Оптических квантовых

Новые варианты построения передающей ФА открывает использование волоконно-оптических элементов в СОС ( 9.4, а). Концы стеклянных волокон / расположены по строке и прижаты к лицевой стороне передаваемого оригинала 2, освещаемого снизу стержневой люминесцентной лампой 3. Вторые концы волокон собраны в окружность. Отраженный свет от элементов строки, анализируемой на пло-

В качестве звена ПОС в лазере используют оптические резонаторы: простейший резонатор состоит из двух зеркал, которые обеспечивают многократное прохождение волны излучения через активное вещество; для вывода излучения зеркала делаются прозрачными. В общем случае оптический резонатор — это система отражающих, преломляющих, фокусирующих и других оптических элементов, в пространстве между которыми могут возбуждаться волны оптического диапазона. Лавинообразный процесс возникновения лазерного излучения («фотонной лавины») в оптическом резонаторе иллюстрируется 5.28.

Основное назначение светильников заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для осветительных установок направлениях, ограничении слепящего действия ламп и защите ламп, оптических элементов и электрических аппаратов от воздействия окружающей среды.

В последней гл. .7 рассматриваются перспективы применения аморфных полупроводников в оптоэлектро.:ных устройствах. Приведен обзор разработок, выполненных в Японии к 1983 г. в области фотодатчиков, устройств, формирующих изображение, оптических модуляторов и оптических элементов интегральных схем, оптических запоминающих устройств большой емкости и различных фотоприемников, применяющихся в электрофотографии, для создания дешевых малогабаритных высокоскоростных копировальных устройств, а также "мыслящих" устройств, сочетающих a-Si-фотоприемник с полупроводниковым ин-жекционным лазером и микрокомпьютером. Приведены характеристики этих устройств и показана экономическая целесообразность их внедрения в массовое производство, а также описаны их преимущества и некоторые принципиально новые возможности, открывающиеся благодаря использованию в них аморфных материалов. Так, например, фотооптический переключатель на основе тонкопленочного As2Ss-волновода обладает функцией памяти. Подчеркивается, что дальнейшее усовершенствование технологии создания этих устройств откроет им в ближайшее время дорогу в массовое производство.

За период 1970-1983 г. значительные экспериментальные и теоретические усилия были направлены на разработку эффективных оптических волноводов и интегральных оптических элементов в ближней ИК-области спектра на основе (Se, S)-халькогенидных пленок. Результаты этих усилий были представлены в обзорном томе "Технология аморфных полупроводников и приборы на их основе" [17] за 1982 г. Исследования возможности применения этих пленок в оптических вол-новодных устройствах продолжаются и в настоящее время. Недавно проводилось изучение «фундаментальных оптических и волноводных свойств тонких пленок As4oseo, G;e,0As40Se,,5S,!5, Ge25Se75 и Ge22 7AsioSe67,5> изготовленных ВЧР [18]. Кроме того, рассматривалась работа фотооптического переключающего устройства, в основу которого положено изменение эффективности связи луча красного света с тонкопленочным волноводом, осуществляемой посредством призмен-иого согласователя, которое происходит за счет изменения интенсивности голубого света [ 19].

В последней гл. .7 рассматриваются перспективы применения аморфных полупроводников в оптоэлектро.:ных устройствах. Приведен обзор разработок, выполненных в Японии к 1983 г. в области фотодагчиков, устройств, формирующих изображение, оптических модуляторов и оптических элементов интегральных схем, оптических запоминающих устройств большой емкости и различных фотоприемников, применяющихся в электрофотографии, для создания дешевых малогабаритных высокоскоростных копировальных устройств, а также "мыслящих" устройств, сочетающих a-Si-фотоприемник с полупроводниковым ин-жекционным лазером и микрокомпьютером. Приведены характеристики этих устройств и показана экономическая целесообразность их внедрения в массовое производство, а также описаны их преимущества и некоторые принципиально новые возможности, открывающиеся благодаря использованию в них аморфных материалов. Так, например, фотооптический переключатель на основе тонкопленочного As2S3-волновода обладает функцией памяти. Подчеркивается, что дальнейшее усовершенствование технологии создания этих устройств откроет им в ближайшее время дорогу в массовое производство.

