3. Конструктивне виконання оптронів

У типовій сучасній конструкції оптронів необхідно не тільки використовувати високоефективні складові елементи, але й забез­печити їхнє узгодження по спектральних характеристиках, швид­кодії, габаритних розмірах, температурним властивостям.

Вимоги до параметрів і додатковим функціональним можливо­стям обумовлюють різні конструкції оптронів (рис. 6.7).

Для збільшення припустимої напруги гальванічної розв’язки в конструкцію між випромінювачем 1 та приймачем 3 вводиться скляна прокладка 2, що одночасно зменшує прохідну ємність

Рис. 6.7. Конструкція оптронів: а — оптрон у DIP-корпусі; б — оптрон з відкритим каналом; в — високовольтний ізолятор

(рис. 6.7, а). Якщо потрібно одержати дуже високі напруги роз­в’язки (десятки кіловольт), у конструкцію оптрона між прийма­чем З і випромінювачем 1 вводиться досить довгий скляний світловод 2 (рис. 6.7, в).

Для керування світловим потоком застосовуються оптрони з відкритим оптичним каналом, коли між випромінювачем (І) і фо­топриймачем (2) є повітряний зазор (рис. 6.7, б).

3. 

   

   Рис. 6.8. Схема регенеративного оптрона

   Активні оптрони Функціональні можливості оптрона можуть бути, як зазначало­ся вище, істотно розширені при введенні зворотних зв’язків (елек­тричних або оптичних). Найцікавішим е оптрон, у якому приймач і випромінювач електрично з’єднані, а також е оптичний позитив­ний зворотний зв’язок. На вольтамперній характеристиці такого пристрою, що одержав назву регенеративного оптрона (рис. 6.8), можуть бути падаючі ділянки, функціонально прилад придатний для використання в якості перемика­ча, підсилювача, генератора як елек­тричних, так і світлових сигналів.

Для здійснення регенерації, тоб­то часткової або повної компенсації втрат енергії сигналу за допомогою позитивного зворотного зв’язку, у схему регенеративного оптрона (рис. 6.8) уводиться підсилювач-ле- ретворювач електричних сигналів її; в окремому випадку підсилювач мо­же бути сполучений з фотоприйма­чем (як це, наприклад, має місце у фоторезисторі або фототранзисторі).

Перетворення сигналу в регенеративному оптроні представляється у вигляді замкнутого кілі.ця, що складається з п’яти ланцюгів (рис. 6.9, а).

Коефіцієнт регенерації цього функціонального кільця 1? зав­жди може бути виражений у вигляді добутку передатних функцій кожної з ланок:

-®^рег ^—П ехі ^Ь^> ^фи ^ нос *

де

являють собою диференціальні коефіцієнти світловіддачі

Рис. 6.9. Характеристики регенеративного оптрона: а — структура передатної функції; б — різновиди вольтамперних характеристик

випромінювача, світлопропускання оптичної ланки, фоточутли- вості приймача, внутрішнього посилення фотоприймача, посилен­ня зовнішнього підсилювача-перетворювача.

Якщо виконується умова і£_рег > 1, то має місце повна регене­рація, тобто посилення сигналу при проходженні ним усього функціонального кільця. Внаслідок цього в оптроні виникає не­стійкість: значення струмів, напруг, потужності випромінювання піддаються перепадам.

При різних способах вмикання випромінювача, приймача й під­силювача-перетворювача можна одержати пристрої, керовані струмом (прилади з негативним опором), керовані напругою (при­лади з негативною провідністю), нестійкі й по струму й по напрузі; можна використовувати такий підсилювач-перетворювач, що умо­ва повної регенерації виконуватиметься в декількох ділянках вольтамперної характеристики (рис. 6.9, б).

Подання регенеративного оптрона у вигляді функціонального кільця (рис. 6.9, а) показує, що вираз для #_рег не залежить від того,

з якого зв’язку й з якої ланки починати розгляд замкнутого лан­цюга, тобто значення ІГ_рег є однаковим при будь-якому розташу­ванні й фізичному характері входу й виходу. Можливість оперу­вання зі світловими й електричними сигналами в будь-яких можливих сполученнях і обумовлює широту функціональних можливостей регенеративного оптрона. Як приклад на рис. 6.10 наведено схему оптоелектронного тригера.

Оптрони з відкритим каналом мають ще одну можливість впли­ву на оптичний сигнал. Якщо між випромінювачем і приймачем звичайного гальванічно розв’язаного оптрона помістити середови­ще, що характеризується тим або іншим видом електрооптичного ефекту, то одержимо оптрон з керованим оптичним каналом.

Як елемент електричного кола такий оптрон являє собою шес- типолюсник із двома входами: по ланцюгу випромінювача (U_BX, І_вх) й по ланцюгу керованого оптичного каналу (U_y, /_у). Крім зви­чайних оптронних параметрів, пристрій описується й модуляцій­ною характеристикою виду /_вих = f(U_y, /_у) при J_BX = const.

Використання в якості керованого оптичного середовища шару рідкого кристала дозволяє досягти посилення по потужності

103. .10⁴; застосування прозорої сегнетоелектричної ЦТСЛ-кера- міки відкриває можливості для розширення частотного діапазону приладу до 1000 МГц.