Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства. Энергетический расчет пирометра (фотометра)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?ный генератор на аммиаке (мазер).
- Лебнер предложил объединить источники и приемники оптического излучения в одном корпусе (оптрон). Им же было предложено название - оптоэлектроника.
- Открыта инжекционная электролюминесценция в р-п переходах на арсениде галлия.
- Создан твердотельный лазер на рубине.
- Создан газовый гелий-неоновый лазер.
- Н.Г. Басовым показана возможность создания полупроводникового лазера.
- И. Холлом (США) реализован арсенидгаллиевый лазер.
-1963 - Записаны лазерные голограммы на поверхности (Э. Лейт и
Ю. Упатниекс) и в объеме вещества (Ю.Н. Денисюк).
- Созданы инфракрасные излучающие диоды на основе GaAs.
- Созданы светодиоды на GaP, излучающие в видимом диапазоне
(красные, зеленые).
-1967 - Ж. И. Алферовым созданы полупроводниковые лазеры на гетеропереходах.
-1967 - Началось промышленное производство оптронов.
-1967 - Получены первые образцы низковольтных катодолюминесцентных индикаторов.
-1968 - Начат выпуск светодиодных и жидкокристаллических индикаторов.
- Созданы многоэлементные матричные фотоприемники (ПЗС).
- Као и Хокхем (Англия) показали возможность малого поглощения оптического излучения в стекле.
- Капрон, Корнинг глас компани, (США) начали выпуск промышленных световодов с малым поглощением - 20 ДБ/км.
- Т. Иногучи (Шарп) создан первый тонкопленочный электролюминесцентный экран.
- Показана возможность осуществления волоконно-оптической связи.
-1998 - Созданы и начали выпускаться светодиоды с синим, фиолетовым и белым цветом свечения.
На сегодняшний день реализована лишь небольшая часть перечня преимуществ оптоэлектроники. К перспективным направлениям развития оптоэлектроники можно отнести разработку оптических и оптоэлектронных микросхем, источников и приемников излучения на основе квантовых точек и ям в полупроводниковых структурах, волоконно-оптических датчиков и линий связи, голографических устройств, квантовых компьютеров и др.
4. Свойства и характеристики оптического излучения
Оптический диапазон в соответствии с определением Международной комиссии по освещению (МКО) включает в себя электромагнитные излучения с длиной волны ? от 1мм до 1 нм. Указанный диапазон достаточно широк, длинноволновая его часть - 0,1-1мм перекрывается с субмиллиметровыми радиоволнами, коротковолновая часть - 1-10 нм включает в себя мягкое рентгеновское излучение. Оптическое излучение подразделяется на видимое, инфракрасное (ИК) и ультрафиолетовое (УФ). Инфракрасное излучение иногда разделяют на ближнюю (?3 мкм) область.
Оптическое излучение характеризуется как волновыми, так и корпускулярными свойствами, что позволяет различным образом описывать его характеристики. При описании излучения как электромагнитной волны световой вектор (напряженности электрического поля) зависит от следующих параметров: E = e•E0•sin(?•t - ?•n•x/c + ?0), где е - единичный вектор, характеризующий направление поляризации волны, Е0 - амплитуда напряженности поля волны, ? = 2?? - циклическая частота колебаний, n - показатель преломления среды, с - скорость света в вакууме, ?0 - начальная фаза. Скорость распространения света в данной среде (v = c/n) зависит от величины показателя преломления (n2 = ?•?). Каждый из параметров электромагнитной волны - Е0, е, ?, v - может быть использован для модуляции оптического излучения.
При использовании корпускулярных свойств света для описания оптического излучения световой поток представляют потоком фотонов c энергией Еф=h?.
Для описания связи параметров оптического излучения используются следующие соотношения, выражающие частоту и энергию фотонов через длину волны: ? = 3•1014/?, Еф = 1,23/? = 4,1•10-15?, где размерность: ? в Гц, ? в мкм, Еф в эВ. Плотность потока фотонов связана с плотностью мощности излучения Nф=5•1015?Ризл, где размерность [Nф] = 1/с•см2, а [Ризл] = мВт/см2.
Оптическое излучение может быть когерентным и некогерентным. В общем случае луч света является суперпозицией электромагнитных волн. Некогерентное излучение возникает, когда каждый атом генерирует излучение независимо, направления поляризации и фазы волн (е, ?0) различны. Для когерентного излучения, когда колебания излучающих атомов согласованы, эти параметры постоянны. Для когерентного излучения возможно наблюдение явлений интерференции излучения, когда в результате сложения волн их амплитуда зависит от разности фаз. Для некогерентного излучения суммарное значение амплитуды не зависит от разности фаз.
Для описания возникновения и распространения излучения, а также взаимодействия излучения с веществом используются различные разделы оптики.
Геометрическая оптика использует понятие световых лучей для анализа процессов отражения и преломления. Волновая оптика использует описание света, как электромагнитных волн, для явлений интерференции, дифракции, рассеяния и др. Квантовая оптика рассматривает световой поток, как поток фотонов, для описания явлений фотоэффекта, лазерной генерации, фотохимии и др.
5. Источники излучения
Источниками излучения называют приборы, преобразующие электрическую энергию возбуждения в оптическое излучение заданного спектрального состава и пространственного распределения. Источники - основа любой оптоэлектронной системы, они определяют ее функциональные возможности, эксплуатационные и стоимостные характеристики, свойства остальных элементов - фотоприемников, пассивных оптоэлектронных элеме?/p>