Оптическое излучение

Изображение элементов на фотошаблоне должно соответствовать требованиям чертежа и быть черно-белым, контрастным с четкими и ровными границами при оптической плотности темных полей не менее 2,5 ... 3 ед. и прозрачных участков не более 0,15 ... 0,2 ед, замеренной с точностью ±0,02 ед. на фотоэлектрическом денситометре типа ДФЭ-10. Размеры печатных проводников и контактных площадок устанавливаются с учетом величины подтравливания. На рабочем поле фотошаблона не допускаются ореолы, пятна, точки, разрывы, полосы и другие видимые дефекты. Фотошаблон должен быть износостойким, иметь минимальную деформацию при изменении температуры и влажности окружающей среды, а также в процессе производства. В большей степени перечисленным требованиям удовлетворяют сверхконтрастные фотопластинки типа «Микрат-НК» и полированные силикатные стекла с металлизированными поверхностями, на которых получают контрольные фотошаблоны. Рабочие фотошаблоны изготавливают на малоусадочных (не более 0,01 . . . ... 0,03%) фотопленках типа ФТ-41П (СССР), РТ-100 (Япония) или «Агфалит» (ФРГ).

строку по горизонтали. В каждый момент времени световой поток светящейся точки экрана объективом проецируется на поверхность фотопленки и просвечивает ее. После фотопленки свет оказывается модулированным в соответствии с распределением оптической плотности (зависящей от характера изображения) и направляется на ФЭУ. Здесь развертка по строкам электронная, а по кадру — механическая за счет перемещения пленки. В качестве просвечивающего можно использовать и лазерный луч. При непрозрачном объекте на ФЭУ попадает отраженный свет.

Автоматический жесткомер АВ-210 предназначен для измерения оптической плотности анализируемой пробы воды, окрашенной в результате образования цветных внутрикомплексных соединений Са и Mg со щелочным раствором красителя. Растворы с малой жесткостью окрашиваются в голубой цвет. С увеличением содержания Са и Mg окраска раствора меняется до темно-красной. Диапазон измерений прибора 0 — 30 мкг-экв/кг с погрешностью ±7%.

Стабильность эксплуатационных характеристик фоторезиста во времени определяется их неизменностью при определенных условиях хранения и использования. Для контроля стабильности фотохимических свойств позитивных фоторезистов проводят измерение оптической плотности слоя определенной толщины, которая пропорциональна концентрации светочувствительных центров. Изменение ее во времени свидетельствует о необратимых химических превращениях, происходящих в структуре фоторезиста.

Фотоколориметрический метод основан на определении концентрации по интенсивности окраски анализируемого вещества или индикатора, измеряемой с помощью фотоэлементов или фоторезисторов. Метод широко применяется для измерения жидких и газообразных веществ в окрашенных средах. Например, фотоколометрический анализатор содержания кислорода в воде основан на измерении оптической плотности анализируемой воды, изменяющейся за счет окрашенных соединений, которые образуются в результате взаимодействия растворенного в воде кислорода вводимым в пробу реагентом. Преобразование измеряемой величины (кислородосодержания) в изменение электрического сопротивления фоторезистора в фотоколориметрическом анализаторе осуществляется с помощью оптического блока.

Фотоколориметрический метод основан на определении концентрации по интенсивности окраски анализируемого вещества или индикатора, измеряемой с помощью фотоэлементов или фоторезисторов. Метод широко применяется для измерения жидких и газообразных веществ в окрашенных средах. Например, фотоколометрический анализатор содержания кислорода в воде основан на измерении оптической плотности анализируемой воды, изменяющейся за счет окрашенных соединений, которые образуются в результате взаимодействия растворенного в воде кислорода вводимым в пробу реагентом. Преобразование измеряемой величины (кислородосодержания) в изменение электрического сопротивления фоторезистора в фотоколориметрическом анализаторе осуществляется с помощью оптического блока.

Определение оптимального времени экспонирования производится обычно с помощью сенситометрических испытаний, методика которых хорошо известна и отработана применительно к фотоэмульсионным материалам. По результатам этих испытаний строится характеристическая кривая зависимости оптической плотности светочувствительного слоя от экспозиции. С помощью характеристической кривой определяются фотографические характеристики светочувствительного слоя и оптимальная экспозиция, исходя из соответствующих требований к данному фотографическому процессу, например максимальные контрастность, четкость и т. д.

Высокие фотографические характеристики. Фотографические характеристики фотоэмульсионных материалов определяют обычно по характеристической кривой, выражающей зависимость оптической плотности D от логарифма экспозиции Н.

Помимо экономических преимуществ, хромированные фотошаблоны имеют и ряд технических. Они при сохранении требуемой-оптической плотности позволяют получить значительно большую-разрешающую способность.

Определение оптимального времени экспонирования воспроизводится обычно по характеристическим кривым зависимости оптической плотности фоторезиста от экспозиции, которые приводятся для каждого типа фоторезиста. С помощью характеристической кривой определяют фотографические характеристики фоторезиста и оптимальную экспозицию исходя из соответствующих требований к данному фотолитографическому процессу, например, максимальную контрастность, четкость и т. д. После нанесения и сушки фоторезиста производится экспонирование.

