Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986) (1092050), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Элементную базу когерентной оптоэлектроники составляют лазеры различных типов, модуляторы и дефлекторы, управляющие излучением, волоконно-оптические световоды, голографические запоминающие устройства. Важным направлением когерентной оптоэлектроники является использование в системах связи волоконнооптических линий связи, основой которых являются оптические кабели, изготавливаемые из отдельных световодов. Такие линии связи обладают высокой помехозащи. щенностью от внешних электромагнитных полей и паразитных взаимосвязей между каналами, малыми габаритами и массой, что особенно важно для бортовой,аппаратуры.
Широкий диапазон рабочих частот позволяет . передавать по оптическим линиям связи без взаимных помех огромное количество информации. Например, по одной линии оптической связи можно одновременно передавать 104 телепрограмм. В настоящее время такие элементы, как лазеры, оптические модуляторы, световоды освоены промышленностью, а, например, голографические ЗУ пока еще находятся в стадии разработки и лабораторных исследований.
Некогерентная оптоэлектроника существенно дополняет уже развитую микроэлектронику, расширяя функ. циоиальные возможности РЭА. В системах некогерентиой оптоэлектроники обеспечивается почти идеальная изоляция элементов схем, тогда как элементы современной электроники, обеспечивающие изоляцию узлов и блок, (трансформаторы н конденсаторы), имеют узкий диапазон частот, паразнтные обратные связи выхода со входом, конструктивную и технологическую несовместимость с ИМС. Наличие высокой электрической изоляции, недоступной для электронных цепей, дает возможность управлять высокими напряжениями с помощью низких напряжений, легко связывать цепи с различными частотами, преобразовывать постоянный ток в переменный и т.д.
Для систем некогерентной оптоэлектроники характерно отсутствие паразитной обратной связи от фотоприемника к излучателю, что существенно упрощает систему н ее проектирование., Элементную базу некогерентной оптоэлектроники составляют светоизлучающие диоды (СИД), фотоприемники и оптроны. СИД вЂ” основной и наиболее универсальный излучатель некогерентной оптоэлектроники. Малые прямые падения напряжения обеспечивают электрическую совместимость СИД с' ИМС. Кроме того, СИД имеют хорошую технологическую совместимость с микроэлектронными устройствами.
Промышленность выпускает целый ряд различных СИД, предназначенных для широкого применения в РЭА. Фотопрнемник предназначен для преобразования энергии оптического излучения в электрическую энергию. В качестве фотоприемников могут использоваться фото- диоды, фототранзисторы, фототиристоры, фоторезисторы. Наилучшим образом удовлетворяют требованиям к фотоприемникам фотодиоды. Все виды фотоприемников освоены отечественной промышленностью.
Оптроны — приборы, в которых имеются излучатели и фотоприемники, оптически и конструктивно связанные друг с другом. Связь оптрона с внешней схемой электрическая, так как входные н выходные системы оптрона электрические. Основные преимущества оптронов — высокая электрическая изоляция входа и выхода, отсутствие паразитной обратной связи с выхода на вход в широкой полосе частот, возможность бесконтактного (оптического) управления электронными объектами, высокая помехозащищенность и отсутствие взаимных наводок— способствовали широкому применению оптронов в РЭА. Промышленность выпускает оптроны различных типов, предназначенные для рабо1ы в импульсных и аналоговых устройствах различного назначения, специальные бескорпусные оптроны, предназначенные для использования в гибридных ИМС и МСБ, Оптоэлектроника в настоящее время — развитое направление функциональной микроэлектроники, и ее внедрение является качественно новым этапом в развитии РЭА. Акустозлектроника использует в качестве носителя информации поверхностные акустические волны (ПАВ), распространяющиеся в тонком порядка длины волны поверхностном' слое твердого тела.
Существениымн преимуществами ПАВ являются нх малая скорость распространения (примерио на пять порядков меньше скорости распространения электромагнитных воли) и возможность взаимодействия с планарными структурами на поверхности звукопровода, обеспечивающая управляемое изменение характеристик ПАВ-устройств. Эти преимущества дали возможность создать самые разнообразные устройства акустоэлектроники. ПАВ-устройства имеют планарную конструкцию, что делает их легко совместимыми с ИМС. Элементную базу акустоэлектроники составляют акустоэлектронные радиокомпоненты (АРК) самого различного функционального назначения. Все существующие АРК делят на однофункциональные и многофункциональные.
К однофункциональным АРК, выполняющим какую-либо одну функцию в процессе обработки сигнала, относятся линии задержки, фильтры, резонаторы, акустические трансформаторы сопротивлений, разветвители и сумматоры сигналов, фазовращатели, аттенюаторы. Используя такие АРК, можно создавать универсальные акустические блоки для сложных многоканальных систем пространственцо-времеинбй обработки сигналов.
Наиболее освоенными в настоящее время являются линии задержки и фильтры. Промышленность выпускает линии задержки с однократной задержкой сигнала (линии задержки общего типа) и с многократной задержкой сигнала (многоотводные линии задержки). Выпускаются различные полосовые и специальные фильтры. Многофункциональные АРК компонуются из однофункциональных АРК, электрических и электронных элементов.
В дальнейшем'частотный диапазон АРК можно расширить за счет использования высших гармоник, будет происходить освоение сверхузкополосных фильтров. Можно ожидать, что будут реализованы резонаторы на 151 ПАВ с температурной стабильностью частоты, соизмеримой с традиционными кварцевыми резонаторами при неоспоримых преимуществах резонаторов иа ПАВ. Развитие акустоэлектроники идет быстрыми темпами благодаря технологической общности процесса изготовления АРК и ИМС и возможности использования уже развитого парка технологического оборудования, а также благодаря большим возможностям ее элементной базы.
Криоэлектроника — направление функциональной микроэлектроники, основанное на использовании явления сверхпроводимости, которое проявляется при низких температурах. Элементную базу криоэлектроники составляют различные типы резонаторов высокой добротности, сиерхпроводящие высокочастотные линии и электронные устройства, основанные на эффекте Джозефсона. Создание устройств на эффекте Джозефсона сравнительно молодое и наиболее перспективное направление криоэлектроннкн. В устройствах иа эффекте Джозефсона используются особенности контактов слабосвязанных проводников.
Это контакты двух сверхпроводящих пленок, разделенных очень тонким слоем диэлектрика. На эффекте Джозефсона были созданы уникальные устройства для ЭВМ, приемники ВЧ-сигналов, измерительные устройства, которые по своим параметрам превосходят все, что было достигнуто раньше. Для ЭВМ были разработаны ячейки памяти, логические схемы, регистры сдвига. На основе элементов криоэлектроники можно создать процессорную и запоминающую часть ЭВМ, которая по структуре будет эквивалентна наиболее мощным из существующих ЭВМ, а производительность такой ЭВМ может составлять 1Ою опер/с.
Для приемника высокочастотных сигналов разработаны детекторы электромаг. нитного излучения, преобразователи, смесители, усилители и генераторы. В разработке этих устройств есть еще не решенные проблемы, но по своим параметрам они уже достигли или превзошли уровень приборов аналогичного назначения, основанных на других физических явлениях.
Достигнутый уровень параметров не является предельным и можно будет создавать самые чувствительные н малоинерционные приемники миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Крноэлектроника имеет большое будущее, но в настоящее время большая часть устройств еще не получила промышленной реализации в основном в связи с большими технологическими трудностями, возникающими при изготовлении структур с очень тонкими слоями — в несколько тысячных микрометра. Магкиткая микроэлектроника основана на реализации новых физических явлений в магнитных материалах, использующих электромагнитные процессы иа доменном уровне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
