Khoa học hiện đại đang tích cực phát triển theo nhiều hướng khác nhau, cố gắng bao trùm tất cả các lĩnh vực hoạt động có thể hữu ích. Trong số đó, nên chọn riêng các thiết bị quang điện tử, được sử dụng trong cả quá trình truyền dữ liệu và lưu trữ hoặc xử lý chúng. Chúng được sử dụng hầu như ở mọi nơi, nơi sử dụng công nghệ ít nhiều phức tạp.
Đây là gì?
Thiết bị quang điện tử, còn được gọi là bộ ghép quang, là thiết bị bán dẫn đặc biệt có khả năng gửi và nhận bức xạ. Các phần tử cấu trúc này được gọi là bộ tách sóng quang và bộ phát ánh sáng. Họ có thể có các tùy chọn khác nhau để giao tiếp với nhau. Nguyên lý hoạt động của các sản phẩm đó dựa trên sự chuyển hóa điện năng thành ánh sáng, cũng như mặt trái của phản ứng này. Kết quả là một thiết bị có thể gửi một tín hiệu nhất định, trong khi thiết bị kia nhận nó và "giải mã". Các thiết bị quang điện tử được sử dụng trong:
- thiết bị truyền thông đơn vị;
- mạch đầu vào của thiết bị đo lường;
- mạch cao áp và dòng điện cao;
- thyristor và triacs mạnh mẽ;
- thiết bị chuyển tiếp và như vậytiếp theo.
Tất cả các sản phẩm như vậy có thể được phân loại thành nhiều nhóm cơ bản, tùy thuộc vào các thành phần, thiết kế riêng lẻ hoặc các yếu tố khác của chúng. Thông tin thêm về điều đó bên dưới.
Phát
Máy và thiết bị quang điện tử được trang bị hệ thống truyền tín hiệu. Chúng được gọi là bộ phát và, tùy thuộc vào loại, các sản phẩm được chia như sau:
- Laser và đèn LED. Các yếu tố như vậy là một trong những yếu tố linh hoạt nhất. Chúng được đặc trưng bởi hiệu suất cao, phổ chùm rất hẹp (tham số này còn được gọi là chuẩn sắc độ), phạm vi hoạt động khá rộng, duy trì hướng bức xạ rõ ràng và tốc độ rất cao. Các thiết bị có bộ phát như vậy hoạt động trong thời gian dài và cực kỳ đáng tin cậy, chúng có kích thước nhỏ và hoạt động tốt trong lĩnh vực mô hình vi điện tử.
- Tế bào phát quang. Phần tử thiết kế như vậy cho thấy thông số chất lượng chuyển đổi không cao và không hoạt động trong thời gian quá dài. Đồng thời, các thiết bị rất khó quản lý. Tuy nhiên, chúng phù hợp nhất với quang trở và có thể được sử dụng để tạo ra các cấu trúc đa nguyên tố, đa chức năng. Tuy nhiên, do những khuyết điểm của chúng, hiện nay các bộ phát kiểu này khá hiếm khi được sử dụng, chỉ khi chúng thực sự không thể phân phối được.
- Đèn neon. Hiệu suất phát sáng của các dòng máy này tương đối thấp, và chúng cũng không chịu được thiệt hại tốt và không tồn tại lâu. Khác nhau về kích thước lớn nhỏ. Chúng cực kỳ hiếm khi được sử dụng trong một số loại thiết bị.
- Đèn sợi đốt. Những bộ phát như vậy chỉ được sử dụng trong thiết bị điện trở và không nơi nào khác.
Do đó, các mô hình đèn LED và laser phù hợp tối ưu cho hầu hết các lĩnh vực hoạt động và chỉ ở một số khu vực không thể làm được, các tùy chọn khác mới được sử dụng.
Photodetector
Việc phân loại thiết bị quang điện tử cũng được thực hiện theo kiểu của phần này của thiết kế. Các loại sản phẩm khác nhau có thể được sử dụng làm yếu tố tiếp nhận.
- Quang tử, bóng bán dẫn và điốt. Tất cả chúng đều thuộc về các thiết bị vạn năng có khả năng làm việc với kiểu chuyển đổi mở. Thông thường, thiết kế dựa trên silicon, và do đó, các sản phẩm có độ nhạy khá rộng.
- Cảm quang. Đây là giải pháp thay thế duy nhất có ưu điểm chính là thay đổi các thuộc tính một cách rất phức tạp. Điều này giúp thực hiện tất cả các loại mô hình toán học. Thật không may, đó là các quang trở có quán tính, điều này thu hẹp đáng kể phạm vi ứng dụng của chúng.
Thu sóng là một trong những yếu tố cơ bản nhất của bất kỳ thiết bị nào như vậy. Chỉ sau khi có thể nhận được, quá trình xử lý tiếp theo mới bắt đầu và sẽ không thể thực hiện được nếu chất lượng giao tiếp không đủ cao. Do đó, thiết kế của bộ tách sóng quang được chú ý rất nhiều.
