Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. OptoelektronikaPřenosová média OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-037

3. Optoelektronika Optoelektronika se zabývá principy, přenosem a zpracováním informací pomocí změn parametrů světelného záření (intenzity, směru, polarizace). Do optoelektroniky řadíme vše, co souvisí s generací, využitím a vyhodnocením elektromagnetického záření v rozsahu nanometrových vln a jeho přeměnou na elektronický signál. Z hlediska konstrukce elektronických obvodů se optoelektronikou rozumí soubor funkcí elektronických součástek a obvodů, u kterých je v cestě přenosu zařazen optický člen nebo obvod.

4. Optoelektronika 1 .. optický zářič 4 .. optický přijímač 2 .. Zesilovač 5 .. optický demodulátor 3 .. optický modulátor 6 .. spojovací prostředí Obr. 1 Blokové znázornění optoelektronického obvodu

5. Optoelektronika Elektrický signál určený k přenosu se v optickém vysílači 1 zesílí a v optickém modulátoru 3 přemění na signál optický. Optický signál po průchodu spojovacím prostředím 6 (vzduch, průhledná zálivka, světlovodný kabel) přichází do optického přijímače 4. Zde se v optickém demodulátoru (detektoru) 5 přemění zpět na signál elektrický a po zesílení se dále zpracovává.

6. Optoelektronika Strukturním prvkem optoelektronických systémů je prvek s fotonovou vazbou - elementární optron. V obecném případě je tvořen řízeným zdrojem záření a fotodetektorem, mezi nimiž se šíří svazek fotonů záření, nesoucí potřebné informace. Pomocích dalších prvků lze svazek modulovat, přepínat nebo odbočit. Jako média pro šíření záření (světla) na větší vzdálenosti se nejčastěji využívají křemenná světlovodná vlákna.

7. Optoelektronika Při dopadu elektromagnetického záření na povrch látky a při pronikání záření látkou dochází k těmto jevům: 1. část dopadajícího záření se odráží od povrchu pevné látky 2. část je absorbována v objemu pevné látky 3. část prochází pevnou látkou

8. Optoelektronika Důležitým jevem využívaným u zdrojů záření je luminiscence (při tomto jevu vznikají fotony v důsledku přechodu vybuzených částic na nižší energetické úrovně). Tohoto přechodu se u polovodičových zdrojů záření dosahuje injekcí nosičů náboje na přechodu PN. Polovodičové součástky emitující záření nebo citlivé na záření v ultrafialovém, infračerveném nebo viditelném rozsahu se nazývají optoelektronické součástky.

9. Optoelektronika Jako optické modulátory (součástky emitující záření) se používají světelné emisní diody, křemíkové lavinové diody a polovodičové lasery. Jako optické demodulátory (fotodetektory) slouží křemíkové fotodiody a fototranzistory, někdy i fotorezistory a fototyristory.

10. Optoelektronika Optoelektronické soustavy využívají optické záření, přičemž oblast vlnových délek zahrnuje celé viditelné záření (700-780nm) a dále infračervenou oblast až do 10m. K převodu elektrického signálu na optický se obvykle používají polovodičové zdroje záření a k opačnému převodu polovodičové fotodetektory.

11. Přenosová média Světlovod (vláknový optický vlnovod ) je součástka, která je schopna přenášet energii optického záření na určitou vzdálenost. Vedení optického paprsku ve světlovodu je založeno na principu odrazu světla na rozhraní dvou opticky různých prostředí (prostředí s různým indexem lomu). Světlovody se vyrábějí z různých druhů speciálních skel nebo ze syntetického křemene. Světlovod (světlovodný kabel) je tvořen skleněným nebo křemíkovým jádrem (vláknem) a pláštěm. Průměr jádra nepřesahuje 100 m. Světlovody se používají i pro širokopásmové přenosy na velmi velké vzdálenosti.

12. Přenosová média • Jednovidový světlovod • Šíří se jediný paprsek světla podél osy vlákna. • Výrobně nejnáročnější, průměr jádra je menší než 10m. • Taková optická vlákna se označují jako singlemódová - (typicky 9/125 m).

13. Přenosová média • Mnohovidový světlovod • Index lomu jádra je konstantní, průměry jsou 50-250m. • Tato optická vlákna se označují jako multimódová. • (typicky 50/125 m).

14. Přenosová média Mnohovidový světlovod s postupnou změnou indexu lomu 1 .. jádro s indexem lomu n1 2 .. plášť s indexem lomu n2 3 .. prostředí s indexem lomu n3 !!!Platí, že n1 > n2!!!

15. Přenosová média Mezi základní vlastnosti světlovodných vláken patří útlum, který udává, jak ubývá výkon záření šířícího se vláknem o určité délce. Pro kompenzaci útlumu světelného záření ve světlovodu je nutné po jednotkách až desítkách km vedení zařazovat světelné zesilovače (opakovače).

16. Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

17. Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika prosilnoproudé obory, SNTL Praha 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002