Классификация оптоэлектронных приборов. Московский государственный университет печати. Преимуществами фототиристоров являются

Оптоэлектронные приборы (ОЭП) это средства измерения с принципиально новым видом отсчетного устройства, основанного на использовании различных оптоэлектронных эффектов и обеспечивающего аналоговое восприятие результата измерения человеком.

Принцип действия ОЭП состоит в непосредственном или опосредованном воздействии измеряемой величины на размещенное вдоль шкалы или совмещенное с ней специальное индикаторное вещество, в котором возникает определенный физико-химический эффект, позволяющий по изменению электрооптических, магнитооптических, электротеплооптических, электрохимикооптических или электромеханикоптических характеристик судить о значении измеряемой величины. Снятие показаний производят по визуальному проявлению эффекта. Чаще всего используют изменение оптических свойств вещества (цвет, яркость, прозрачность). О значении измеряемой величины судят и по изменению геометрического положения оптического параметра, например, но перемещению светового столба. Современные ОЭП строятся в основном на электрооптических эффектах со светоизлучением электра и катодолюминесценция, а также газовый разряд. Перспективны эффекты без светоизлучения, в которых под действием электрического поля изменяется оптическое состояние вещества (коэффициенты поглощения, отражения, рассеяния, преломления или спектральный состав света). Наиболее интересные в этой группе эффектов это эффекты в жидких кристаллах. В настоящее время налажен промышленный выпуск материалов и элементов на этих эффектах (светодиодов, порошковых люминофоров, хемотронных ячеек и т.д.) с электрофизическими параметрами, позволяющими создавать на их основе ОЭП с достаточно высокими метрологическими характеристиками.

На рис. 2.41. показана упрощенная структурная схема, поясняющая принципы работы оптоэлектронного прибора с отсчетным устройством ОУ , состоящим из шкалы Ш , проградуированной в единицах измеряемой величины X , и оптоэлектрического указателя У .

Рис. 2.41. Упрощенная структурная схема ОЭП

При подаче измеряемой величины X на вход измерительного преобразователя П с чувствительностью а Y ¢, в последнем формируется электрический сигнал Y = a Y ¢X, обеспечивающий надежное функционирование воздействующего устройства ВЗУ . В качестве П используют нормирующие усилители, преобразователи импеданса, емкости, функциональные преобразователи и т. п. ВЗУ вырабатывают сигнал управления Z того вида, который необходим для возбуждения в индикаторном веществе ИВ визуального оптоэлектронного эффекта. Чаще всего Z обеспечивает создание электрического, магнитного и теплового полей.

В общем случае зависимость Z от Y нелинейная и может быть представлена следующим образом: Z = a Z ¢Y m , где m – коэффициент, определяемый видом оптоэлектронного эффекта (для большинства электрооптических эффектов m = 1); а z ¢ –чувствительность ВЗУ .

Из рис.2.41. с учетом отмеченных преобразований получаем

где а Y = 1/а Y ¢, a z = a z ¢ – коэффициенты преобразования.

Оптический параметр ИВ является указателем У , по положению которого относительно шкалы Ш определяют показание Х П , соответствующее значению измеряемой величины X .

В зависимости от способа перемещения и принципа формирования указателя различают оптоэлектронные приборы с аналоговыми и дискретно-аналоговыми отсчетными устройствами. На рис. 2.42. представлены различные типы и формы отсчета у современных ОЭП.

Современная наука активно развивается в самых разных направлениях, стремясь охватить все возможные потенциально полезные сферы деятельности. Среди всего этого следует выделить оптоэлектронные приборы, которые используются как в процессе передачи данных, так и их хранения или обработки. Они используются практически везде, где применяется более или менее сложная техника.

Что это такое?

