 |
|
Требования к элементам оптрона
К оптическим излучателям предъявляются следующие основные требования.
1. Небольшие напряжения и токи для согласования с микроэлектронными входными устройствами.
2. Большой КПД и мощность излучения Ф.
3. Узкая диаграмма направленности излучения для уменьшения оптических потерь при вводе оптического излучения в оптический канал.
4. Высокая степень согласования спектральной характеристики излучателя с спектральными характеристиками ОК и ФП.
5. Высокое быстродействие для уменьшения искажений передаваемых по ОК оптических сигналов.
В качестве ОИ, как правило, используется инжекционный СИД. Однако по мере уменьшения энергопотребления и стоимости полупроводниковых инжекционных лазеров, применение последних может оказаться весьма перспективным в будущем для создания с протяженным ОК:
· сверхбыстродействующих оптронов с быстродействием τ = 10-9…10-10 с,
· мощных оптронов.
Фотоприемники, используемые в оптронах должны иметь:
1. высокий квантовый выход;
2. спектральную характеристику, перекрывающую спектральные диапазоны ОИ и ОК;
3. высокую чувствительность и динамический диапазон;
4. быстродействие τ, необходимое для электрического преобразования с минимальными искажениями оптических сигналов, передаваемых по ОК.
Наибольшее распространение в оптронах получили p-i-n фотодиоды, фототранзисторы, составные фототранзисторы и фототиристоры, изготовленные на основе кремния (Si). Фототок, поступающий с ФП, может составлять сотые - десятые доли мкА, что требует дополнительного усиления. Для осуществления преобразования "свет-электрический сигнал" и усиления фототока в оптроне используется, как уже отмечалось выше, приемные оптические модули. Они изготавливаются в виде интегральных микросхем (ИМС) на основе гибридной технологии. Такая гибридная микросхема ПРОМ состоит из размещенных на одной плате ФП и усилителя, помещенной в соответствующий корпус. Гибридные ПРОМ имеют хорошие оптические и электрические параметры. Для получения большего коэффициента усиления выходных сигналов оптрона используются также составные фототранзисторы, параметры которых приведены ниже в табл. 1.
Оптический канал представляет собой физическую среду, по которой осуществляется передача оптических сигналов. Поэтому к оптической среде предъявляются следующие требования.
1. Минимальные вносимые потери, при которых осуществляется прием с заданной вероятностью ошибки или отношением сигнал-помеха.
2. Спектральное согласование среды со спектральными характеристиками ОИ и ФП.
3. Высокий уровень электрической изоляции между входом и выходом оптрона для обеспечения соответствующей гальванической развязки.
Параметры оптронов
Свойства оптрона, как четырехполюсника, определяются следующими основными характеристиками:
· входная характеристика,
· передаточная характеристика,
· выходная характеристика,
· быстродействие.
Кроме того, специфически оптронными параметрами являются:
· добротность Q;
· коэффициент Кλ спектрального согласования или корреляции,
· параметры изоляции (обратной связи);
· оптические вносимые потери W при передаче сигналов по ОК.