За период 1970-1983 г. значительные экспериментальные и теоретические усилия были направлены на разработку эффективных оптических волноводов и интегральных оптических элементов в ближней ИК-области спектра на основе (Se, S)-халькогенидных пленок. Результаты этих усилий были представлены в обзорном томе "Технология аморфных полупроводников и приборы на их основе" [17] за 1982 г. Исследования возможности применения этих пленок в оптических вол-новодных устройствах продолжаются и в настоящее время. Недавно проводилось изучение фундаментальных оптических и волноводных свойств тонких пленок As40S60, Ge, 0As40SeJ5 S25, Ge25Se75 и Ge22 7AsIOSe67 5, изготовленных ВЧР

По числу оптических элементов, последовательно участвующих в процессе концентрирования излучения, системы КСИ разделяют на одно- и многоэлементные (чаще всего двухэлементные) системы. Заметим, что к многоэлементным системам КСИ в гелиотехнике относят также полигелиостатные системы [4, 5], но в сочетании с фотоэлектрическими преобразователями они в настоящее время не применяются.

Приведенные выше классификационные признаки связаны главным образом со свойствами оптических элементов рассматриваемых систем. Однако в состав систем концентрирования входят также различные силовые элементы, котировочные приспособления и т. п. Их конструктивные различия увеличивают многообразие возможных вариантов систем КСИ. Предварительный выбор лучшей системы в каждом конкретном случае определяется степенью ее соответствия комплексу функциональных, конструкционных и эксплуатационных требований, важнейшими из которых являются: минимальные потери энергии при концентрировании излучения; способность устойчиво обеспечивать необходимое распределение плотности излучения на СЭ; технологичность изготовления и монтажа; устойчивость к воздействию внешних факторов; удобство и простота эксплуатации; возможность ремонта и замены отдельных элементов; низкая стоимость и др.

СФЭУ с концентратором солнечного излучения в общем случае представляет собой совокупность СЭ, оптических элементов концентрирующей системы, а также элементов других систем, обеспечивающих нормальное функционирование установки. Перечисленные элементы объединены многообразными энергетическими, механическими (силовыми) и информационными связями. Связи эти, а следовательно, и схемные решения СФЭУ могут существенно различаться. Так, например, все СЭ могут быть электрически скоммути-рованы и размещены на единой несущей основе, образуя один фотоэлектрический генератор (солнечную батарею — СБ), связанный с одним концентратором. В противоположном случае каждый СЭ может иметь свою небольшую концентрирующую систему. Между этими двумя крайними структурными вариантами возможно множество других, когда один концентратор обслуживает определенную группу электрически и конструктивно связанных СЭ (элементарную СБ) и из таких модулей формируется СФЭУ. Независимо от схемы соединения СЭ и концентраторов отвод тепла в СФЭУ может осуществляться от всех СЭ или их групп с помощью одного устройства либо от каждого СЭ отдельно. Различными могут быть схемы электрических соединений СЭ и модулей, силовые конструктивные схемы СФЭУ, схемы размещения и соединения элементов автоматики и т. д.

учитывать не только структуру электрических связей отдельных ЭГЭ (ФЭМ), но и разброс их выходных параметров. Этот разброс связан с ограниченными технологическими возможностями обеспечения точной сборки и юстировки отдельных оптических элементов в блоки модулей и точной установки блоков на панели СФЭУ. Возможно появление угловых и продольных ошибок взаимного положения параболоидного и гиперболоидного зеркал, ДСК и СЭ, ДСК и базовой плоскости панели и т. п. Многообразие типов разюсти-ровок и вызывающих их причин позволяет сделать вывод о возможности использования нормального закона для описания распределения отклонений коэффициента перехвата от его математического ожидания Кп, за которое можно принять значение, полученное на основе расчета энергетических характеристик ДСК с заданными параметрами зеркал (см. раздел 4.5). В этом случае детерминированная модель ЭГЭ может служить основой для расчета математического ожидания коэффициента концентрации КСз и соответствующего ему значения математического ожидания генерируемого СЭ тока /я в оптимальной точке по напряжению ?7011Т, рассчитанному также для Ксэ.

В настоящее время в приборостроении все более широко используются светолучевые методы обработки с помощью лазеров (оптических квантовых генераторов). По технологическим параметрам лазерная обработка близка к электроннолучевой. Носителями энергии являются фотоны (кванты световой энергии). Луч лазера представляет собой направленный поток когерентного светового излучения.