Под оптоэлектронными приборами, которые также известны как оптроны, понимают специальные приборы полупроводникового типа, способные отправлять и принимать излучение. Эти элементы конструкции носят названия фотоприемника и светоизлучателя. Они могут иметь разные варианты связи между собой. Принцип функционирования подобных изделий основан на преобразовании электричества в свет, а также обратной этой реакции. Как следствие, одно устройство может отправлять определенный сигнал, а другое его принимает и «расшифровывает». Используются оптоэлектронные приборы в:

• блоках связи аппаратуры;
• входных цепях измеряющих устройств;
• высоковольтных и сильноточных цепях;
• мощных тиристорах и симисторах;
• релейных устройствах и так далее.

Все такие изделия могут быть классифицированы по нескольким базовым группам, в зависимости от их отдельных компонентов, конструкции или других факторов. Об этом ниже.

Излучатель

Оптоэлектронные приборы и устройства оснащаются системами передачи сигнала. Их называют излучателями и в зависимости от типа, изделия разделяются следующим образом:

• Лазерные и светодиоды. Такие элементы относятся к самым универсальными. Для них характерны высокие показатели коэффициента полезного действия, весьма узкий спектр луча (этот параметр также известен как квазихроматичность), достаточно широкий диапазон работы, поддержание четкого направления излучения и очень высокая скорость работы. Устройства с подобными излучателями работают очень долго и крайне надежно, отличаются небольшими размерами и отлично показывают себя в сфере микроэлектронных моделей.
• Электролюминесцентные ячейки. Такой элемент конструкции показывает не особо высокий параметр качества преобразования и работает не слишком долго. При этом, устройствами весьма тяжело управлять. Однако именно они лучше всего подходят для фоторезисторов и могут использоваться для создания многоэлементных, многофункциональных структур. Тем не менее в силу своих недостатков, сейчас излучатели такого типа используются достаточно редко, только тогда, когда без них действительно нельзя обойтись.
• Неоновые лампы. Отдача света этих моделей сравнительно невысока, а также они плохо выдерживают повреждения и работают недолго. Отличаются большими размерами. Используются крайне редко, в отдельных видах приборов.
• Ламы накаливания. Такие излучатели применяются только в резисторном оборудовании и больше нигде.

Как следствие, светодиодные и лазерные модели оптимально подходят практически для всех сфер деятельности и лишь в некоторых областях, где по-другому нельзя, применяются другие варианты.

Фотоприемник

Классификация оптоэлектронных приборов также производится и по типу этой части конструкции. В качестве принимающего элемента могут использоваться разные типы изделий.

• Фото- тиристоры, транзисторы и диоды. Все они относятся к универсальным устройствам, способным работать с переходом открытого типа. Чаще всего в основе конструкции лежит кремний и из-за этого изделия получают достаточно широкий спектр чувствительности.
• Фоторезисторы. Это единственный альтернативный вариант, главным преимуществом которого является изменение свойств очень сложным образом. Это помогает реализовывать всевозможные математические модели. К сожалению, именно фоторезисторы инерционны, что значительно сужает сферу их применения.

Прием луча - это один из самых базовых элементов любого подобного устройства. Только после того как он сможет быть получен, начинается дальнейшая обработка, и она будет невозможна при недостаточно высоком качестве связи. Как следствие, конструкции фотоприемника уделяется огромное внимание.

Оптический канал

Особенности конструкции изделий может неплохо показать используемая система обозначений фотоэлектронных и оптоэлектронных приборов. В том числе это касается и канала передачи данных. Выделяют три основных их варианта:

• Удлиненный канал. Фотоприемник в такой модели отдален на достаточно серьезное расстояние от оптического канала, образуя специальный световод. Именно такой вариант конструкции активно применяется в компьютерных сетях для активной передачи данных.
• Закрытый канал. Такой тип конструкции использует специальную защиту. Она превосходно предохраняет канал от внешнего воздействия. Применяются модели для системы гальванической развязки. Это достаточно новая и перспективная технология, сейчас непрерывно совершенствующаяся и постепенно заменяющая собой электромагнитные реле.
• Открытый канал. Такая конструкция подразумевает наличие воздушного зазора между фотоприемником и излучателем. Используются модели в системах диагностики или разнообразных датчиках.

