оптрон

ОПТРОН - оптоэлектронный прибор, состоящий из оптич. излучателя и фотоприёмника, объединённых один с другим оптич. и электрич. связями и помещённых в общем корпусе. Физ. основу работы О. составляют процессы преобразования электрич. сигналов в оптические (в излучателе), оптич. сигналов в электрические (в фотоприёмнике), а также передачи этих сигналов по оптич. каналам и электрич. цепям. Излучателем в О. обычно служит излучающий светодиод (напр., на основе AlGaAs или GaAsP), фотоприёмником - фотодиод, фототранзистор, фототиристор (преим. кремниевые), фоторезистор (напр., на основе CdS), материалом оптич. канала - прозрачные полимеры, стёкла, волоконные световоды, воздух. В цепи электрич. связи могут дополнительно включаться микроэлектронные блоки, такие, как усилители, пороговые схемы, источники питания. Наиб. перспективны монолитные О., в к-рых излучатель и фотоприёмник реализованы в едином интегриров. устройстве (напр., методами интегральной оптики).
Типы связей между излучателем и фотоприёмником определяют функциональные возможности О. При наличии только прямой электрич. связи О. представляет собой прибор с оптич. входом и выходом (рис., а), обеспечивающий преобразование излучения (напр., инфракрасного в видимое, некогерентного в когерентное и т. п.). При наличии только прямой оптич. связи О. - прибор с электрич. входом и выходом (рис., б), играющий роль элемента гальванич. развязки. Регенеративный О. (рис., в), в к-ром усиленный сигнал с выхода подаётся на вход и к-рый способен выполнять ф-ции усилителя, генератора, переключателя как электрич., так и оптич. сигналов, может быть реализован с помощью прямой электрич. и положительной обратной оптич. связи. О. с открытым (рис., г) или управляемым (рис., д)оптич. каналом связи используется как датчик, позволяющий осуществлять счёт предметов, контроль качества их поверхности, измерение электрич. и магн. полей, скорости вращения, давления, ускорения, вибрации.

Электрические и оптические связи в оптронах: 1 - излучатель; 2 - фотоприёмник; 3 - микроэлектронный блок; 4 - отражатель; 5 - управляемая оптическая среда.

Наибольшее промышленное распространение получили О. с прямой оптич. связью (рис., б), называемые также оптопарами; для них характерны практически полная гальванич. развязка входа и выхода, высокая электрич. прочность, однонаправленность потока информации по оптич. каналу, отсутствие обратного воздействия фотоприёмника на излучатель, широкая полоса пропускания, большой срок службы, малые габариты и масса. Осн. параметры О.: коэф. передачи тока из входной цепи в выходную (~1 - 10% и 50 - 5000%) при использовании фотодиода и фототранзистора соответственно; время задержки сигнала (30 - 100 нс и 1 - 10 мкс для упомянутых фотоприёмников); напряжение изоляции (типично 1 - 3 кВ). К выходу О. подключают усилители и преобразователи фотосигналов, обычно в интегральном исполнении (либо эти схемы изготовляют на одном кристалле с фотодиодом - оптоэлектронная микросхема).
О. с прямой оптич. связью нашли применение в вычислит. технике, приборостроении, автоматике, электротехнике, связи в качестве элементов электрич. развязки (аналоги импульсных трансформаторов) и бесконтактного управления (аналоги реле).

Лит.: Носов Ю. Р., Сидоров А. С., Оптроны и их применение, М., 1981.

Ю. Р. Носов.