26. Оптроны

Оптоэлектронные приборы, в которых источник и приемник излучения связаны конструктивно друг с другом. Принцип действия оптрона основа на двух преобразованиях:

- в источнике электрический сигнал преобразуется в оптический;

- в приемнике происходит обратное преобразование.

Достоинства:

- полная развязка между входом и выходом;

- отсутствие обратной связи;

- возможность устранения шума.

Недостатки:

- из-за двойного преобразования уменьшается КПД и увеличивается мощность потребления.

Структурная схема

Использование оптической среды (управляемого оптического канала) позволяет значительно расширить функциональные возможности оптронов.

Виды управляемой оптической среды:

- открытый канал - оптическая связь осуществляется через воздушную среду;

- канал из электро-оптического или магнитно-оптического материала - те материалы, которые изменяют свои свойства под действием электрического или магнитного поля. При этом изменяются параметры среды, такие как чувстсвительность, коэффициент пропускания;

- канал из материала, изменяющего свои свойства под действием каких-либо механических воздействий. Используется в датчиках положения.

Оптрон с внутренней (а) и внешними (б) фотонными связями: 1, 6 – источники света; 2 – световод; 3, 4 – приемники света; 5 – усилитель.

27.Классификация оптронов:

- по степени сложности и типу оптического канала:

‡ оптопары - включают источник, приемник и оптический канал. В зависимости от приемника бывают:

+ диодные;

+ транзисторные;

+ тиристорные;

+ транзисторные.

В качестве источника выступает светодиод.

‡ специальные оптроны:

+ оптроны с гибким световодом;

+ с открытым оптическим каналом;

+ с управляемым оптическим каналом.

‡ оптические интегральные схемы - в интегральных схемах оптические элементы встраиваются в переключательные схемы (и, или). Например, в ТТЛ элементах оптопары используются вместо многоэммитерного входного транзистора.

Данная схема реализует схему "не".

Достоинства:

+ гальваническая развязка цепей;

+ согласование различных логик по уровню;

+ совместимость с традиционными ИС;

+ малая инерционность.

28. Оптоволокно. Основные типы оптоволокна.

Двухслойное цилиндрическое оптоволокно состоит из двух цилиндров: внутреннего и внешнего. Оба цилиндра изготавливаются из оптического материала, но материалы различаются коэффициентом преломления.

Достоинство: простота изготовления. Недостаток: при передаче сигнала по двухслойному цилиндрическому каналу на большие расстояния происходит размытие и удлинение импульса, так как коэффициент преломления зависит от длины волны (n=f(лямбда)).

Градиентное (СЕЛФОК).

Показатель преломления изменяется постепенно (не ступеньчато, а плавно) от центра к краю (обычно по параболе). Луч фокусируется вдоль оси волокна. Любой отрезок волокна действует как короткофокусная линза. Такой тип оптоволокна используется при передаче информации на большое расстояние. Важнейшей характеристикой таких световодов является потеря пропускания, которые оцениваются в дБ/км. B=(1/l)*10*lg(Pвх/Pвых). l - длина волокна. P - мощность сигнала. В идеале B=0.5...1 дБ/км. Недостаток: сложность и высокие требования к изготовлению.