Спектральный диапазон

С точки зрения этого показателя, все виды оптоэлектронных приборов можно разделить на два вида:

• Ближний диапазон. Длина волны в данном случае колеблется в пределах 0,8-1,2 мкм. Чаще всего такая система применяется в устройствах, использующих открытый канал.
• Дальний диапазон. Тут длина волны уже 0,4-0,75 мкм. Применяется в большинстве видов остальных изделий такого типа.

Конструкция

По этому показателю оптоэлектронные приборы разделяются на три группы:

• Специальные. Сюда входят устройства оснащенными несколькими излучателями и фотоприемниками, датчиками присутствия, положения, задымленности и так далее.
• Интегральные. В таких моделях дополнительно используются специальные логические схемы, компараторы, усилители и другие устройства. Кроме всего прочего, выходы и входы у них гальванически развязаны.
• Элементарные. Это самый простой вариант изделий, в которых приемник и излучатель присутствуют только в одном экземпляре. Они могут быть как тиристорными, так и транзисторными, диодными, резистивными и вообще, любыми другими.

В приборах могут использоваться все три группы или каждая по отдельности. Конструктивные элементы играют существенную роль и напрямую воздействуют на функциональность изделия. В то же время сложное оборудование может использовать и самые простейшие, элементарные разновидности, если это будет целесообразно. Но верно и обратное.

Оптоэлектронные приборы и их применение

С точки зрения использования устройств все они могут разделяться на 4 категории:

• Интегральные схемы. Применяются в самых разных приборах. Используется принцип между разными элементами конструкции при помощи отдельных частей, которые изолированы друг от друга. Это не дает взаимодействовать компонентам никаким образом, кроме того, который был предусмотрен разработчиком.
• Изоляция. В этом случае используются специальные оптические резисторные пары, их диодные, тиристорные или транзисторные разновидности и так далее.
• Преобразование. Это один из самых распространенных вариантов использования. В нем ток трансформируется в свет и применяется именно таким образом. Простой пример - всевозможные лампы.
• Обратное преобразование. Это уже полностью противоположный вариант, в котором именно свет трансформируется в ток. Используются для создания всевозможных приемников.

Фактически, сложно представить себе практически любое устройство, работающее на электричестве и лишенное какого-то варианта оптоэлектронных компонентов. Они могут быть представлены в небольшом количестве, но все равно будут присутствовать.

Итоги

Все оптоэлектронные приборы, тиристоры, диоды, полупроводниковые приборы - это конструктивные элементы разных видов оборудования. Они позволяют человеку получать свет, передавать информацию, обрабатывать или даже хранить ее.

Элементами оптоэлектронных устройств являются фотоэлектронные приборы, рассмотренные выше, а связь между элементами не электрическая, а оптическая. Таким образом, в оптоэлектронныхустройствах практически полностью устранена гальваническая связь между входными и выходными цепями и практически полностью устранена обратная связь между входом и выходом. Комбинируя элементы, входящие в оптоэлектронные устройства, можно получать самые различные их функциональные свойства. На рис. 6.35 представлены конструкции различных оптронов.

Простейшим оптоэлектронным устройством является оптрон.

Оптрон – это устройство, объединяющее в одном корпусе светодиод и приёмник фотоизлучения, например фотодиод (рис. 6.36).

Входной усиливаемый сигнал поступает на светодиод и вызывает его свечение, которое по световому каналу поступает на фотодиод. Фотодиод открывается и в его цепи протекает ток под действием внешнего источника E . Эффективную оптическую связь между элементами оптрона осуществляют с помощью средств волоконной оптики – световодов, выполненных в виде жгута из тонких прозрачных нитей, по которым сигнал передаётся за счёт полного внутреннего отражения с минимальными потерями и с высокой разрешающей способностью. Вместо фотодиода в составе оптрона может быть фототранзистор, фототиристор, фоторезистор.

