- •Введение
- •Тема1. Оптическое излучение. Принципы работы квантовых систем.
- •1.1.Основные характеристики и параметры оптического излучения
- •Основные энергетические и светотехнические параметры
- •1.2. Энергетическое состояние квантовых систем
- •1.3. Взаимодействие электромагнитного излучения с квантовыми системами
- •1.3.1 Резонансное поглощение (вынужденное поглощение)
- •1.3.2.Спонтанное излучение.
- •1.3.3.Вынужденное излучение
- •1.4.Инверсная населенность и методы ее создания.
- •1.5. Спектральные свойства активной среды
- •Естественная ширина спектральных линий.
- •1) Уширение линии из-за столкновений.
- •2) Уширение линии из-за эффекта Допплера.
- •3) Другие причины уширения спектральной линии.
- •1.6. Принцип действия лазера
- •1.7. Оптические резонаторы.
- •2.1. Условия генерации лазера.
- •2.2. Cвойства и характеристики лазерного излучения
- •2.3. Классификация лазеров
- •2.3. Твердотельные лазеры
- •2.4. Газовые лазеры
- •Гелий-неоновый (He-Ne ) (атомарный) лазер.
- •2.5. Молекулярный со2 – лазер
- •Тема 3. Полупродниковые лазеры
- •3.1. Виды излучательных переходов
- •3.2. Основные характеристики полупроводниковых излучателей.
- •3.3 Инжекционные лазеры на гомопереходах.
- •3.4 Полупроводниковые инжекционные лазеры на
- •Тема 4. Некогерентные оптические излучатели
- •4.1. Светоизлучающие полупроводниковые диоды (сид)
- •Тема 5. Оптичекие приемники излучения
- •5.1. Поглощение света в твердых телах.
- •5.2. Классификация фотоприемников, основные параметры и характеристики.
- •5.3. Фотодиоды
- •5.3.1. Фотодиоды на основе p-n – перехода
- •5.4. Фотоприемники с внутренним усилением
- •5.5. Фоторезисторы
- •Тема 6. Оптроны
- •6.1. Принцип действия оптронов, структурные схемы и свойства.
- •6.1.1. Принцип действия оптронов
- •6.1.2. Структурные схемы оптронов
- •6.1.3. Назначение и требования к элементам оптрона
- •6.1.3.1. Назначение элементов
- •6.1.3.2. Требования к элементам оптрона
- •6.2. Параметры оптронов
- •6.2.1. Входная характеристика
- •6.2.2. Передаточная характеристика
- •6.2.3. Выходная характеристика
- •6.2.4. Быстродействие оптронов
- •6.2.5. Коэффициент спектрального согласования Кλ
- •6.2.6. Параметры изоляции
- •6.2.7. Добротность оптронов
- •6.2.8. Оптические вносимые потери w
- •6.3. Классификация оптронов
- •6.3.1. Условные схемные обозначения оптронов
- •6.3.2. Основные параметры различных типов оптронов
- •6.4. Применение оптронов
- •6 .4.1. Классификация оптронов по применению
- •6.4.1.1. Цифровые оптроны
- •6.4.1.2 Аналоговые оптроны
- •6.4.1.3. Ключевые оптроны
- •6.4.1.4. Специальные оптроны
- •Литература
6.4. Применение оптронов
6 .4.1. Классификация оптронов по применению
Классификационная диаграмма оптронов по применению представлена на рис. 43.
В качестве мощных транзисторных оптронов используются
в основном, оптроны с составным транзистором.
6.4.1.1. Цифровые оптроны
Основное назначение цифровых оптронов - высокоскоростная передача цифровых сигналов с высокой степенью электрической изоляции между электронными устройствами, а также выполнение различных логических операций. Цифровые оптроны изготавливаются в виде оптоэлектронных интегральных схем (ОИС), состоящих из объединенных в стандартном корпусе оптопары и интегрального усилителя.
Основным параметром, который характеризует качество ОИС, является добротность Q (см. параграф 2.5), характеризующая способность оптрона передавать цифровой сигнал с минимальными искажениями его фронтов и амплитудными потерями.
Проблемными задачами для ОИС в настоящее время являются:
уменьшение времени переключения до 10-8 - 10-9 с,
снижение уровней входных токов до уровней 0,05-0,1 мкА,
увеличение степени интеграции для дальнейшей микроминиатюризации аппаратуры.
Одними из наиболее распространенных являются микросхемы ОИС серии К249ЛП1, которые содержат в стандартном корпусе диодную оптопару (СИД-ФД) и интегральный усилитель. Эта схема работает в двух состояниях логического 0 или логической единицы, которые соответствуют ТТЛ-уровням выходных напряжений: "0" ~ 0,3 В и "1" ~ 3В. Если на вход микросхемы поступает электрический сигнал, то СИД начинает излучать и напряжение на выходе ОИС соответствует логическому 0. Когда СИД не излучает с выхода поступает логическая 1. Выпускаются варианты серии с инверсным выходом, когда излучающему СИД отвечает 1, а выключенному СИД - 0.
Основное применение ОИС находят для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и согласования между собой различных типов ИМС с высокой гальванической развязкой.
6.4.1.2 Аналоговые оптроны
Создание аналоговых оптронных устройств является сложной технической задачей в связи с повышенными требованиями линейности передаточных характеристик элементов оптронов. Из имеющихся видов оптронов этим требованиям наилучшим образом удовлетворяют диодные оптроны, обладающие известными преимуществами:
малый уровень внутренних шумов,
широкая полоса частот,
низкая температурная зависимость параметров.
Поэтому аналоговые оптроны создаются на диодных оптопарах, состоящих из пары СИД - ФД и интегрального усилителя. Аналоговые диодные оптроны серии АОД101 обеспечивают при передаче аналогового сигнала коэффициент нелинейности η ≤ 2%.
На основе диодных и транзисторных оптронов создаются различные аналоговые оптоэлектронные микросхемы:
параметрические дифференциальные усилители,
дифференциальные оптроны;
усилители с дифференциальными оптронами и т.д.
6.4.1.3. Ключевые оптроны
Ключевые оптроны широко используются для бесконтактного управления мощных высоковольтных электрических систем с помощью слаботочных управляющих электронных устройств. Как уже отмечалось выше для этих целей используются мощные тиристорные оптроны серии ТО-6,3 и ТО2, позволяющие переключать высоковольтные цепи с токами до 320 А. Сфера применения таких оптронных тиристоров не отличается от области использования электронных тиристоров.
Сигналы, поступающие с СУ регулируют поток Ф, изучаемый СИДом. В зависимости от уровня потока Ф изменяется ток управления IУ, изменяющий напряжение включения Uвкл мощного тиристора. Данная схема позволяет осуществить гальваническую развязку между слаботочным блоком СУ и сильноточной входной цепью электронного тиристора.