Optoelektronika je komunikácia medzi optikou a elektronikou, ktorá zahŕňa štúdium, dizajn a výrobu hardvérového zariadenia, ktoré prevádza elektrická energia na svetlo a svetlo na energiu cez polovodiče. Toto zariadenie je vyrobené z pevných kryštalických materiálov, ktoré sú ľahšie ako kovy a ťažšie ako izolátory . Optoelektronické zariadenie je v podstate elektronické zariadenie zahŕňajúce svetlo. Toto zariadenie sa nachádza v mnohých optoelektronických aplikáciách, ako sú vojenské služby, telekomunikácie, systémy automatického riadenia prístupu a zdravotnícke vybavenie.

Optoelektronické zariadenia

Tento akademický odbor zahŕňa širokú škálu zariadení vrátane LED diód a prvkov, zariadení na snímanie obrazu, informačných displejov, optických komunikačných systémov, optických úložísk a systémov diaľkového snímania atď. Medzi príklady optoelektronických zariadení patria telekomunikačný laser, modrý laser, optické vlákno, LED semafory , fotodiódy a solárne články.Väčšinaz optoelektronických zariadení (priama premena medzi elektrónmi a fotónmi) sú LED, laserové diódy, foto diódy a solárne články.

Typy optoelektronických zariadení

Optoelektronika je klasifikovaná do rôznych typov ako napr

Fotodióda
Solárne bunky
Diódy vyžarujúce svetlo
Optické vlákno
Laserové diódy

Foto dióda

Fotodióda je polovodičový svetelný senzor, ktorý generuje napätie alebo prúd, keď svetlo dopadne na križovatku. Skladá sa z aktívneho križovatky P-N, ktorá je prevádzkovaná v obrátenom predpätí. Keď fotón s veľkým množstvom energie zasiahne polovodič, vytvorí sa elektrón alebo dvojica otvorov. Elektróny difundujú do spojenia a vytvárajú elektrické pole.

Foto dióda

Toto elektrické pole cez zónu vyčerpania sa rovná zápornému napätiu cez neskreslenú diódu. Táto metóda je známa aj ako vnútorný fotoelektrický jav. Toto zariadenie je možné používať v troch režimoch:fotovoltaickéako solárny článok, predpätie dopredu ako LED a spiatočka ako foto detektor . Fotodiódy sa používajú v mnohých druhoch obvodov a v rôznych aplikáciách, ako sú kamery, lekárske prístroje, bezpečnostné zariadenia, priemysel, komunikačné zariadenia a priemyselné zariadenia.

Solárne bunky

Solárny článok alebo fotovoltaický článok je elektronické zariadenie, ktoré priamo premieňa slnečnú energiu na elektrinu. Keď slnečné svetlo dopadá na solárny článok, produkuje ako prúd, tak aj napätie na výrobu elektrickej energie. Slnečné svetlo, ktoré je zložené z fotónov, vyžaruje zo slnka. Keď fotóny zasiahnu atómy kremíka solárneho článku, prenesú svoju energiu na stratu elektrónov a potom tieto vysokoenergetické elektróny prúdia do vonkajšieho obvodu.

Solárne bunky

Solárny článok sa skladá z dvoch vrstiev, ktoré sú do seba narazené. Prvá vrstva je nabitá elektrónmi, takže tieto elektróny sú pripravené na skok z prvej vrstvy do druhej vrstvy. Druhá vrstva má odobraté niektoré elektróny, a preto je pripravená prijať viac elektrónov. Výhody solárnych článkov sú v tomježiadne dodávky paliva a problém s nákladmi. Sú veľmi spoľahlivé a vyžadujú malú údržbu.

“ako vyrobiť hudobnú kartu ”

Solárne články sú použiteľné vo vidieckej elektrifikácii, telekomunikačných systémoch, navigačných zariadeniach pre oceán, systém výroby elektrickej energie vo vesmíre a diaľkové monitorovacie a riadiace systémy .

Svetelné diódy

Dióda vyžarujúca svetlo je P-N polovodičová dióda, v ktorej rekombináciou elektrónov a otvorov vzniká fotón. Keď je dióda elektricky predpätá v smere dopredu, vyžaruje nekoherentné svetlo úzkeho spektra. Keď sa na vodiče LED aplikuje napätie, elektróny sa rekombinujú s otvormi v zariadení a uvoľňujú energiu vo forme fotónov. Tento efekt sa nazýva elektroluminiscencia. Je to premena elektrickej energie na svetlo. O farbe svetla rozhoduje medzera energetického pásma materiálu.

Dióda vyžarujúca svetlo

Používanie LED je výhodné, pretože spotrebúva menej energie a produkuje menej tepla. LED diódy vydržia dlhšie ako žiarovky. LED diódy by sa mohli stať ďalšou generáciou osvetlenia a mohli by sa používať kdekoľvek, napríklad v indikačných svetlách, počítačových komponentoch, lekárskych prístrojoch, hodinkách, prístrojových paneloch, vypínačoch, optická komunikácia , spotrebná elektronika, domáce prístroje , atď.