На рис. 6.37 представлены условные графические обозначения таких приборов.

Диодный оптрон используется в качестве ключа и может коммутировать ток с частотой 10 6 ...10 7 Гц и имеет сопротивление между входной и выходной цепями – 10 13 ...10 15 Ом.

Транзисторные оптроны благодаря большей чувствительности фотоприемника экономичнее диодных. Однако быстродействие их меньше, максимальная частота коммутации обычно не превышает 10 5 Гц. Так же как и диодные, транзисторные оптроны имеют малое сопротивление в открытом состоянии и большое в закрытом и обеспечивают полную гальваническую развязку входных и выходных цепей.

Использование в качестве фотоприемника фототиристора позволяет увеличить импульс выходного тока до 5 А и более. При этом время включения составляет менее 10 -5 с, а входной ток включения не превышает 10 мА. Такие оптроны позволяют управлять сильноточными устройствами различного назначения.

Выводы:

1. Работа оптоэлектронных приборов основана на принципе внутреннего фотоэффекта – генерации пары носителей заряда «электрон – дырка» под действием светового излучения.

2. Фотодиоды обладают линейной световой характеристикой.

3. Фототранзисторы имеют большую интегральную чувствительность, чем фотодиоды, благодаря усилению фототока.

4. Оптроны – оптоэлектронные приборы, в которых обеспечивается электрическая изоляция

входных и выходных цепей.

5. Фотоумножители позволяют резко увеличить фототок за счёт применения вторичной электронной эмиссии.

Контрольные вопросы

1. Что такое внешний и внутренний фотоэффект?

2. Какими параметрами характеризуется фоторезистор?

3. Какие физические факторы влияют на световую характеристику фоторезистора при больших световых потоках?

4. Каковы отличия в свойствах фотодиода и фоторезистора?

5. Как в фотоэлементе происходит непосредственное преобразование световой энергии в электрическую?

6. Каковы отличия в принципе действия и свойствах фотодиода и биполярного фототранзистора?

7. Почему тиристор может управлять относительно большими мощностями, чем допустимая мощность рассеяния самого фототиристора?

8. Что такое оптопара?

ПРИЛОЖЕНИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Для унификации обозначений и стандартизации параметров полупроводниковых приборов используется система условных обозначений. Эта система классифицирует полупроводниковые приборы по их назначению, основным физическим и электрическим параметрам, конструктивнотехнологическим свойствам, виду полупроводниковых материалов. Система условных обозначений отечественных полупроводниковых приборов базируется на государственных и отраслевых стандартах. Первый ГОСТ на систему обозначений полупроводниковых приборов – ГОСТ 10862–64 был введен в 1964 году. Затем по мере возникновения новых классификационных групп приборов был изменен на ГОСТ 10862–72, а затем на отраслевой стандарт ОСТ 11.336.038–77 и ОСТ 11.336.919–81. При этой модификации основные элементы буквенно-цифрового кода системы условных обозначений сохранились. Данная система обозначений логически выстроена и позволяет дополнять себя по мере дальнейшего развития элементной базы.

Основные термины, определения и буквенные обозначения основных и справочных параметров полупроводниковых приборов приведены в ГОСТах:

§ 25529–82 – Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

§ 19095–73 – Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

§ 20003–74 – Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

§ 20332–84 – Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Классификация и система обозначений тиристоров

Выпускаемые с 1980 года тиристоры имеют классификацию и систему обозначений, установленные ГОСТ 20859.1-89. В основу обозначений тиристоров положен буквенно-цифровой код, состоящий из девяти элементов.

Первый элемент (буква или буквы) обозначает вид прибора: Т – тиристор; ТЛ – лавинный тиристор; ТС – симметричный тиристор (симистор); ТО – оптотиристор; ТЗ – запираемый тиристор; ТБК – комбинированно выключаемый тиристор; ТД – тиристор-диод.

