Оптические устройства в радиотехнике. Классификация (основные типы) приёмников оптического излучения

Внешний фотоэффект заключается в том, что вещество облучается определённой длиной волны, его электроны переходят в возбуждённое состояние и вырываются из вещества.

Внутренний фотоэффект заключается в том, что возбуждённый электрон внутри вещества попадает в другой, действие лавинообразное, но электроны не выходят за пределы вещества.

3. Устройство фотоэлектронного умножителя.

4. Красная граница чувствительности полупроводникового фотоприёмника.

Красная граница чувствительности определяется шириной запретной зоны. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е.  света, при которой ещё возможен внешний фотоэффект.

5. Спектральная характеристика излучения абсолютно чёрного тела (график, пояснения).

6. Принцип работы (рисунок), виды и основные характеристики дифракционных решёток.

Виды решёток:

- отражательные;

- прозрачные.

Основные характеристики:

- угловая дисперсия;

- разрешающая способность.

7. Частотный диапазон оптического излучения, названия и границы поддиапазонов.

Частотные диапазоны:

- ультрафиолетовое излучение (УФ), 0.2 мкм;

- видимое излучение, 0.55 мкм;

- инфракрасное излучение (ИК), 9-10 мкм и выше.

Границы поддиапазонов:

А – ближняя;

Б – средняя;

В – дальняя.

8. Принципы работы светоизлучающего диода.

Электрон, переходя с более высокого энергетического уровня на более низкий, излучает цуг, а так как электронов много, то и цугов много. Таким образом, происходит излучение света..

Цуг волн - это ряд возмущений с перерывами между ними. Излучение отдельного атома не может быть монохроматическим, потому что излучение длится конечный промежуток времени.

9. Основное отличие конструкций и спектров излучения светоизлучающего, суперлюминисцентного и лазерного диодов.

Светодиод – это полупроводник. Суперлюминисцентный диод к тому же обладает гетероструктурой, а лазерный диод помимо прочего имеет ещё и плоскопараллельные сколы.

10. Конструкция резонаторов Фабри – Перо.

а - структура резонатора; б - размещение активной среды; в - формирование лазерных колебаний.

Резонатор Фабри-Перо представляет собой два соосных, параллельно расположенных и обращенных друг к другу зеркала, между которыми, отражаясь от этих зеркал, перемещаются в активной среде фотоны, генерируемые внешним возбуждением.

11. Основные способы накачки лазеров различных типов.

Основные способы накачки:

- оптическая;

- тепловая;

- химическая;

- электрическая (электронный удар для газовых лазеров).

12. Основные причины спектрального уширения линий лазерного излучения.

- эффект Штарка;

- сам факт испускания фотона, вызванный переходом из возбужденного состояния атома в основное;

- эффект Доплера;

- технические факторы (напр. конструкция лазера или стабилизация параметров);

13. Продольные, поперечные и боковые моды полупроводникового инжекционного лазера (рисунок, пояснения).

Многомодовый относится к понятию поперечных и боковых излучений.

14. Принципы усиления света в активной среде.

15. Конструкция инжекционного полоскового гетеролазера (рисунок, пояснения).

Чаще всего для реализации лазера на основе двойной гетероструктуры используют арсенид галлия (GaAs) и арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). Каждое соединение двух таких различных полупроводников называется гетероструктурой, а устройство — «диод с двойной гетероструктурой» (ДГС).

16. Одномодовый и одночастотный лазерные диоды – различие характеристик излучения.

17. Конструкция лазерного диода с распределенной обратной связью (DFB диод).

18. Принцип работы полупроводникового оптического усилителя.

В полупроводниковом усилителе усиливающей свет средой является тонкий «активный» волноводный слой на границе полупроводников p- и n- типов, через который проходит электрический ток накачки.

Конструкция ПУ подобна конструкции обычного полупроводникового лазера, коэффициент отражения зеркал резонатора у которого близок к нулю. Усиливаемое излучение обычно вводится в активный волновод ПУ при его прямом согласовании (стыковке) с подводимым оптическим волокном; похожим образом усиленное излучение выводится из активного волновода. Бывают усилители бегущей волны (1) и усилители Фабри-Перо (2).

19. Конструкция эрбиевого оптического усилителя (рисунок, пояснения