Курс содержит изложение принципов действия основных типов оптоэлектронных устройств. Приводятся физические и технические характеристики этих устройств, рассматриваются вопросы их применения в системах обработки информации.
Предмет оптоэлектроники. Достоинства оптоэлектронных приборов. Их классификация. Основные элементы оптоэлектронной цепи.
Общая характеристика источников света, их сравнение, области применения. Методы накачки полупроводниковых лазеров. Инжекционные лазеры с гомо- и гетеропереходами. Эффекты электронного и оптического ограничения. Светодиоды, их достоинства и недостатки.
Типы фотоприемников, их характеристики (чувствительность, быстродействие, обнаружительная способность, спектральный диапазон). Приемники с внешним и внутренним фотоэффектом: фотоэлементы, ФЭУ, фоторезисторы, фотодиоды. Шумы фотоприемников. Методы фотоприема. Прямое фотодетектирование и оптическое гетеродинирование. Гетеродинирование в ФЭУ.
Приемники оптических изображений видимого и ИК диапазонов спектра. Видиконы, приборы с зарядовой связью.
Физические эффекты, используемые для управления параметрами оптического излучения. Прямая модуляция светодиодов и инжекционных лазеров. Применение продольного и поперечного электрооптического эффекта для модуляции света. Основные характеристики модуляторов: полоса частот модуляции, потребляемая мощность, динамический диапазон. Особенности СВЧ модуляции. Электрооптические дефлекторы.
Акустооптический эффект. Раман-натовский и брэгговский режимы дифракции света на ультразвуке. Особенности акустооптического взаимодействия в анизотропных средах. Модуляторы света с бегущей и стоячей акустической волной. Акустооптические дефлекторы и фильтры.
Пространственная модуляция света. Управляемые транспаранты для систем оптической обработки информации. Жидкокристаллические дисплеи. Пространственно-временные модуляторы света на основе электрооптического эффекта. Формирование амплитудно-фазового изображения в акустооптическом транспаранте.
Распространение света в планарных и канальных световодах. Моды оптических волноводов. Методы ввода и вывода излучения. Пассивные и активные устройства интегральной оптики: направленные ответвители, модуляторы, дефлекторы, коммутаторы.
Типы оптических волокон. Моды в волноводах со ступенчатым и плавным изменением показателя преломления. Виды дисперсии. Механизмы потерь в световодах. Принципиальная схема оптической линии связи. Примеры практической реализации.
1. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. М., Радио и связь, 1989.
2. Мирошников М.М. Теоретические основы оптикоэлектронных приборов. Л., Машиностроение, 1983.
3. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М., Наука, 1970.
4. Парыгин В.Н., Балакший В.И. Оптическая обработка информации. М., изд. Моск. ун-та, 1987.
5. Унгер Г.Г. Оптическая связь. М., Связь, 1979.
6. Гудмен Дж. Введение в фурье-оптику. М., Мир, 1970.
7. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акусто-оптики. М., Радио и связь, 1985.
8. Введение в интегральную оптику. Под ред. М.К.Барноски. М., Мир, 1977.
1. Достоинства и недостатки газовых лазеров.
2. Достоинства и недостатки твердотельных лазеров.
3. Достоинства и недостатки инжекционных лазеров.
4. Условие самовозбуждения для лазеров.
5. Спектр генерации лазеров.
6. Функция распределения Ферми-Дирака для полупроводников. Уровень Ферми.
7. Энергетические диаграммы p-n перехода в равновесном и прямо смещенном состояниях для инжекционного лазера.
8. P-n переход и гетеропереход.
9. Достоинства гетеролазеров по сравнению с гомолазерами.
10. Ватт-амперная характеристика инжекционного лазера.
11. Принцип действия инжекционных лазеров и светодиодов.
12. Отличия инжекционных лазеров от светодиодов.
13. Основные характеристики фотоприемников.
14. Пороговая мощность и удельная обнаружительная способность фотоприемника.
15. Типы фотоприемников.
16. Фотоэлементы.
17. Фотоэлектронные умножители.
18. Причины ограничения быстродействия ФЭУ.
19. Гетеродинирование в ФЭУ.
20. Принцип действия фоторезисторов.
21. Принцип действия фотодиодов.
22. Pin-диоды.
23. Лавинные фотодиоды.
24. Электронно-лучевая передающая ТВ трубка с полупроводниковой мишенью.
25. ПЗС-матрицы.
26. Схема приема оптических сигналов методом оптического гетеродинирования.
27. Достоинства и недостатки метода оптического гетеродинирования.
28. Электрооптический эффект: определение и феноменологическое описание.
29. Виды электрооптической модуляции: фазовая и поляризационная.
30. Продольный и поперечный электрооптический эффект.
31. Схемы модуляторов на продольном и поперечном электрооптическом эффекте.
32. Полуволновое напряжение и полоса электрооптической модуляции.
33. СВЧ модуляция света на основе электрооптического эффекта.
34. Синхронный электрооптический модулятор.
35. Акустооптический эффект: определение и феноменологическое описание.
36. Дифракция Рамана-Ната и Брэгга.
37. Изотропная и анизотропная дифракция.
38. Частотная зависимость угла Брэгга при изотропной и анизотропной дифракции.
39. Акустооптическая фазовая расстройка.
40. Широкополосные акустооптические модуляторы.
41. Акустооптические дефлекторы.
42. Акустооптические фильтры.
43. Моды планарных световодов.
44. Условие существования волноводных мод.
45. Структура поля волноводных мод.
46. Зависимость постоянной распространения от толщины оптического волновода.
47. Обмен энергией между волноводными модами.
48. Электрооптический модулятор-переключатель на основе канальных волноводов.
49. Волноводный модулятор на базе интерферометра Маха-Цендера.
50. Дифракционный электрооптический модулятор.
51. Планарные акустооптические устройства.
52. Решеточный элемент связи для ввода и вывода оптического излучения в интегральной оптике.
53. Призменный элемент связи в интегральной оптике.
54. Типы оптических волокон.
55. Виды дисперсии в оптических волокнах.
56. Механизмы потерь в оптических волокнах.
57. Примеры оптических линий связи.