Второй элемент (буква) – подвид тиристора по коммутационным характеристикам: Ч – высокочастотный (быстро включающийся) тиристор; Б – быстродействующий; И – импульсный.

Третий элемент (цифра от 1 до 9) обозначает порядковый номер модификации (разработки).

Четвертый элемент (цифра от 1 до 9) – классификационный размер корпуса прибора.

Пятый элемент (цифра от 0 до 5) – конструктивное исполнение.

Шестой элемент – число, равное значению максимально допустимого среднего тока.

Седьмой элемент – буква Х для приборов с обратной полярностью (основание корпуса – катод).

Восьмой элемент – число, обозначающее класс по повторяющемуся импульсному напряжению в закрытом состоянии (сотни вольт).

Девятый элемент – группа цифр, обозначающая сочетание классификационных параметров: (du зс /dt ). Аббревиатура «зс» означает запертое состояние.

Пример условных обозначений тиристоров по ГОСТ 20859.1–89:

ТЛ171-320-10-6 – тиристор лавинный первой модификации, размер шестигранника «под ключ» 41 мм , конструктивное исполнение – штыревое с гибким катодным выводом, максимально допустимый средний ток в открытом состоянии 320 А , повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии 1000 В (10-й класс), критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии 500 В/мкс .

Оптоэлектронными называют приборы, которые чувствительны к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях, а также приборы, производящие или использующие такое излучение.

Излучение в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях относят к оптическому диапазону спектра. Обычно к указанному диапазону относят электромагнитные волны с длиной от 1 нм до 1 мм , что соответствует частотам примерно от 0,5·10 12 Гц до 5·10 17 Гц . Иногда говорят о более узком диапазоне частот – от 10 нм до 0,1 мм (~5·10 12 …5·10 16 Гц ). Видимому диапазону соответствуют длины волн от 0,38 мкм до 0,78 мкм (частота около 10 15 Гц ).

На практике широко используются источники излучения (излучатели), приемники излучения (фотоприемники) и оптроны (оптопары).

Оптроном называют прибор, в котором имеется и источник, и приемник излучения, конструктивно объединенные и помещенные в один корпус.

Из источников излучения нашли широкое применение светодиоды и лазеры, а из приемников – фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры.

Широко используются оптроны, в которых применяются пары светодиод-фотодиод, светодиод-фототранзистор, светодиод-фототиристор.

Основные достоинства оптоэлектронных приборов:

· высокая информационная емкость оптических каналов передачи информации, что является следствием больших значений используемых частот;

· полная гальваническая развязка источника и приемника излучения;

· отсутствие влияния приемника излучения на источник (однонаправленность потока информации);

· невосприимчивость оптических сигналов к электромагнитным полям (высокая помехозащищенность).

Излучающий диод (светодиод)

Излучающий диод, работающий в видимом диапазоне волн, часто называют светоизлучающим, или светодиодом.

Рассмотрим устройство, характеристики, параметры и систему обозначений излучающих диодов.

Устройство. Схематическое изображение структуры излучающего диода представлено на рис. 6.1,а, а его условное графическое обозначение – на рис. 6.2,б.

Излучение возникает при протекании прямого тока диода в результате рекомбинации электронов и дырок в области p-n -перехода и в областях, примыкающих к указанной области. При рекомбинации излучаются фотоны.

Характеристики и параметры . Для излучающих диодов, работающих в видимом диапазоне (длина волн от 0,38 до 0,78 мкм , частота около 10 15 Гц ), широко используются следующие характеристики:

· зависимость яркости излучения L от тока диода i (яркостная характеристика);

зависимость силы света I v от тока диода i .

Рис. 6.1. Структура светоизлучающего диода (а )

и его графическое изображение (б )

Яркостная характеристика для светоизлучающего диода типа АЛ102А представлена на рис. 6.2. Цвет свечения этого диода – красный.

