Оптоэлектроника

направление электроники, охватывающее вопросы использования оптических и электрических методов обработки, хранения и передачи информации. О. возникла как этап развития радиоэлектроники (См. Радиоэлектроника) и вычислительной техники (См. Вычислительная техника), тенденцией которых является непрерывное усложнение систем при возрастании их информационных и технико-экономических показателей (увеличение надёжности (См. Надёжность), быстродействия, уменьшение размеров и веса, см. Микроэлектроника). Идея использования света для обработки и передачи информации уже давно реализована: большая группа фотоприёмников (Фотоэлементов,фотоэлектронных умножителей (См. Фотоэлектронный умножитель), фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и пр.) служит для преобразования световых сигналов в электрические. Существуют также и преобразователи последовательности электрических сигналов в видимое изображение (см. Электроннолучевые приборы). Вся же обработка информации в электрических трактах радиоэлектронных устройств осуществлялась вакуумными и полупроводниковыми приборами.

О. отличается от вакуумной и полупроводниковой электроники (См. Полупроводниковая электроника) наличием в цепи сигнала оптического звена или оптической (фотонной) связи. Достоинства О. определяются в первую очередь преимуществами оптической связи (См. Оптическая связь) по сравнению с электрической, а также теми возможностями, которые открываются в результате использования разнообразных физических явлений, обусловленных взаимодействием световых полей с твёрдым телом (См. Твёрдое тело).

Из-за электрической нейтральности фотонов в оптическом канале связи не возбуждаются электрические и магнитные поля, сопутствующие протеканию электрического тока. Иными словами, фотоны не создают перекрестных помех в линиях связи и обеспечивают полную электрическую развязку между передатчиком и приёмником, что принципиально недостижимо в цепях с электрической связью. Передача информации с помощью светового луча (см. Модуляция света) не сопровождается накоплением и рассеиванием электромагнитной энергии в линии. Отсюда — отсутствие существенного запаздывания сигнала в канале связи, высокое быстродействие и минимальный уровень искажения передаваемой информации, переносимой сигналом.

Высокая частота оптических колебаний (10¹⁴—10¹⁵ гц) обусловливает большой объём передаваемой информации и быстродействие. Соответствующая оптической частоте малая длина волны (до 10^–4—10^–5 см) открывает пути для микроминиатюризации передающих и приёмных устройств О., а также линии связи. Минимальные поперечные размеры светового луча — порядка длины волны λ. Информационная ёмкость такого канала вследствие его большой широкополосности чрезвычайно высока.

Идеи О. возникли ещё в 1955, но известные в то время средства для взаимного преобразования электрических и оптических сигналов и для осуществления оптической связи не обеспечивали необходимых эффективности, быстродействия, мощности светового потока, возможности микроминиатюризации. О. начала интенсивно развиваться лишь с 1963—65, после того как появились Лазеры, полупроводниковые светоизлучающие диоды (См. Светоизлучающий диод) и Волоконная оптика.

Основные элементы О.: источники света (лазеры, светодиоды), оптические среды (активные и пассивные) и фотоприёмники. Эти элементы применяются как в виде различных комбинаций, так и в виде автономных устройств и узлов с самостоятельными частными задачами. Существует 2 пути развития О.: оптический, основу которого составляет когерентный луч лазера (когерентная оптоэлектроника), и электрооптический, основанный на фотоэлектрическом преобразовании оптического сигнала (оптроника). Сущность оптроники состоит в замене электрических связей в цепях оптическими. С когерентной О. связаны новые принципы и методы построения больших систем вычислительной техники, оптические связи, запоминания и обработки информации, не имеющих аналогов в традиционной радиоэлектронике. Сюда относятся Голография с её огромными возможностями записи, хранения и отображения больших массивов информации, ЭВМ с параллельным вводом информации в виде картин (машины с картинной логикой), сверхбыстродействующие вычислительные системы со скоростью обработки информации Оптоэлектроника10⁹—10¹¹ операций в 1 сек, устройства памяти большой ёмкости (10¹⁰—10¹² бит),лазерное телевидение и прочие. Большие перспективы открывает когерентная О. перед многоканальной оптической связью.

Функциональная когерентная О., или интегральная оптика, является оптическим аналогом интегральной микроэлектроники. Её основу составляют диэлектрические микроволноводы на жёсткой подложке. Они служат для передачи светового сигнала от одного функционального узла к другому и его преобразования.

