Оптическая связь делает оптрон идеальным импульсным трансформатором. С этим связано применение его в оптоэлектронных импульсных усилителях и в цифровых интегральных схемах. Применение оптрона с фотодиодом дает возможность увеличить полосу пропускания схемы по сравнению с оптроном, где в качестве прием-пика используется фотосопротпвленпе 'или фототранзистор. Но так как коэффициент усиления элементарного оптрона с фотодиодом меньше 1, это приводит к усложнению схемы из-за дополнительной ступени усиления.
Широкое применение находят также оптроны, у которых наряду с оптической, имеется еще и электрическая связь между источником и приемником излучения. Эти , оптроны могут быть использованы в различных схемах автоматики и счетнорешающей техники Одним из примеров использования такого оптрона является нейристор. Ней-ристор — устройство, действующее подобно нервным волокнам и про-
48
пускающее импульсы без затухания. Он может использоваться для целей сканирования в вычислительной машине [40]. В нейристоре (рис. 31), изготовленном фирмой Ниппон электрик, каждый каскад состоит из последовательно включенных лазера (</7), фотодиода (ФД) и фоторезистора (ФР)У а также подключенного к этой цепочке конденсатора. Чтобы по цепи распространялся импульс, свет от лазера олчо« ветви направляется на фоторезистор, включенный в цепочку,
Hh хыь, \,ыь ^ын^jHi <
1чсЛ .dSft-J- АсЛ .iu-L .iu-1-
///х\\|/;^;\\1/////%\|/////^\
©л $U Ш^з Жк ж^
//,*'
Рис. 31. Схема нейристора.
отстоящую на две ветви дальше по направлению распространения, благодаря чему осуществляется заряд конденсатора. Кроме того, свет от того же лазера переводит в проводящее состояние фотодиод, включенный в соседней ветви. Фотодиод открывается, и срабатывает следующий лазер. Таким образом обеспечивается распространение импульса в устройстве.
Оптоэлектронные системы на полупроводниковых лазерах и фотодиодах, хотя их мощность и мала, могут использоваться в качестве устройств электрической развязки на частотах СВЧ диапазона. Примером может служить устройство, использующее арсенидно-галлие-вый лазер и p-i-n фотодиод [40]. Произведение усиления на полосу пропускания такого устройства составляет 6,3 ГГц.
Наряду с элементарными оптронами в настоящее время разрабатываются и оптоэлектронные матрицы. Они могут найти широкое применение в устройствах считывания с перфокарт и перфолент. Для постоянных запоминающих устройств с оптическим считыванием была разработана оптоэлектронная матрица, содержащая 1024 пары светодиодов и фотодиодов, смонтированных на печатных платах, полученных методом травления и электрически соединенных в матрицы из 32X32 элементов.
С появлением надежных лазерных источников появилась возможность использовать оптоэлектронные системы с лазером и фотодиодом для целей слежения и определения координаты цели. Преимуществом таких систем является способность измерять координаты на малых высотах.
Интересными возможностями применения обладают оптроны с управляемым оптическим каналом [41]. Управление параметрами
4—26349
лучистого потока, который является носителем информации в оптро-не, позволяет повысить его помехозащищенность по отношению к внутренним шумам. Электрический сигнал на выходе фотоприемника обычно мал и нуждается в усилении. Получение переменного выходного сигнала за счет модуляции светового потока дает возможность применять для усиления хорошо зарекомендовавшие себя усилители переменного тока. Оптрон с управляемым оптическим каналом может выполнять как простейшие логические операции, так и некоторые сложные логические функции. Такой прибор может быть использован для создания устройств ввода информации в ЭЦВМ, построения логики самих ЭЦВМ (оптоэлектронный модулятор, счетчик импульсов и т. д.). Для управления лучистым потоком можно использовать различные модуляторы света. Наиболее перспективными материалами для создания модуляторов, изменяющих интенсивность лучистого потока, являются такие, в которых проявляется эффект Франца — Келдыша — сдвиг края спектральной полосы поглощения под действием сильного электрического поля. Этот эффект проявляется з халькогенидных стеклах, которые особенно интересны, так как обеспечивают хорошие условия светопередачи в оптроне и очень технологичны. Габариты такого модулятора невелики. Для получения 100%-ной глубины модуляции требуются высокие напряженности электрического поля, которые могут быть реально получены, так как управление ведется в тонких слоях материала, обладающего высоким удельным сопротивлением. В качестве модуляторов света могут также использоваться химотронные ячейки и жидкие кристаллы [41].
В качестве примера можно привести параметры оптрона, состоящего из GaxAli-xAs светодиода, кремниевого p-i-n фотодиода и арсе-нидно-галлиевого модулятора. Достоинствами используемого модулятора является простота изготовления, возможность микроминиатюризации, высокая эффективность модуляции при сравнительно низких управляющих напряжениях. Максимум модуляции имеет место при длине волны X=0,88 мкм, полуширина спектральной области модуляции ДА,=0,008-г-0,01 мкм, собственная емкость модулятора 25 пФ.
В качестве светодиода использовалась гетеропереходная структура на основе Ga*Ali_*As, длина волны излучения которого 0,88 мкм, полуширина максимума излучения ДА, «0,045 мкм, эффективность 1%. Максимум чувствительности фотодиода расположен при Х = 0,88 мкм.
Параметры оптрона с GaAs модулятором:
Диапазон рабочих напряжений, В...........0—100
Коэффициент передачи сигнала по напряжению.....10 -*
Коэффициент модуляции при U^x=\00 В, %...... 26
Быстродействие при сопротивлении нагрузки 1000 Ом, с Ю-8
Коэффициент передачи по току............10 ~*
Проходная емкость, пФ..........- •..... 3
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛУЧИСТОГО ПОТОКА
Использование ФП (ФПВ и ФЭП) в качестве индикаторов лучистого потока позволяет создать измерители, отличающиеся большой чувствительностью и малой инерционностью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.