За последние годы бурное развитие получила лазерная электроника, значительный вклад, в которую внесли советские ученые Н. F. Басов и А. М. Прохоров, удостоенные Нобелевской премии за работы в области, оптических квантовых генераторов.

Выше говорилось об интенсивном освоении микроволнового диапазона. Эта тенденция в принципе является «внутренним делом» радиоэлектроники, ибо потребителю чаще всего безразлично, какими средствами достигается поставленная цель. Важно, чтобы радиоэлектронная система отвечала предъявляемым требованиям, включая ограничения на массу, габариты, стоимость устройства и т. д. Поэтому освоение микроволнового и оптического диапазонов — это одна из примечательных и многообещающих черт внутреннего развития радиоэлектроники. Решение данной важнейшей задачи происходит комплексно. Идет параллельный процесс освоения техники генераторов новых типов, в первую очередь на полупроводниковых приборах, а также оптических квантовых генераторов.

Оптическая локация. Системы активной оптической локации работают в видимом диапазоне спектра с Я = = 0,4-4-0,76 мкм либо в инфракрасном диапазоне с Х>0,76 мкм. Эти системы появились в связи с разработкой оптических квантовых генераторов — лазеров. Оптические локаторы позволяют получить высокую точность измерения угловых координат и радиальной скорости цели при малых размерах антенных устройств. Эти особенности обусловлены весьма малой длиной волны используемых электромагнитных колебаний и очень

10. Оптические преобразователи. В основу принципа действия оптических преобразователей положено преобразование потока оптического (светового и теплового) излучения. Преобразование измерительной информации осуществляется здесь обычно путем модуляции параметров источника излучения или оптического канала. Функциональные возможности оптических преобразователей и область их применения значительно расширились в связи с достижениями оптоэлектронной техники, в частности с созданием оптических квантовых генераторов, светодиодов и т. п.

С появлением и развитием оптических квантовых генераторов для точного измерения расстояний стали применять локацию световыми волнами. Приборы, построенные с использованием этого принципа, называют электрооптическими дальномерами (светодально-м е р ы). В электронных светодальномерах используют диапазон электромагнитных волн с длинами 10~5...10~4 см.

Применение оптических квантовых генераторов (OKJ, лазеров) позволило расширить возможности метода и исследовать поверхности малых размеров до К)"6 см2, имеющие существенные неоднородности по толщине или показателю преломления расположенных на

проводников, то емкостным методом практически невозможно проводить измерение вибрационных параметров изделий, изготовленных из диэлектрических материалов. Этого недостатка лишены методы с .использов а-' нием оптических квантовых генераторов.

С появлением и развитием оптических квантовых генераторов для точного измерения расстояний стали применять локацию световыми волнами. Приборы, построенные с использованием этого принципа, называют электрооптическими дальномерами (светодально-м е р ы). В электронных светодальномерах используют диапазон элек-

Световые лучи достаточной интенсивности, будучи сфокусированными с помощью системы зеркал или линз, позволяют получить в фокусе весьма высокие температуры. Такого рода оптические печи применяются давно. В качестве источника излучения использовались солнце, электрическая дуга, вольфрамовые нити лампы накаливания, угольные и графитовые нагреватели, газоразрядные лампы высокого давления и плазменные излучатели. В фокусе оптических печей можно получать температуры до 4000 К, поэтому они довольно широко использовались в лабораторных исследованиях. В ГфОМЫШЛеН-носги из-за сложности и малого КПД они не получили распространения. Положение изменилось с появлением лазеров (оптических квантовых генераторов).

В полупроводниковых лазерах или в оптических квантовых генераторах (полупроводниковых ОКГ) излучение, как и в свето-излучающих диодах, порождается рекомбинацией электронов и дырок. Однако эта рекомбинация в лазерах оказывается в основном не самопроизвольной, а вынужденной (стимулированной). Именно поэтому источники вынужденного излучения назвали лазерами*. Излучение при вынужденной рекомбинации получается когерентным (см. § 1.11), что является принципиальным отличием полупроводниковых лазеров от светоизлучающих диодов. Явление вынужденной рекомбинации дает возможность управлять излучением возбужденных атомов полупроводника с помощью электромагнитных волн и таким образом усиливать и генерировать когерентный свет.