В оптронике используются специфические характеристики, получаемые в результате различных комбинаций источников света, передающих, управляющих сред и фотоприёмников. Преобразование сигналов в оптронике осуществляется параметрическим методом (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний). Оптронные схемы по структуре значительно проще и функционально более ёмкие, чем полупроводниковые. Это обусловлено: 1) гальванической развязкой, вносимой оптической связью в электрические цепи, что снимает проблему их согласования по импедансам, напряжениям, частотам, повышает устойчивость; 2) простотой преобразования электрического сигнала в оптический (световой) и снова в электрический и оптического сигнала в оптический через этап электрического преобразования (оптронная цепь может управляться и управлять как электрическими, так и оптическими сигналами).

Основной структурный элемент оптроники — Оптрон. Оптроны выполняют разнообразные схемные задачи: усиление и преобразование электрических и оптических сигналов, переключения, модуляции и др. Оптроны могут сочетать логические функции с функциями отображения и индикации, если источник излучения работает в видимой части спектра.

Лит.: Свечников С. В., Элементы оптоэлектроники, М., 1971; Фотоэлектрические явления в полупроводниках и оптоэлектроника, сборник ст., под ред. Э. И. Адировича, Таш., 1972; Георгобиани А. Н., Широкозонные полупроводники A^II B^IV и перспективы их применения, «Успехи физических наук», 1974, т. 113, в. 1.

С. В. Свечников.

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА - раздел электроники, связанный с эффектами взаимодействия оптического излучения с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и использованием этих эффектов для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА, раздел электроники, охватывающий использование эффектов взаимодействия оптического излучения с электронами в веществе (главным образом в твёрдых телах), а также методы создания оптоэлектронных приборов и устройств, осуществляющих передачу, хранение и отображение информации. Сформировалась в 60-х гг. 20 в.

optoelectronics

optoelectronics, optronics

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА

область электроники, охватывающая проблему одновременного использования оптич. и электрич. методов обработки, передачи и хранения информации. О. отличается от вакуумной электроники (фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, электронно-лучевые приборы) и ПП электроники (см. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ) наличием оптической связи.

Осн. элементы О.: источники света (лазеры, светоизлучающие диоды), оптич. среды (активные и пассивные) и фотоприёмники. Различают когерентную О. и оптронику. Сущность оптропики состоит в замене электрич. связей оптическими. Преобразование сигналов в оптронике осуществляется параметрич. методом. Её основной структурный элемент — о п т р о н — прибор, состоящий из источника и приёмника света, связанных оптически. Оптроны осуществляют усиление и преобразование электрич. и оптич. сигналов, переключение, модуляцию и др.

С к о г е р е н т н о й О. связаны новые принципы и методы построения больших систем вычислит. техники, оптич. связи, запоминания и обработки информации, не имеющих аналогов в традиционной радиоэлектронике.

Величины уд. электросопротивлений r и энергий активации UA электропроводности разл. органич. полупроводников и металлов.

Сюда относятся машины с т. н. картинной логикой, сверхбыстродействующие вычислит. системы со скоростью обработки информации 109— 1011 операций в 1 с, устройства памяти большой ёмкости (1010—1012 бит), лазерное телевидение, функциональная когерентная О. (см. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА) и др.

оптоэлектро́ника

раздел электроники, связанный с эффектами взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона (3·10¹¹—3·10¹⁷ Гц) с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и использованием этих эффектов для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

* * *

ОПТОЭЛЕКТРО́НИКА, раздел электроники, связанный с эффектами взаимодействия оптического излучения с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и использованием этих эффектов для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

раздел электроники, охватывающий использование эффектов взаимодействия электромагн. волн оптич. диапазона ~ (3 * 10¹¹ - 3-10¹⁷)Гц с электронами в в-вах (гл. обр. в твёрдых телах) и методы создания оптоэлектронных приборов и устройств, осуществляющих генерацию, передачу, хранение и отображение информации. О условно разделяют на фотонику (исследование методов создания устройств, предназнач. для хранения, передачи, обработки и отображения информации, представленной в виде только оптич. сигналов), радиооптику (приложение принципов и методов радиофизики к оптике) и оптронику (исследование методов создания электронных устройств с внутр. оптич. связями - т. н. оптронных схем).

ОПТОЭЛЕКТРОНИКА — область электроники, в основе которой лежат вопросы теории и методы практического использования процессов преобразования световых сигналов в электрические (и наоборот) в целях обработки, хранения и передачи информации; отличается от вакуумной и полупроводниковой электроники наличием оптической связи (см.).