Название: Оптоэлектронные приборы и устройства
Автор: А.Н. Игнатов
Год: 2006
Страниц: 273
Формат: djvu
Размер: 3.44 Мб
Качество: хорошее
Изложены физические основы работы оптоэлектронных приборов, систематизирован материал по излучающим, фотоприемным и индикаторным приборам; рассмотрены вопросы применения оптоэлектронных приборов в аналоговых и цифровых электронных устройствах.
Главное внимание уделено полупроводниковым оптоэлектронным приборам и устройствам, предназначенным для использования в микроэлектронной аппаратуре телекоммуникационных и информационных систем.
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ....................................................................................................................................6
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................................1
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В ОПТОЭЛЕКТРОНИКУ...........................................................................8
1.1. В ведение в волоконную оптику...................................................................................8
1.2. Особенности оптической электроники.......................................................................9
1.3. История развития оптоэлектроники..........................................................................И
1.4. Современное состояние оптоэлектронной элементной базы..................................14
1.5. Система обозначений оптоэлектронных приборов индикации.............................16
1.6. Система обозначений фотоприемных приборов и оптронов..................................16
Тесты....................................................................................................................................17
Глава 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ...................................................18
2.1. Фотометрические характеристики оптического излучения....................................18
2.2. Энергетические характеристики оптического излучения.......................................24
2.3. Энергетические и световые параметры....................................................................25
2.4. Колориметрические параметры.................................................................................26
2.5. Когерентность оптического излучения.....................................................................28
2.6. Квантовые переходы и вероятности излучательных переходов............................31
2.7. Ширина спектральной линии.....................................................................................36
2.8. Использование вынужденных переходов для усиления электромагнитного поля.............................................................................................37
2.9. Механизм генерации излучения в полупроводниках.............................................40
2.10. Прямозонные и непрямозонные полупроводники...................................................44
2.П. Внешний квантовый выход и потери излучения......................................................46
2.12. Излучатели на основе гетероструктур......................................................................48
2.13. Поглощение света в твердых телах...........................................................................50
2.14. Излучательная и спектральная характеристики.......................................................51
2.15. Параметры оптического излучения...........................................................................53
Тесты....................................................................................................................................54
Глава 3. ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ......................................................................................56
3.1. Законы отражения и преломления света...................................................................56
3.2. Конструкция планарного симметричного оптического волновода........................58
3.3. Эффект Гуса-Хенхена...............................................................................................59
3.4. Условие поперечного резонанса для планарного волновода..................................60
3.5. Конструкция цилиндрического диэлектрического
волновода из стекловолокна......................................................................................61
3.6. Уширение импульсных сигналов в стекловолокнах................................................63
3.7. Рефракция света..........................................................................................................66
3.8. Формы распределения профиля абсолютного показателя преломления
в стекловолокнах.........................................................................................................68
3.9. Стационарное волновое уравнение для электрической
компоненты поля Е световой волны и его решение...............................................69
3.10. Причины ослабления импульсных оптических сигналов
в процессе их распространения по стекловолокнам................................................71
3.11. Фотонно-кристаллическое волокно..........................................................................81
3.12. Сравнительная характеристика коаксиальных
медных кабелей и стекловолокон..............................................................................83
3.13. Разрушение волоконных световодов под действием
лазерного излучения...................................................................................................84
Тесты....................................................................................................................................85
Глава 4. ИСТОЧНИКИ НЕКОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.................................................86
4.1. Источники света..........................................................................................................86
4.2. Основные характеристики и параметры светодиодов.............................................87
4.3. Конструкции светодиодов..........................................................................................96
4.4. Основные схемы возбуждения светодиодов............................................................97
4.5. Выбор типа светодиода..............................................................................................98
4.6. Электрическая модель светодиода..........................................................................101
4.7. Светодиоды инфракрасного излучения..................................................................102
4.8. Светодиодные источники повышенной яркости
и белого света............................................................................................................ЮЗ
Тесты..................................................................................................................................109
Глава 5. ПРИБОРЫ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ...........................................................110
5.1. Физические основы усиления и генерации