Рис. 6.2. Яркостная характеристика светодиода

График зависимости силы света от тока для светоизлучающего диода типа АЛ316А представлен на рис. 6.3. Цвет свечения – красный.

Рис. 6.3. Зависимость силы света от тока светодиода

Для излучающих диодов, работающих не в видимом диапазоне, используют характеристики, отражающие зависимость мощности излучения Р от тока диода i . Зона возможных положений графика зависимости мощности излучения от тока для излучающего диода типа АЛ119А, работающего в инфракрасном диапазоне (длина волны 0,93…0,96 мкм ), представлена на рис. 6.4.

Приведем для диода АЛ119А его некоторые параметры:

· время нарастания импульса излучения – не более 1000 нс ;

· время спада импульса излучения – не более 1500 нс ;

· постоянное прямое напряжение при i =300 мА – не более 3 В ;

· постоянный максимально допустимый прямой ток при t <+85°C – 200 мА ;

· температура окружающей среды –60 …+85°С.

Рис. 6.4 . Зависимость мощности излучения от тока светодиода

Для информации о возможных значениях коэффициента полезного действия отметим, что излучающие диоды типа ЗЛ115А, АЛ115А, работающие в инфракрасном диапазоне (длина волны 0,95 мкм , ширина спектра не более 0,05 мкм ), имеют коэффициент полезного действия не менее 10 %.

Система обозначений. Используемая система обозначений светоизлучающих диодов предполагает применение двух или трех букв и трех цифр, например АЛ316 или АЛ331. Первая буква указывает на материал, вторая (или вторая и третья) – на конструктивное исполнение: Л – единичный светодиод, ЛС – ряд или матрица светодиодов. Последующие цифры (а иногда буквы) обозначают номер разработки.

Оптико-электронные приборы очень разнообразны по устройству, принципу действия и применению. Развитие оптико-электронных приборов приводит к появлению новых устройств и возможности новых применений. Существует ряд основных признаков, которые используются для классификации оптико-электронных приборов.

Одним из основных признаков классификации может служить используемая область спектра : ультрафиолетовая (1-380 нм), видимая (380-780 нм) и инфракрасная (780 нм - 1 мм).

Ширина интервала длин волн , где прибор обладает заданной чувствительностью, позволяет подразделить приборы на спектральные и интегральные . Спектральные приборы разлагают исследуемое излучение в спектр, фиксируют положение отдельных его участков и измеряют интенсивность того или иного участка спектра. Действие интегральных приборов основано на использовании неразложенного в спектр излучения.

Способ использования информации определяет, является ли прибор автоматиче­ским, где действия человека по использованию информации либо полностью устранены, либо значительно облегчены и упрощены, или индикационным, где прибор выдает ин­формацию, а решение о действиях при данной информации возлагается на человека.

В зависимости от используемого источника излучения ОЭП подразделяются на две группы:

· Группа активных, в которых используется искусственный источник излучения;

· Группа пассивных, воспринимающее собственное излучение объекта либо отраженное излучение естественных источников (Солнца).

Такое деление приборов оказалось наиболее подходящим для приборов специального назначения.

Основные признаки классификации не являются единственными. Приборы, напри­мер, могут быть подразделены по характеру выполняемых функций на информационные , измерительные и следящие . Информационные приборы преобразуют с максимальной точностью все детали излучающего объекта и фона в электрический сигнал, по которому восстанавливается видимое изображение или исследуются характеристики излучения. Измерительные приборы предназначаются для измерения только некоторых характери­стик объектов при отображении их в воспринимаемом прибором излучении (размеров, прозрачности, скорости и т. д.). С помощью приборов следящей группы осуществляются автоматическое регулирование технологических процессов и автоматическое сопровож­дение излучающих объектов. Для них характерно наличие исполнительных устройств, с помощью которых производятся действия, соответствующие полученной информации.

