Optoelektronika je komunikace mezi optikou a elektronikou, která zahrnuje studium, design a výrobu hardwarového zařízení, které převádí elektrická energie do světla a světlo do energie prostřednictvím polovodičů. Toto zařízení je vyrobeno z pevných krystalických materiálů, které jsou lehčí než kovy a těžší než izolátory . Optoelektronické zařízení je v podstatě elektronické zařízení zahrnující světlo. Toto zařízení lze nalézt v mnoha optoelektronických aplikacích, jako jsou vojenské služby, telekomunikace, systémy automatického řízení přístupu a zdravotnické vybavení.

Optoelektronická zařízení

Tento akademický obor zahrnuje širokou škálu zařízení včetně LED diod a prvků, zařízení pro snímání obrazu, informační displeje, optické komunikační systémy, optická úložiště a systémy dálkového průzkumu atd. Příklady optoelektronických zařízení zahrnují telekomunikační laser, modrý laser, optické vlákno, LED semafory , fotodiody a solární články.Většinaz optoelektronických zařízení (přímá konverze mezi elektrony a fotony) jsou LED diody, laserové diody, fotodiody a solární články.

Typy optoelektronických zařízení

Optoelektronika se dělí na různé typy, jako např

Fotodioda
Solární články
Diody vyzařující světlo
Optické vlákno
Laserové diody

Foto dioda

Foto dioda je polovodičový světelný senzor, který generuje napětí nebo proud, když světlo dopadne na křižovatku. Skládá se z aktivního spojení P-N, které je provozováno v obráceném předpětí. Když foton se spoustou energie zasáhne polovodič, vytvoří se pár elektronů nebo děr. Elektrony difundují do spojení a vytvářejí elektrické pole.

Foto dioda

Toto elektrické pole přes zónu vyčerpání se rovná zápornému napětí přes nezaujatou diodu. Tato metoda je také známá jako vnitřní fotoelektrický efekt. Toto zařízení lze používat ve třech režimech:fotovoltaickéjako solární článek, dopředu předpjatý jako LED a zpětně předpjatý jako a foto detektor . Fotodiody se používají v mnoha typech obvodů a různých aplikacích, jako jsou kamery, lékařské přístroje, bezpečnostní zařízení, průmyslová odvětví, komunikační zařízení a průmyslová zařízení.

Solární články

Solární článek nebo fotovoltaický článek je elektronické zařízení, které přímo přeměňuje sluneční energii na elektřinu. Když sluneční světlo dopadá na solární článek, produkuje jak proud, tak napětí k výrobě elektrické energie. Sluneční světlo, které se skládá z fotonů, vyzařuje ze slunce. Když fotony zasáhnou atomy křemíku solárního článku, přenášejí svou energii ke ztrátě elektronů a pak tyto vysokoenergetické elektrony proudí do vnějšího obvodu.

Solární články

Solární článek se skládá ze dvou vrstev, které jsou vzájemně zasaženy. První vrstva je nabitá elektrony, takže tyto elektrony jsou připraveny skočit z první vrstvy do druhé vrstvy. Druhé vrstvě byly odebrány některé elektrony, a proto je připravena přijmout více elektronů. Výhody solárních článků jsou v tomježádná dodávka paliva a problém s náklady. Jsou velmi spolehlivé a vyžadují malou údržbu.

Solární články jsou použitelné ve venkovské elektrifikaci, telekomunikačních systémech, navigačních zařízeních pro oceán, systém výroby elektrické energie ve vesmíru a vzdálené monitorovací a řídicí systémy .

Diody vyzařující světlo

Světelná dioda je P-N polovodičová dioda, ve které rekombinace elektronů a děr poskytuje foton. Když je dioda elektricky předpjatá dopředu, vyzařuje nekoherentní úzké spektrum světla. Když je na vodiče LED přivedeno napětí, elektrony se rekombinují s otvory uvnitř zařízení a uvolňují energii ve formě fotonů. Tento efekt se nazývá elektroluminiscence. Jde o přeměnu elektrické energie na světlo. O barvě světla rozhoduje mezera energetického pásma materiálu.

Světelná dioda

Použití LED je výhodné, protože spotřebovává méně energie a produkuje méně tepla. LED diody vydrží déle než žárovky. LED diody by se mohly stát další generací osvětlení a mohly by se používat kdekoli, například v indikačních světlech, počítačových komponentech, lékařských zařízeních, hodinkách, přístrojových deskách, vypínačích, optická komunikace , spotřební elektronika, domácí přístroje , atd.

