15. Интегрально-оптические элементы (иоэ). Назначение, особенности
ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ - миниатюрные оптические и оптоэлектронные устройства, выполненные с применением групповой (интегральной) технологии; предназначены для передачи и обработки световых сигналов. Обычно И.о. э. входят в состав интегрально-оптической схемы, реже используются как самостоят, (дискретные) устр-ва. Основу И.-о. э. составляет интегрально-оптический волновод— тонкий световедущий слой, создаваемый обычно в поверхностном слое либо в объёме диэлектрич. или ПП подложки; источником оптич. излучения служат, как правило, инжекционные лазеры.
Существуют различные типы И.-о. э., к-рые подразделяют на 3 осн. группы: пассивные, элементы управления излучением, элементы преобразования энергии (электрической в световую и наоборот).
В пассивных И.о.э. осуществляются преобразования в основном пространств, характеристик световых сигналов без увеличения их энергии и изменения спектрального состава излучения. К ним относятся:
- устр-ва ввода и вывода излучения,
- ответвители,
- линзы,
- фильтры,
преобразователи типов колебаний и др.
В И.-о. э. управления излучением (модуляторах, переключателях, дефлекторах) производится изменение амплитуды, фазы или направления распространения световых волн под действием управляющего напряжения, изменяющего показатель преломления световедущего слоя волновода за счёт электро-, акусто- или магнитооптич. эффектов.
В И.о.э. преобразования энергии производятся генерация, усиление и детектирование оптич. сигналов.
Использование И.-о. э. обеспечивает значит, (на неск. порядков) снижение мощности, необходимой для электронного управления световыми потоками, по сравнению с обычными (объёмными) оптич. и оптоэлектронными элементами. И.-о. э. применяются гл. обр. в монолитных и гибридных интегрально-оптич. схемах, предназнач. для передающих и приёмных модулей ОВ-связи.
16. Приборы с зарядовой связью (пзс). Устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
ПЗС – интегральный полупроводниковый прибор, в основе работы к-рого лежит принцип хранения локализованного заряда в потенциальных ямах (ПЯ), образуемых в полупроводниковом кристалле под действием внеш. поля, и передачи этого заряда из одной ПЯ в другую при изменении напряжения на внеш. электродах (т. н. принцип зарядовой связи).
Информац. заряд вводится в ПЗС посредством облучения ПП световым потоком либо управляемой инжекции носителей. Этот заряд сохраняется только при наличии смещения на электродах ПЗС и в течение ограниченного времени.
Материалом для изготовления ПЗС служит Si. В зависимости от используемого ПП материала или легирующей примеси спектральный диапазон чувствительности ПЗС составляет 50—14000 нм.
В общем виде конструкция ПЗС-элемента выглядит так: кремниевая подложка p - типа оснащается каналами из полупроводника n -типа. Над каналами создаются электроды из поликристаллического кремния с изолирующей прослойкой из оксида кремния. После подачи на такой электрод электрического потенциала, в обеднённой зоне под каналом n -типа создаётся потенциальная яма (ПЯ), назначение которой — хранить электроны. Фотон, проникающий в кремний, приводит к генерации электрона, который притягивается потенциальной ямой и остаётся в ней. Большее количество фотонов (яркий свет) обеспечивает больший заряд ямы. Затем надо считать значение этого заряда, именуемого также фототоком, и усилить его.
Элемент
ПЗС-матрицы
Для внешнего управления процессами пререноса заряда ПЗС оснащаются системой электродов управления.
Алгоритм работы ПЗС след.:
на эл-д 3-й фазы подается напряж. (создается ПЯ);
напряж. на эл-де 2-й ф. снижается («глубина» ПЯ уменьшается) -> заряд перетекает под электрод 3-й ф.
процесс повторятся между электродами 2-й и 3-й ф.
17. ПЗС-матрицы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
Для фото и видео приемников нужны матрицы ПЗС, содержащие множество строк. Существует ряд конструкций таких матриц и способов их «опроса».