Optoelektronika: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Otvorio Optoelektronika |
m RpA: WP:NI, WP:HRV |
||
Redak 7:
'''Optoelektronika''' ([[Grčki jezik|grč]]. ''ὀπτιϰός'': vidni) ili '''fotoelektronika''' je područje [[elektrotehnika|elektrotehnike]] koje povezuje [[optika|optiku]] (točnije, područje vidljivog i bliskog infracrvenog [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetskoga zračenja]]) i [[elektronika|elektroniku]], a sve se više primjenjuje u [[televizor]]ima, [[mobitel]]ima, [[uređaj]]ima za rad [[CD|kompaktnih diskova]], [[Optički disk (nosač podataka)|optičkim čitačima]] u trgovini, [[Telekomunikacija|optičkim telekomunikacijama]] i drugdje. Optoelektronički uređaji pretvaraju električni [[signal]] u optički ili obrnuto, a pritom se obavlja i [[modulacija]], odnosno demodulacija, električnoga signala. U te se uređaje ubrajaju i [[laser]]i, danas najčešće laserske diode (LD) izvedene u [[poluvodič]]koj tehnici, i [[Svjetleća dioda|svjetleće diode]] (LED), koje električni signal pretvaraju u optički (elektrooptička pretvorba), te PIN i lavinske (APD) [[Dioda|fotodiode]], koje optički signal pretvaraju u električni (optoelektronička pretvorba). U [[svjetlovod]]nim komunikacijskim sustavima LD i LED diode se nazivaju izvorima signala, a PIN i APD fotodiode [[detektor]]ima signala, koji su sastavni dio prijamnika. Elektronička informacija ([[zvuk]], [[slika]], podatci) može se modulirati na optički val nosilac unutar LD i LED dioda (izravna [[modulacija]]) ili se primjenjuje vanjski modulator. LED diode rade na načelu spontane (samonikle) emisije [[foton]]a, imaju širok spektar vlastitoga [[zračenje|zračenja]], malenu širinu modulacijskoga spektra te manju optičku snagu od LD dioda. Prednosti su im malena [[temperatura|temperaturna]] ovisnost i niska cijena. Danas se najčešće primjenjuju izvan područja komunikacijskih sustava (različite vrste signalizacije, optički čitači, ukrasno osvjetljenje, industrija zabave), a u komunikacijskim sustavima sve češće ih zamjenjuju laserske diode VCSEL ([[akronim]] od engl. ''Vertical Cavity Surface Edge Laser''). LD diode zapravo su poluvodički laseri koji rade na načelu stimulirane emisije. Imaju [[Rezonantna frekvencija u električnim titrajnim krugovima|rezonantnu strukturu]] koja služi kao [[povratna veza]] pri [[pojačalo|pojačanju]] signala, malih su izmjera, velike izlazne optičke [[snaga|snage]] i oštre [[Spektar (fizika)|spektralne linije]] (uzak spektar vlastitoga zračenja) te širokoga modulacijskog spektra. Nedostatak im je temperaturna ovisnost. Najpopularnije su laserske diode s raspodijeljenom povratnom vezom (DFB, akronim od engl. ''Distributed Feed-Back''), s raspodijeljenom Braggovom refleksijom (DBR, akronim od ''Distributed Bragg Reflection''), te diode VCSEL, koje se u različitim izvedbama vrlo brzo razvijaju.
Na kraju optičkoga komunikacijskog sustava detektira se oslabljen i izobličen signal pa je zato [[fotodetektor]] najkritičnije mjesto cijeloga sustava. Detektorske PIN i APD fotodiode na načelu unutarnjeg [[Fotoelektrični učinak|fotoelektričnog učinka]] (fotoefekta) pretvaraju tok [[foton]]a, koji padaju na intrinsično područje [[poluvodič]]a, u tok [[elektron]]a i šupljina ([[električna struja|električnu struju]] koja se često naziva i fotostrujom). PIN i APD fotodiode sastoje se od p-dopiranoga i n-dopiranoga poluvodičkog materijala, između kojih se nalazi intrinsično područje, a APD fotodioda ima i p<sup>+</sup> područje dodatnoga pojačanja, u kojem već nastali nosioci (elektroni i šupljine) mogu stvarati nove parove (koji se sastoje od elektrona i šupljinâ) i time povećati izlaznu fotostruju. Taj se proces naziva lavinski proces. Zbog svojstva dodatnoga unutarnjeg pojačanja, APD fotodiode služe za detekciju (otkrivanje) slabih signala. Optički detektori trebaju imati veliku osjetljivost, to jest što manju struju tame (struju koja teče kroz diodu u odsutnosti optičkoga signala) i što djelotvorniju pretvorbu optičkog u električni signal, nisku razinu vlastitih [[šum]]ova – šum vlastitoga fotoelektričnog ili multiplikativnoga procesa diode te termički šum, mogućnost detektiranja signala u što širem frekvencijskom pojasu, te kratko vrijeme odziva (brze promjene [[jakost]]i ili intenziteta, odnosno snage optičkoga signala moraju se što vjernije preslikati u brze promjene električne struje). Snažan razvoj optoelektronike najviše je bio potaknut naglim razvojem optičkih komunikacija. Danas se optoelektronika, osim u komunikacijske svrhe, primjenjuje i u računalnoj tehnici, prijevozu, industriji, medicini, zaštiti okoliša i drugom.
== Fotoćelija i fotodetektor ==
[[Fotoelektrični učinak]] se primjenjuje kod [[fotoćelija|fotoćelije]]. Fotoćelija se sastoji od dviju [[elektroda]], utaljenih u [[staklo|staklenu]] cijev, koja je po izgledu slična [[Elektronska cijev|elektronskoj cijevi]]. Fotoćelija je napunjena [[Plemeniti plinovi|plemenitim plinom]] pod slabim [[tlak]]om, jer taj [[plin]] kemijski ne reagira s [[metal]]ima. Katoda fotoćelije je obično navlaka metala [[cezij]]a na [[srebro|srebrnoj]] podlozi. Nasuprot katodi nalazi se anoda u obliku prstena s tankom mrežicom tako da kroz nju svjetlost može stići na katodu.
Spojimo li anodu s pozitivnim polom [[baterija|baterije]], a katodu preko [[ampermetar|miliampermetra]] s negativnim polom, miliampermetar neće pokazivati nikakav otklon. Tek kada se katoda osvijetli, otklonit će se kazaljka miliampermetra. U prvom slučaju [[električna struja]] ne teče zato što u fotoćeliji ne postoji veza između katode i anode. Između njih postoji samo [[električno polje]] zbog priključenog [[električni napon|električnog napona]]. U drugom slučaju, kada na fotoćeliju padaju zrake svjetlosti, [[svjetlost]] izbija iz katode elektrone koje privlači anoda, i time se zatvara [[strujni krug]] u fotoćeliji. Ta pojava omogućuje da svjetlosnu energiju možemo pretvarati u električnu. Fotoćelija ima veliku primjenu u industriji, tonskoj obradi i televiziji.
== Izvori ==
| |||