуктивностью
7.Диод полупроводниковый
8. Диод |
Шотки |
9.Туннельный диод
10.Обращенный диод
13.Варикап
41
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl36x1.jpg)
14. Стабилитрон
15. Двуханодный cтабилитрон
16.Биполярный транзистор типа p-n-p
17.Биполярный транзистор типа n-p-n
18.Полевой транзистор с управляемым p-n- переходом и с p-каналом
19.Полевой транзистор с управляемым p-n-переходом
с n-каналом
20.МОП– транзистор с индуцированным p-каналом
21.МОП– транзистор с индуцированным n-каналом
22.МОП– транзистор со встроенным обедненным каналом p-типа
23.МОП– транзистор со встроенным обедненным каналом n-типа
24.МОП– транзистор со встроенным обогащенным
каналом p-типа
25.МОП– транзистор со встроенным обогащенным каналом n-типа
42
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl37x1.jpg)
26.МОП– транзистор с двумя затворами
27. Динистор (диодный тиристор)
28.Симметричный двунаправленный - динистор (Диак)
29.Незапираемый триодный тиристор с выводом от n-области: анодноуправляемый
30.Незапираемый триодный тиристор с выводом от p-области: катодноуправляемый
31.Запираемый триодный тиристор с выводом от
n-области: анодноуправляемый
32.Запираемый триодный тиристор с выводом от p-области: катодноуправляемый
33.Управляемый симметричный двунаправленный - тиристор (Триак)
34. Плавкий предохранитель
35.Электронная лампа диод
36.Электронная лампа триод
37.Электронная лампа тетрод
38.Электронная лампа пентод
39.Газоразрядный стабилизатор напряжения (стабилитрон)
43
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl38x1.jpg)
40.Светодиод
41.Фотодиод
42.Фотогальванический элемент
43.Фотоварикап
44.Фоторезистор
45 Фототранзистор
46.Фототиристор
47.Диодная оптопара (светодиод - фотодиод)
48.Диодная оптопара (светодиод - фотоварикап)
49.Резисторная оптопара (светодиод - фоторезистор)
50.Транзисторная оптопара
(светодиод – фототранзистор: ПТ или БТ )
51.Тиристорная оптопара (светодиод - фототиристор)
44
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl39x1.jpg)
Б) Устройство электронных приборов
1.Устройство точечного д иода
2.Устройство плоскостного
германиего диода
3.Устройство биполярного транзистора
4. Устройство полевого транзистора с управляемым p-n-
переходом
5. Устройство МОП-транзистора со встроенным |
n- |
каналом |
|
6.Устройство МОП-тран зистора с индуцированным p-
каналом
7.Устройство лампы триод а
45
![](/html/2706/728/html_u4xogHICpL.0XUq/htmlconvd-fZ5ckl40x1.jpg)
8.Устройство фоторезистора
9.Устройство фотодиода
10.Устройство фототранзистора
В) Структура полупроводниковых приборов
1.Cтруктура биполярного транзистора
2.Структура динистора
3.Структура симметричного двунаправленного – динистора (Диака)
4.Структура незапираемого триодного тиристора
с выводом от p-области: катодно-управляемого
5.Структура незапираемо го триодного тиристора с
выводом от n-области: анодно-управляемого
46
Приложение 2