лазерного излучения.................................................................................................110
5.2. Структурная схема лазера........................................................................................112
5.3. Лазеры на основе кристаллических диэлектриков.................................................116
5.4. Жидкостные лазеры..................................................................................................117
5.5. Газовые лазеры..........................................................................................................120
5.6. Устройство и принцип действия полупроводникового
инжекционного монолазера.....................................................................................122
5.7. Устройство и принцип действия полупроводникового
лазера с гетероструктурой........................................................................................124
5.8. Волоконно-оптические усилители и лазеры...........................................................126
5.9. Светоизлучающие диоды для волоконно-оптических систем.............................130
5.10. Сравнительная характеристика лазеров и светодиодов........................................134
Тесты..................................................................................................................................137
Глава 6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОПРИЕМНЫЕ ПРИБОРЫ..............................139
6.1. Принцип работы фотоприемных приборов............................................................139
6.2. Характеристики, параметры и модели фотоприемников......................................141
6.3. Фотодиоды на основе р-и-перехода.......................................................................147
6.4. Фотодиоды с р-/-и-структурой..............................................................................149
6.5. Фотодиоды Шоттки..................................................................................................152
6.6. Фотодиоды с гетероструктурой...............................................................................154
6.7. Лавинные фотодиоды...............................................................................................155
6.8. Фототранзисторы......................................................................................................157
6.9. Фототиристоры.........................................................................................................160
6.10. Фоторезисторы..........................................................................................................161
6.11. Основные характеристики и параметры фоторезистора.......................................163
6.12. Фото приемные приборы с зарядовой связью.........................................................165
6.13. Фотодиодные СБИС на основе МОП-транзисторов..............................................166
6.14. Пиротехнические фотоприемники..........................................................................169
Тесты..................................................................................................................................171
Глава 7. ОПТРОНЫ........................................................................................................................173
7.1. Устройство и принцип действия оптронов.............................................................173
7.2. Типовая структурная схема оптрона.......................................................................175
7.3. Классификация и параметры оптронов...................................................................177
7.4. Электрическая модель оптрона...............................................................................179
7.5. Резисторные оптопары.............................................................................................181
7.6. Диодные оптопары....................................................................................................182
7.7. Транзисторные оптопары.........................................................................................183
7.8. Тиристорные оптопары............................................................................................185
Тесты..................................................................................................................................186
Глава 8. ИНДИКАТОРНЫЕ ПРИБОРЫ....................................................................................189
8.1. Жидкокристаллические индикаторы.......................................................................189
8.2. Электролюминесцентные индикаторы...................................................................203
8.3. Плазменные панели и устройства на их основе.....................................................207
8.4. Электрохромные индикаторы..................................................................................210
Тесты..................................................................................................................................212
Глава 9. ПРИМЕНЕНИЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ...........................................213
9.1. Устройство и принцип действия оптоэлектронных генераторов........................213
9.2. Применение оптоэлектронных приборов в аналоговых ключах
и регуляторах.............................................................................................................216
9.3. Применение оптронов для выполнения логических функций.............................218
9.4. Применение оптронов как аналогов электрорадиокомпонентов.........................220
9.5. Устройство и принцип действия оптоэлектронных усилителей..........................221
9.6. Устройство и принцип действия оптоэлектронных цифровых ключей..............223
9.7. Оптоэлектронные приборы в устройствах для измерения высоких напряжений и управления устройствами большой мощности.............................225
9.8. Применение инфракрасных диодов........................................................................226
9.9. Приемники цифровых волоконно-оптических систем связи................................232
9.10. Принципы цифровой оптической записи и воспроизведения
информации с компакт-дисков................................................................................235
9.11. Фотоэлектрические элементы и системы...............................................................254
Тесты..................................................................................................................................260
Ответы.................................................................................................................................................262
Список сокращений..........................................................................................................................263
Условные обозначения.....................................................................................................................265
Литература..........................................................................................................................................267