Kênh quang
Các tính năng thiết kế của sản phẩm có thể được thể hiện rõ ràng bằng hệ thống chỉ định được sử dụng cho các thiết bị quang điện tử và quang điện tử. Điều này cũng áp dụng cho kênh truyền dữ liệu. Có ba tùy chọn chính:
- Kênh kéo dài. Bộ tách sóng quang trong một mô hình như vậy đủ xa khỏi kênh quang học, tạo thành một đường dẫn ánh sáng đặc biệt. Đây là tùy chọn thiết kế được sử dụng tích cực trong mạng máy tính để truyền dữ liệu tích cực.
- Đã đóng kênh. Loại công trình này sử dụng biện pháp bảo vệ đặc biệt. Nó bảo vệ kênh hoàn hảo khỏi các tác động bên ngoài. Các mô hình cho hệ thống cách ly điện được áp dụng. Đây là một công nghệ khá mới và đầy hứa hẹn, hiện đang được cải tiến liên tục và dần thay thế các rơ le điện từ.
- Mở kênh. Thiết kế này ngụ ý sự hiện diện của một khe hở không khí giữa bộ tách sóng quang và bộ phát. Các mô hình được sử dụng trong các hệ thống chẩn đoán hoặc các cảm biến khác nhau.
Phạm vi phổ
Theo quan điểm của chỉ số này, tất cả các loại thiết bị quang điện tử có thể được chia thành hai loại:
- Tầm gần. Bước sóng trong trường hợp này nằm trong khoảng từ 0,8-1,2 micron. Thông thường, một hệ thống như vậy được sử dụng trong các thiết bị sử dụng kênh mở.
- Tầm xa. Ở đây bước sóng đã là 0,4-0,75 micrômét. Được sử dụng trong hầu hết các loại sản phẩm khác thuộc loại này.
Thiết kế
Theo chỉ số này, các thiết bị quang điện tử được chia thành ba nhóm:
- Đặc biệt. Điều này bao gồm các thiết bị được trang bị nhiều bộ phát và bộ tách sóng quang, cảm biến hiện diện, vị trí, khói, v.v.
- Tích phân. Trong các mô hình như vậy, các mạch logic đặc biệt, bộ so sánh, bộ khuếch đại và các thiết bị khác được sử dụng thêm. Trong số những thứ khác, đầu ra và đầu vào của chúng được cách ly về mặt điện.
- Sơ cấp. Đây là phiên bản đơn giản nhất của các sản phẩm trong đó bộ thu và bộ phát chỉ có trong một bản sao. Chúng có thể là cả thyristor và bóng bán dẫn, diode, điện trở và nói chung, bất kỳ loại nào khác.
Có thể sử dụng cả ba nhóm hoặc từng nhóm riêng biệt trong các thiết bị. Các yếu tố cấu trúc đóng một vai trò quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng của sản phẩm. Đồng thời, các thiết bị phức tạp cũng có thể sử dụng các giống sơ cấp, đơn giản nhất, nếu thấy thích hợp. Nhưng điều ngược lại cũng đúng.
Thiết bị quang điện tử và các ứng dụng của chúng
Theo quan điểm của việc sử dụng các thiết bị, tất cả chúng có thể được chia thành 4 loại:
- Mạch tích hợp. Được sử dụng trong nhiều loại thiết bị. Nguyên tắc được sử dụng giữa các phần tử kết cấu khác nhau bằng cách sử dụng các bộ phận riêng biệt được cách ly với nhau. Điều này ngăn không cho các thành phần tương tác theo bất kỳ cách nào khác ngoàicái do nhà phát triển cung cấp.
- Cách nhiệt. Trong trường hợp này, các cặp điện trở quang đặc biệt được sử dụng, các loại diode, thyristor hoặc bóng bán dẫn của chúng, v.v.
- Chuyển đổi. Đây là một trong những trường hợp sử dụng phổ biến nhất. Trong đó, dòng điện được biến đổi thành ánh sáng và được áp dụng theo cách này. Một ví dụ đơn giản là tất cả các loại đèn.
- Biến đổi ngược. Đây là một phiên bản hoàn toàn đối lập, trong đó ánh sáng được biến đổi thành dòng điện. Được sử dụng để tạo ra tất cả các loại máy thu.
Trên thực tế, thật khó để tưởng tượng hầu hết các thiết bị chạy bằng điện mà lại thiếu một số dạng linh kiện quang điện tử. Chúng có thể được giới thiệu với số lượng ít, nhưng chúng vẫn sẽ hiện diện.
Kết quả
Tất cả các thiết bị quang điện tử, thyristor, điốt, thiết bị bán dẫn là các phần tử cấu tạo của các loại thiết bị. Chúng cho phép một người tiếp nhận ánh sáng, truyền tải thông tin, xử lý hoặc thậm chí lưu trữ nó.