Классификация оптоэлектронных приборов по выполняемым функциям приведена в табл.1.

Часто существенной оказывается классификация по используемому в приборе яв­лению, сопутствующему распространению лучистого потока в различных средах: прелом­лению , поглощению , отражению , интерференции , люминесценции , поляризации . В таких случаях приборы называют соответственно интерференционными, люминесцентными, поляризационными и др.

Таблица 1.

Кроме основной классификации, подразделяющей все оптико-электронные прибо­ры на определенные группы, существуют частные классификации в пределах каждой группы. Разветвленную классификацию имеют, например, спектральные приборы. Очень обширна классификация каждой группы приборов, подразделенных по используемой об­ласти спектра.

Деление приборов по каким-либо основным признакам не исключает того, что оп­ределенная по одному признаку группа приборов может, в свою очередь, подразделяться по другим основным признакам. Спектральные приборы могут быть автоматическими и индикационными, активными и пассивными.

Частные классификации различных групп рассматриваются при изучений прибо­ров.

Требования, предъявляемые к приборам различных групп, могут сильно отличаться в зависимости от назначения и вида приборов. Насколько разнообразны оптико-электронные приборы, настолько и различна формулировка этих требований. При класси­фикации по основным признакам следует учитывать только общие для данной группы требования, соответствующие выполняемым функциям.

Выше отмечено, что информационные приборы должны обеспечить наиболее точ­ное воспроизведение всех деталей объекта. Подобным же образом от измерительных при­боров требуется наибольшая точность измерений, а от следящих - точность сопровожде­ния цели.

Основные достоинства оптоэлектронных приборов (ОЭП) обусловлены особенностями электромагнитных волн оптического диапазона, а так же свойствами фотона, как носителя информации. Они проявляются в следующем:

1. Высокая частота оптических колебаний (в 10 3 – 10 5 раз больше чем в радиодиапазоне, что позволяет значительно увеличить пропускную способность систем связи).

2. Тонкая фокусировка. Теоретически допускается возможность фокусировки в точку с размерами »l/2. Эта величина определяет плотность записи оптической информации 10 9 -10 10 бит/см 2 .

3. Направленность. Угловая расходимость оптического пучка составляет величину , где А - поперечный размер излучателя.

4. Отсутствие электрической связи между отдельными узлами и блоками устройства, благодаря электрической нейтральности фотонов, как носителей оптической информации.

5. однонаправленность потока информации и отсутствие обратной связи между передатчиком и приемником.

6. Визуализация. Преобразование электрических сигналов в визуальную форму, удобную для восприятия.

7. Фоточувствительность. Это свойство ОЭП дает возможность преобразовывать оптические сигналы в электрические, а также оптические сигналы различных областей спектра в видимый диапазон (ультрафиолетовое и инфракрасное излучения).

8. Пространственная модуляция. Возможность модулировать поток фотона не только во времени, но и в пространстве. Что позволяет производить параллельную обработку информации.

Наряду с рассмотренными достоинствами оптоэлектронные приборы имеют и недостатки:

1. Низкий кпд. На сегодняшний день кпд эоп не превышает 10 – 20% (за исключением лазеров, их КПД составляет 70%). А в сложных ОЭ системах, где происходит многократное преобразование оптического и электрического сигналов, кпд падает до 1%.

2. Гибридность. В сложных ОЭ системах, где приборы изготовлены из большого числа разнородных материалов, присутствуют потери из-за поглощения и рассеивания на границах раздела оптических сред. Это приводит к дополнительному падению КПД.

3. Необходимость точной настройки оптических элементов, их подверженность механическим и тепловым воздействиям обуславливают сложность производства и большую стоимость изделий.

4. Деградация ОЭП. При воздействии внешних факторов и при длительной эксплуатации происходит ухудшение параметров и эффективности прибора, что ведет к необратимому нарушению оптических свойств.