Материал: Методические указания по самостоятельной работе по дисциплине «Интегральные устройства радиоэлектроники». Турецкий А.В., Ципина Н.В

изучать такие активные процессы в Земле, как извержения вулканов, предсказывать землетрясения. Более подробно выше приведенные вопросы можно изучить, проработав [2,4].

Вопросы для самопроверки к теме 6

1.Что собой представляет куперовская пара?

2.Как называется расстояние между двумя электронами в куперовской паре?

3.В чем сущность стационарного и нестационарного эффекта Джозефсона.

4.Что является носителями логической информации в цифровых устройствах построенных на элементах Джозефсона?

5.Что используют в качестве элементарной ячейки памяти в RSFQ устройствах?

Методические указания к теме 7

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 • 1012 Гц до 5 • 1017 Гц. Иногда говорят о бо-

лее узком диапазоне частот — от 10 нм до 0,1 мм (=5 • 1012...5 • 1016 Гц). Видимому диапазону соответствуют длины волн от 0,38 мкм до 0,78 мкм (частота около, но меньше 1015 Гц).

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

19

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, свето- диод-фототиристор.

Фотодиод со структурой p-i-n обладает более высоким быстродействием и высокую чувствительность, по сравнению

собычными фотодиодами.

Кперспективным оптоэлектронным устройствам можно отнести дисплеи, проецирующие изображение на сетчатку глаза (Virtual Retinal Display, VRD), OLED-и LEP-дисплеи, 3D

дисплеи на основе жидкокристаллических дисплеев, электро-

форетические дисплеи, SED (Surface-conduction Electronemitter Display) дисплеи. Более подробно выше приведенные вопросы можно изучить, проработав [2,4].

Вопросы для самопроверки к теме 7

1.Чем обусловлена высокая информационная емкость оптических каналов передачи информации?

2.Что называют люминесценцией?

3.От чего зависит цвет свечения светоизлучающего

диода?

4.Каков тип люминесценции в полупроводниках?

5.Каков диапазон видимых длин волн?

6.Каковы режимы работы фотодиода?

7.Какая отличительная особенность фотоприемников с внутренним усилением?

8.Какая отличительная особенность фотодиода со структурой p-i-n?

20

9. Каковы современные тенденции развития оптоэлектронных устройств?

Методические указания к теме 8

Лазер — генератор излучения, когерентного во времени и в пространстве, основанный на использовании вынужденного излучения.

Лазерное излучение характеризуется пространственновременными и энергетическими параметрами.

В группе пространственно-временных выделяют следующие параметры:

-частота лазерного излучения — средняя частота (или средняя длина волны) спектра лазерного излучения;

-ширина линии лазерного излучения v — расстояние между точками контура спектральной линии лазерного излучения, соответствующими половине интенсивности линии в максимуме;

-расходимость лазерного излучения P — плоский или телесный угол, характеризующий угловое распределение энергии или мощности лазерного излучения;

-время готовности лазера tГОТ - время, необходимое для достижения лазером эксплуатационных (номинальных) параметров с момента его включения.

К энергетическим параметрам лазера относятся прежде всего энергия и мощность лазерного излучения. Энергия определяет энергетические возможности лазера,

В настоящее время лазеры перекрывают диапазон от ультрафиолета до субмиллиметровых волн, достигнуты первые успехи в создании рентгеновских лазеров, созданы перестраиваемые по частоте лазеры.

В настоящее время перспективно направление кремние-

вой фотоники Optical Silicon, или Silicon Photonic, — это науч-

ные исследования и разработки, находящиеся на стыке квантовой оптики и кремниевой электроники. В рамках этого направ-

21

ления создан гибридный кремниевый лазер, который был продемонстрирован компанией Intel. Это можно рассматривать как прорыв кремниевой фотоники на новой уровень.

Из перспективных технологии оптической записи информации можно выделить многослойные оптические носители для приводов на базе красного и фиолетовых лазеров и системы топографической записи. Более подробно выше приведенные вопросы можно изучить, проработав [2,4].

Вопросы для самопроверки к теме 8

1.В чем сущность когерентного излучения?

2.Что называется накачкой в лазере?

3.Какова роль ПОС в лазере?

4.Что используют в лазере в качестве звена ПОС?

5.Какой вид накачки применяется в полупроводниковых лазерах?

6.Каковы режимы работы лазеров?

7.Каковы современные направления развития устройств оптической записи информации?

Методические указания к теме 9

На основе эффектов дифракции и рефракции света на ультразвуковых волнах создаются активные оптические элементы, позволяющие управлять всеми параметрами светового луча, а также обрабатывать информацию, носителем которой являются как световая, так и звуковая волны.

Различают два вида (режима) дифракции, отличающиеся разными дифракционными спектрами: Рамана - Ната и Брэгга. Дифракция Рамана - Ната наблюдается на низких звуковых частотах и при не слишком большой длине взаимодействия (глубине акустического поля).

Акустооптические дефлекторы и сканеры - устройства для управления направлением светового луча в пространстве. Сканеры предназначаются для непрерывной развертки луча; в

22

дефлекторе имеется набор фиксированных направлений, по которым должен отклоняться световой луч

Акустооптические модуляторы предназначены для управления интенсивностью световых пучков на основе перераспределения световой энергии между проходящим и дифрагированным светом.

Акустооптические фильтры - устройства, позволяющие выделить из широкого спектра оптического излучения достаточно узкий интервал длин световых волн, удовлетворяющих условию Брэгга. Изменяя частоту звука, можно выделяемый интервал перемещать по оптическому спектру в широких пределах.

Акустооптические процессорыустройства обработки СВЧ-сигналов, которые, в отличие от цифровых вычислительных машин, позволяют производить обработку информации в реальном масштабе времени. Более подробно выше приведенные вопросы можно изучить, проработав [2,4].

Вопросы для самопроверки к теме 9

1.Что собой представляет акустооптическая ячейка?

2.В чем сущность эффекта фотоупругости?

3.В чем отличие дифракционных спектров РаманаНата и Брэгга?

4.Что происходит с максимумами при наклонном падении света в дифракции Рамана – Ната?

5.Каким параметром варьируют в акустооптических дефлекторах и сканерах для изменения направления светового луча?

6.Отчего в акустооптическом дефлекторе зависит по-

лоса пропускания f и разрешающая способность N ?

7. Почему в акустооптических модуляторах не используют модуляцию проходящего излучения?

23