Optické vlákno

Optické vlákno alebo optikavláknoje plastové a priehľadné vlákno vyrobené z plastu alebo zo skla. Je o niečo hrubší ako ľudský vlas. Môže slúžiť ako svetlovod alebo vlnovod na prenos svetla medzi dvoma koncami vlákna. Optické vlákna zvyčajne zahŕňajú tri koncentrické vrstvy: ajadro, obklad a bunda. Jadro, oblasť vlákna prepúšťajúca svetlo, je stredová časť vlákna, ktorá je vyrobená z oxidu kremičitého. Opláštenie, ochranná vrstva okolo jadra, je vyrobené z oxidu kremičitého.Toto vytvára optický vlnovod, ktorý obmedzuje svetlo v jadre úplným odrazom na rozhraní plášťa jadra.Bunda, optická vrstva okolo plášťa obvykle pozostáva z jednej alebo viacerých vrstiev polyméru, ktoré chránia oxid kremičitý pred fyzikálnym poškodením alebo poškodením životného prostredia.

Optické vlákno

Spolu s káblom z optických vlákien sú bundy k dispozícii v rôznych farbách. Tieto farby umožňujú rozpoznanie kábla z optických vlákien a typu kábla, s ktorým sa jedná. Napríklad oranžový kábel jasne označuje vlákno s jedným režimom, zatiaľ čo žltý kábel označuje amultimodevlákno. Vo vlákne s jedným režimom sa šíri jeden režim a svetelné lúče putujú priamo cez kábel. Vmultimodekábel, svetelné lúče prechádzajú káblom v rôznych režimoch.

Tieto káble sa používajú v telekomunikáciách, senzoroch, vláknových laseroch, biomedicínskych zariadeniach a v mnohých ďalších odvetviach. Medzi výhody použitia kábla z optických vlákien patrí vyššia šírka pásma, menšia degradácia signálu, beztiažnosť a tenkosť ako medený drôt, hospodárnosť, flexibilita, a preto sa používajú v lekárskych a mechanických zobrazovacích systémoch.

Laserové diódy

Laser (zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia) je zdrojom vysoko monochromatického, koherentného a smerového svetla. Pracuje pri stimulovaných emisných podmienkach. Funkciou laserovej diódy je premena elektrickej energie na svetelnú, ako sú infračervené diódy alebo LED diódy. Lúč typického laseru má 4 × 0,6 mm a tiahne sa vo vzdialenosti 15 metrov. Najbežnejším používaným laserom sú injekčné alebo polovodičové lasery. Polovodičový laser sa mení z iných laserov, ako sú tuhé, kvapalné a plynové lasery

Laserové diódy

Keď sa na križovatku P-N použije napätie, vytvorí sa populačná inverzia elektrónov a potom je laserový lúč dostupný z polovodičovej oblasti. Konce spojenia P-N laserovej diódy sú vyleštenépovrch, a teda emitované fotóny sa odrážajú späť a vytvárajú viac elektrónových párov. Generované fotóny teda budú vo fáze s predchádzajúcimi fotónmi.

Aplikácie optoelektronických zariadení

LED napájaná zo siete Edgefxkits.com

1. LED diódy by sa mohla stať ďalšou generáciou osvetlenia a môže sa používať kdekoľvek, ako napríklad v indikačných svetlách, počítačových komponentoch, lekárskych prístrojoch, hodinkách, prístrojových paneloch, vypínačoch, komunikácii cez optické vlákna, spotrebnej elektronike, domácich spotrebičoch, dopravných signáloch, brzdových svetlách automobilov, neaktívne displeje a tiež sa používajú v rôznych projekty elektroniky a elektrotechniky ako napr

Vrtulové zobrazenie správy pomocou virtuálnych diód LED
Automatické núdzové svetlo na báze LED
Sieťové LED svetlo
Zobrazenie volaných telefónnych čísel na sedemsegmentovom displeji
Solárne LED pouličné svetlo s automatickou reguláciou intenzity

2. Solárne články sú použiteľné vo vidieckej elektrifikácii, telekomunikačných systémoch, navigačných prostriedkoch pre oceán a pri výrobe elektrickej energie v kozmických a diaľkových monitorovacích a riadiacich systémoch a tiež sa používajú v rôznych projekty založené na slnečnej energii ako napr

Systém na meranie solárnej energie
Solárne pouličné svetlo založené na Arduine
Solárny systém automatického zavlažovania
Regulátor nabíjania solárnej energie
Slnečný panel sledujúci slnko

Solárny projekt z edgefxkits.com

3. Fotodiódy sa používajú v mnohých druhoch obvodov a v rôznych aplikáciách, ako sú kamery, lekárske prístroje, bezpečnostné zariadenia, priemyselné odvetvia, komunikačné zariadenia a priemyselné zariadenia.

“príklad systému s uzavretou slučkou ”

4. Optické vlákna sa používajú v telekomunikáciách, senzoroch, vláknových laseroch, biomedicínach a v mnohých ďalších odvetviach.

5. Laser diódy sa používajú v komunikácii pomocou optických vlákien, optických pamätiach, vojenské aplikácie , Prehrávače CD, chirurgické zákroky, lokálne siete, komunikácia na veľké vzdialenosti, optické pamäte, komunikácia pomocou optických vlákien a in elektrické projekty ako napríklad RF riadené robotické vozidlo s usporiadaním laserového lúča atď.

Jedná sa teda o optoelektronické zariadenia, ktoré zahŕňajú laserové diódy, fotodiódy, solárne články, LED diódy, optické vlákna.Tieto optoelektronické zariadenia sa používajú rôzne elektronické projektové súpravy ako aj v telekomunikáciách, vojenských službách a v lekárskych aplikáciách. Ak chcete získať viac informácií o tom istom, pošlite svoje dotazy komentárom nižšie.

Fotografické úvery: