Оптрон - оптоэлектронный прибор, состоящий из оптич. излучателя и фотоприёмника, объединённых один с другим
оптич. и электрич. связями и помещённых в общем корпусе. Физ. основу работы
оптроны составляют процессы преобразования электрич. сигналов в оптические (в
излучателе), оптич. сигналов в электрические (в фотоприёмнике), а также
передачи этих сигналов по оптич. каналам и электрич. цепям. Излучателем
в оптроне обычно служит излучающий светодиод (напр., на основе AlGaAs
или GaAsP), фотоприёмником - фотодиод, фототранзистор, фототиристор (преим.
кремниевые), фоторезистор (напр., на основе CdS), материалом оптич. канала
- прозрачные полимеры, стёкла, волоконные световоды, воздух. В цепи электрич.
связи могут дополнительно включаться микроэлектронные блоки, такие, как
усилители, пороговые схемы, источники питания. Наиб. перспективны монолитные
Оптроны, в к-рых излучатель и фотоприёмник реализованы в едином интегриров.
устройстве (напр., методами интегральной оптики).
Типы связей между излучателем и фотоприёмником
определяют функциональные возможности оптрона. При наличии только
прямой электрич. связи оптрон представляет собой прибор с оптич. входом и выходом (рис., а),
обеспечивающий преобразование излучения (напр., инфракрасного в видимое,
некогерентного в когерентное и т. п.). При наличии только прямой оптич.
связи оптрон - прибор с электрич. входом и выходом (рис., б), играющий
роль элемента гальванич. развязки. Регенеративный оптрон (рис., в),
в к-ром усиленный сигнал с выхода подаётся на вход и к-рый способен выполнять
функции усилителя, генератора, переключателя как электрич., так и оптич.
сигналов, может быть реализован с помощью прямой электрич. и положительной
обратной оптич. связи. Оптрон с открытым (рис., г) или управляемым (рис.,
д)оптич. каналом связи используется как датчик, позволяющий осуществлять
счёт предметов, контроль качества их поверхности, измерение электрич. и
магн. полей, скорости вращения, давления, ускорения, вибрации.
Электрические и оптические связи в оптронах: 1 - излучатель; 2 - фотоприёмник; 3 - микроэлектронный блок; 4 - отражатель; 5 - управляемая оптическая среда.
Наибольшее промышленное распространение
получили оптроны с прямой оптич. связью (рис., б), называемые также оптопарами;
для них характерны практически полная гальванич. развязка входа и выхода,
высокая электрич. прочность, однонаправленность потока информации по оптич.
каналу, отсутствие обратного воздействия фотоприёмника на излучатель, широкая
полоса пропускания, большой срок службы, малые габариты и масса.
Осн. параметры оптрона: коэф. передачи тока из входной цепи в выходную (~1 - 10% и 50 - 5000%)
при использовании фотодиода и фототранзистора соответственно; время задержки
сигнала (30 - 100 нс и 1 - 10 мкс для упомянутых фотоприёмников); напряжение
изоляции (типично 1 - 3 кВ). К выходу оптрона подключают усилители и преобразователи
фотосигналов, обычно в интегральном исполнении (либо эти схемы изготовляют
на одном кристалле с фотодиодом - оптоэлектронная микросхема).
Оптрон с прямой оптич. связью нашли применение
в вычислит. технике, приборостроении, автоматике, электротехнике, связи
в качестве элементов электрич. развязки (аналоги импульсных трансформаторов)
и бесконтактного управления (аналоги реле).
Ю. Р. Носов
|
|
 |