Хромовые пленки имеют во много раз (до 100) большую стойкость к испарению и царапанию, чем аналогичная эмульсионная пленка и хорошую адгезию к стеклу. На них практически не действуют органические растворители. Они имеют хорошую теплостойкость и травятся с получением четких краев изображения. Помимо экономических преимуществ, хромированные фотошаблоны имеют ряд технических преимуществ. Они при сохранении оптической плотности позволяют получить значительную разрешающую способность.

ОИ — оптическое излучение

Формально системы передачи по ВОЛС строятся по типовой схеме ( 8.1): источник излучения / генерирует оптическое излучение (ОИ), параметры которого могут изменяться с помощью модулятора 2, управляемого электрическим сигналом U(t); модулированное ОИ через ОВ 3 поступает в фотоприемник 4 промежуточного пункта 6, где происходит демодуляция ОИ; электрический сигнал затем усиливается и корректируется в усилителе 5 и с помощью модулятора управляет работой генератора ОИ 1. Далее процессы протекают аналогично. Специфические особенности волоконно-оптической системы передачи определяются как очень высокой частотой несущего колебания генератора / (/0 = с/Ко SE 3 • 10м Гц, где с = 3 • 108 м/с — скорость света; Ко = 1 мкм — длина световой волны), так и физическими процессами, происходящими при модуляции-демодуляции ОИ и его прохождении по ВОЛС.

Светодиод является источником некогерентного (неорганизованного) излучения. Такой прибор преобразует энергию электрического поля в нетепловое оптическое излучение, называемое электролюминесценцией. Условное графическое обозначение светодиодов показано на 2.8, а. В качестве исходного полупроводникового материала при изготовлении светодиодов используют ар-

Электромагнитные колебания условно делятся на четыре диапазона: низкочастотные (от 3 Гц до 3 кГц), радиоволны (от 3 кГц до 3000 ГГц), оптическое излучение (от 3000 ГГц до 750 ТГц), рентгеновское и гамма-излучение (от 750 до 10000 ТГц). Имеется специфика способов генерации, передачи и приема электромагнитных колебаний каждого диапазона, а следовательно, имеется и специфика конструкций аппаратуры. В данной книге будут рассмотрены конструкции РЭС, работающих в диапазоне радиоволн. В свою очередь, в этом диапазоне различают высокочастотные (ВЧ) (3 кГц,..300 МГц) и сверхвысокочастотные (СВЧ) (300 МГц...3000 ГГц) устройства, конструкции которых также существенно различаются.

Сочетание светодиода с фотоприемником позволяет создать тип прибора, называемый оптроном. Оптрон содержит светодиод, оптическое излучение которого воздействует на светоприемник: фоторезистор, фототранзистор или другой светочувствительный элемент. Наибольшее распространение получили следующие комбинации оптоэлектронных пар: светодиод — фоторезистор и светодиод—фототеристор ( 27, б). Оба полупроводниковых элемента помещены в общий корпус. Выводы светодиода служат входом, а выводы светоприемника — выходом оптрона.

Люминесценцией называют избыточное по сравнению с тепловым излучение и характеризуемое длительностью, значительно превышающей период световых колебаний. При люминесценции эмиттируется некогерентное оптическое излучение с относительно широким спектром (около 10"2 мкм).

Для передачи оптических сигналов на различные расстояния используют волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). Оптический сигнал представляет собой оптическое излучение, один или несколько параметров которого (амплитуда, частота, фаза, поляризация) изменяются в соответствии с передаваемой информацией. В ВОСП производят формирование, передачу, преобразование, обработку и распределение оптических сигналов. В соответствии с этим компоненты ВОСП делятся на четыре группы:

образующих оптическое излучение в электрический сигнал, и схемы предварительной обработки фотосигнала (например, схемы усиления, коммутации и др.). В качестве фоточувствительных элементов обычно используют фотодиоды или МДП-структуры. В зависимости от способа съема сигнала с элементов существуют ФПУ с разделенными каналами (многоканальные) и с внутренней коммутацией.

Когерентное оптическое излучение Генераторы когерентного светового потока (лазеры)

Светодиоды (электролюминесцентные диоды) преобразуют энергию электрического поля в оптическое излучение видимой части спектра. Явление свечения в светодиоде называют электролюминесценцией. Основой светодиодов является р-и-переход, смещенный внешним источником напряжения в проводящем направлении. При этом электроны из п-области полупроводника инжектируют в р-область, где они являются неосновными носителями заряда, а дырки — во встречном направлении. В дальнейшем происходит рекомбинация избыточных неосновных носителей заряда с электрическими зарядами противоположного знака. Рекомбинация электрона и дырки соответствует переходу электрона из энергетического состояния Ес в энергетическое состояние ?„ с меньшим запасом энергии. В германии и кремнии ширина запрещенной зоны сравнительно невелика (соответственно 0,72 и 1,11 эВ), поэтому выделяемая при рекомбинации энергия передается кристаллической ре-

поток фотонов (оптическое излучение, поглощение, взаимодействие)