Optické vlákno

Optické vlákno nebo optikavláknoje plastové a průhledné vlákno vyrobené z plastu nebo skla. Je o něco silnější než lidský vlas. Může fungovat jako světelná trubice nebo vlnovod k přenosu světla mezi dvěma konci vlákna. Optická vlákna obvykle zahrnují tři soustředné vrstvy: ajádro, obložení a bunda. Jádro, oblast vlákna přenášející světlo, je střední částí vlákna, které je vyrobeno z oxidu křemičitého. Opláštění, ochranná vrstva kolem jádra, je vyrobena z oxidu křemičitého.Tím se vytvoří optický vlnovod, který omezuje světlo v jádru úplným odrazem na rozhraní pláště jádra.Bunda, optická vrstva kolem pláště obvykle sestává z jedné nebo více vrstev polymeru, které chrání oxid křemičitý před fyzickým poškozením nebo poškozením prostředí.

Optické vlákno

Spolu s kabelem z optických vláken jsou bundy k dispozici v různých barvách. Tyto barvy umožňují rozpoznání kabelu z optických vláken a typu kabelu, se kterým se jedná. Například oranžově zbarvený kabel jasně označuje jednovidové vlákno, zatímco žlutý označuje amultimodevlákno. Ve vlákně s jedním režimem se šíří jeden režim a světelné paprsky cestují přímo kabelem. Vmultimodekabel, světelné paprsky procházejí kabelem v různých režimech.

“jak vyrobit hudební kartu ”

Tyto kabely se používají v telekomunikacích, senzorech, vláknových laserech, biomedicínách a v mnoha dalších průmyslových odvětvích. Mezi výhody použití kabelu z optických vláken patří jejich větší šířka pásma, menší degradace signálu, beztíže a tenkost než u měděného drátu, hospodárnost, flexibilita, a proto se používají v lékařských a mechanických zobrazovacích systémech.

Laserové diody

Laser (zesílení světla stimulovanou emisí záření) je zdrojem vysoce monochromatického, koherentního a směrového světla. Pracuje za podmínek stimulace emisí. Funkce laserové diody spočívá v přeměně elektrické energie na světelnou, jako jsou infračervené diody nebo LED diody. Paprsek typického laseru má 4 × 0,6 mm a rozprostírá se ve vzdálenosti 15 metrů. Nejběžnější používané lasery jsou injekční lasery nebo polovodičové lasery. Polovodičový laser se mění z jiných laserů, jako jsou pevné, kapalné a plynové lasery

Laserové diody

Když se na křižovatku P-N přivede napětí, vytvoří se populační inverze elektronů a poté je laserový paprsek dostupný z polovodičové oblasti. Konce přechodu P-N laserové diody byly vyleštěnypovrch, a proto se emitované fotony odrážejí zpět a vytvářejí více elektronových párů. Generované fotony tedy budou ve fázi s předchozími fotony.

Aplikace optoelektronických zařízení

Síťově napájená LED od Edgefxkits.com

1. LED diody by se mohla stát další generací osvětlení a bude se používat kdekoli, jako například v indikačních světlech, počítačových komponentech, lékařských přístrojích, hodinkách, přístrojových deskách, vypínačích, komunikaci z optických vláken, spotřební elektronice, domácích spotřebičích, dopravních signálech, brzdových světlech automobilů, 7 segmentových displejích a neaktivní displeje a také se používají v různých elektronické a elektrotechnické projekty jako

Vrtulové zobrazení zprávy pomocí virtuálních LED
Automatické nouzové světlo na bázi LED
Síťové LED světlo
Zobrazení volaných telefonních čísel na sedmisegmentovém displeji
Solární LED pouliční světlo s automatickým řízením intenzity

2. Solární články jsou použitelné ve venkovské elektrifikaci, telekomunikačních systémech, navigačních zařízeních pro oceán a výrobě elektrické energie v kosmických a dálkových monitorovacích a řídicích systémech a také se používají v různých projekty založené na solární energii jako

Systém měření sluneční energie
Solární pouliční osvětlení založené na Arduinu
Solární systém automatického zavlažování
Regulátor nabíjení solární energie
Sluneční sledovací solární panel

Solární projekt od edgefxkits.com

3. Fotodiody se používají v mnoha typech obvodů a různých aplikacích, jako jsou kamery, lékařské přístroje, bezpečnostní zařízení, průmyslová odvětví, komunikační zařízení a průmyslová zařízení.

4. Optická vlákna jsou používány v telekomunikacích, senzorech, vláknových laserech, biolékařstvích a v mnoha dalších průmyslových odvětvích.

5. Laser diody se používají v komunikaci z optických vláken, optických pamětí, vojenské aplikace , CD přehrávače, chirurgické zákroky, lokální počítačové sítě, komunikace na velké vzdálenosti, optické paměti, komunikace z optických vláken atd elektrické projekty například RF Controlled Robotic Vehicle with Laser Beam Arrangement a tak dále.

Jedná se tedy o optoelektronická zařízení, která zahrnují laserové diody, fotodiody, solární články, LED diody, optická vlákna.Tato optoelektronická zařízení se používají různě elektronické projektové sady stejně jako v telekomunikacích, vojenských službách a lékařských aplikacích. Chcete-li získat další informace o tom samém, pošlete své dotazy komentářem níže.

Fotografické kredity: