Savremena nauka se aktivno razvija u različitim pravcima, pokušavajući da pokrije sva moguća potencijalno korisna područja delovanja. Od svega toga treba izdvojiti optoelektronske uređaje koji se koriste kako u procesu prijenosa podataka, tako iu njihovom skladištenju ili obradi. Koriste se gotovo svugdje gdje se koristi manje ili više sofisticirana tehnologija.
Šta je ovo?
Optoelektronski uređaji, takođe poznati kao optokapleri, su specijalni uređaji poluprovodničkog tipa koji mogu slati i primati zračenje. Ovi strukturni elementi se nazivaju fotodetektor i emiter svjetlosti. Oni mogu imati različite opcije za međusobnu komunikaciju. Princip rada takvih proizvoda zasniva se na pretvaranju električne energije u svjetlost, kao i obrnutoj ovoj reakciji. Kao rezultat toga, jedan uređaj može poslati određeni signal, dok ga drugi prima i "dešifruje". Optoelektronski uređaji se koriste u:
- komunikacione jedinice opreme;
- ulazni krugovi mjernih uređaja;
- visokonaponski i visokostrujni krugovi;
- snažni tiristori i trijaci;
- relejni uređaji i tako daljesljedeći.
Svi takvi proizvodi mogu se svrstati u nekoliko osnovnih grupa, ovisno o njihovim pojedinačnim komponentama, dizajnu ili drugim faktorima. Više o tome u nastavku.
Emiter
Optoelektronski uređaji i uređaji opremljeni su sistemima za prenos signala. Nazivaju se emiteri i, ovisno o vrsti, proizvodi se dijele na sljedeći način:
- Laser i LED diode. Takvi elementi su među najsvestranijim. Odlikuje ih visoka efikasnost, veoma uzak spektar snopa (ovaj parametar je poznat i kao kvazihromatičnost), prilično širok opseg rada, održavanje jasnog smera zračenja i veoma velika brzina. Uređaji sa takvim emiterima rade veoma dugo i izuzetno su pouzdani, malih su dimenzija i dobro se ponašaju u oblasti mikroelektronskih modela.
- Elektroluminiscentne ćelije. Takav element dizajna pokazuje ne baš visok parametar kvalitete konverzije i ne radi predugo. Istovremeno, uređajima je veoma teško upravljati. Međutim, oni su najprikladniji za fotootpornike i mogu se koristiti za stvaranje multi-elementnih, multifunkcionalnih struktura. Ipak, zbog svojih nedostataka, sada se emiteri ovog tipa koriste prilično rijetko, samo kada se zaista ne mogu bez njih.
- Neonske lampe. Svjetlosna snaga ovih modela je relativno mala, a također slabo podnose oštećenja i ne traju dugo. Razlikuju se u velikim veličinama. Koriste se izuzetno rijetko, u određenim tipovima uređaja.
- Žarulje sa žarnom niti. Takvi emiteri se koriste samo u opremi sa otpornicima i nigdje drugdje.
Kao rezultat toga, LED i laserski modeli su optimalno prikladni za gotovo sva područja aktivnosti, a samo u nekim područjima gdje je drugačije nemoguće, koriste se druge opcije.
Fotodetektor
Klasifikacija optoelektronskih uređaja takođe se vrši prema vrsti ovog dijela projekta. Različite vrste proizvoda mogu se koristiti kao prijemni element.
- Fototiristori, tranzistori i diode. Svi oni pripadaju univerzalnim uređajima koji mogu raditi s prijelazom otvorenog tipa. Najčešće je dizajn baziran na silicijumu i zbog toga proizvodi dobijaju prilično širok raspon osjetljivosti.
- Fotootpornici. Ovo je jedina alternativa koja ima glavnu prednost mijenjanja svojstava na vrlo složen način. Ovo pomaže u implementaciji svih vrsta matematičkih modela. Nažalost, fotootpornici su inercijalni, što značajno sužava obim njihove primjene.
Prijem zraka je jedan od najosnovnijih elemenata svakog takvog uređaja. Tek nakon što se može primiti, počinje dalja obrada, koja neće biti moguća ako kvalitet komunikacije nije dovoljno visok. Kao rezultat toga, velika pažnja se poklanja dizajnu fotodetektora.
