Контрольные вопросы
Обобщенная структурная схема оптоэлектронного прибора.
Классификация источников оптического излучения.
Естественные и искусственные источники излучения.
Принцип действия тепловых источников излучения.
Виды тепловых источников излучения.
Принцип действия светодиода.
Чем определяется длина волны излучения СИД?
Спонтанное излучение.
Конструкции светодиодов.
Электролюминесцентные ячейки и конденсаторы.
Принцип действия лазера (энергетические зоны).
Принцип действия лазерного резонатора.
Вынужденное излучение.
Классификация лазеров по типу активной среды.
Классификация лазеров по типу системы накачки.
Классификация лазеров по типу положительной обратной связи.
Особенности лазерного излучения.
Лекция 5 компоненты оптоэлектронных приборов (часть 2)
5.1. Приемники излучения
Задача приемника – преобразование оптического излучения в другие виды энергии, удобные для регистрации с помощью различных электронных систем.
По виду энергии, в которое преобразуется оптическое излучение, приемники делятся на:
тепловые;
фотоэлектрические;
люминесцентные;
фотохимические;
5.2. Тепловые приемники
Энергия оптического излучения в тепловых приемниках преобразуется в тепловую. Их принцип действия заключается в измерении избыточной температуры, которую приобретает приемная поверхность или некоторый объем датчика за счет поглощения лучевой энергии. Тепловые детекторы широко используются, как датчики ИК-излучения объектов в аппаратуре обнаружения, дистанционного измерения температуры, наблюдения за астрофизическими объектами, при калибровке различных датчиков в качестве эталонных приемников, в спектральной аппаратуре ИК-диапазона, для интегральных измерений солнечного излучения, собственного излучения атмосферы, земной и водной поверхности. Общим для конструкции большинства приемников является наличие приемной площадки, покрытой слоем вещества с высокой поглощающей способностью, теплоизолированной от массивного корпуса. В зависимости от способа измерения избыточной температуры тепловые приемники подразделяются на термоэлектрические, болометрические и оптико-акустические.
Термоэлемент
В термоэлементе используются термоэлектрический эффект Зеебека (при нагреве двух разнородных спаянных проводников возникает термо-ЭДС, вызывающая в цепи электрический ток).
,
где α - удельная термо-ЭДС, которая определяется типом материалов, образующих термопару (для металлов и их сплавов α = 1..10 мкВ/К; для полупроводников α = 10..1000 мкВ/К).
Болометр
В болометре изменение температуры приемного элемента вызывает изменение его электрического сопротивления. С помощью металлических болометров можно фиксировать изменение температуры приемного элемента на 10-7 К (в качестве материалов используются платина, никель, висмут, сурьма).
Полупроводниковые болометры (терморезисторы) выполняют из оксидов никеля, кобальта, марганца, из пленок германия и кремния. Смесь оксидов наносят на стеклянную подложку или прессуют в виде таблетки. Наиболее чувствительный полупроводниковый болометр из тонкослойного германия с примесью галлия.