Optički kanal
Dizajn karakteristike proizvoda mogu se dobro pokazati korišćenim sistemom označavanja fotoelektronskih i optoelektronskih uređaja. Ovo se također odnosi na kanal za prijenos podataka. Postoje tri glavne opcije:
- Izduženi kanal. Fotodetektor u takvom modelu je dovoljno udaljen od optičkog kanala, formirajući poseban svjetlosni vodič. Upravo se ova opcija dizajna aktivno koristi u kompjuterskim mrežama za aktivni prijenos podataka.
- Zatvoreni kanal. Ova vrsta konstrukcije koristi posebnu zaštitu. Savršeno štiti kanal od vanjskih utjecaja. Primijenjeni su modeli za sistem galvanske izolacije. Ovo je prilično nova i obećavajuća tehnologija, koja se sada kontinuirano poboljšava i postepeno zamjenjuje elektromagnetne releje.
- Otvori kanal. Ovaj dizajn podrazumijeva postojanje zračnog jaza između fotodetektora i emitera. Modeli se koriste u dijagnostičkim sistemima ili raznim senzorima.
Spektralni raspon
Sa stanovišta ovog indikatora, sve vrste optoelektronskih uređaja mogu se podijeliti na dva tipa:
- Blizi domet. Talasna dužina se u ovom slučaju kreće od 0,8-1,2 mikrona. Najčešće se takav sistem koristi u uređajima koji koriste otvoreni kanal.
- Dugi domet. Ovdje je talasna dužina već 0,4-0,75 mikrona. Koristi se u većini vrsta drugih proizvoda ove vrste.
Dizajn
Prema ovom indikatoru, optoelektronski uređaji su podijeljeni u tri grupe:
- Special. Ovo uključuje uređaje opremljene višestrukim emiterima i fotodetektorima, senzorima za prisustvo, položaj, dim, itd.
- Integral. U takvim se modelima dodatno koriste posebna logička kola, komparatori, pojačala i drugi uređaji. Između ostalog, njihovi izlazi i ulazi su galvanski izolovani.
- Elementarno. Ovo je najjednostavnija verzija proizvoda u kojima su prijemnik i emiter prisutni u samo jednom primjerku. Mogu biti i tiristorski i tranzistorski, diodni, otporni i općenito bilo koji drugi.
Sve tri grupe ili svaka zasebno se mogu koristiti u uređajima. Strukturni elementi igraju značajnu ulogu i direktno utiču na funkcionalnost proizvoda. Istovremeno, složena oprema može koristiti i najjednostavnije, elementarne sorte, ako je to prikladno. Ali istina je i suprotno.
Optoelektronski uređaji i njihove primjene
S tačke gledišta upotrebe uređaja, svi se mogu podijeliti u 4 kategorije:
- Integrirana kola. Koristi se u raznim uređajima. Princip se koristi između različitih strukturnih elemenata koristeći zasebne dijelove koji su izolirani jedan od drugog. Ovo sprječava komponente da međusobno djeluju na bilo koji drugi način osimonaj koji je dao programer.
- Izolacija. U ovom slučaju se koriste specijalni parovi optičkih otpornika, njihove diode, tiristor ili tranzistor i tako dalje.
- Transformacija. Ovo je jedan od najčešćih slučajeva upotrebe. U njemu se struja pretvara u svjetlost i na taj način primjenjuje. Jednostavan primjer su sve vrste lampi.
- Obratna transformacija. Ovo je potpuno suprotna verzija, u kojoj se svjetlost pretvara u struju. Koristi se za kreiranje svih vrsta prijemnika.
U stvari, teško je zamisliti gotovo bilo koji uređaj koji radi na struju i koji nema neki oblik optoelektronskih komponenti. Mogu biti predstavljeni u malom broju, ali će i dalje biti prisutni.
Rezultati
Svi optoelektronski uređaji, tiristori, diode, poluprovodnički uređaji su strukturni elementi različitih vrsta opreme. Oni omogućavaju osobi da prima svjetlo, prenosi informacije, obrađuje ih ili čak pohranjuje.
