Приборов и устройств

 

Основные этапы развития оптики:

Изучение наблюдаемого непосредственно глазом видимого света и соответствует развитию классической оптики.

Платон (считал, что световые лучи исходят из глаз). Эвклид, Птоломей (теория отражения света от плоских и сферических зеркал) – начало геометрической оптики.

Корпускулярная концепция - Декарт, И.Ньютон.

Световая волна – Х.Гюйгенс.

На рубеже 18-19 вв. англичанин Т.Юнг – исследования интерференции и дифракции, француз Огюстен Френель – полное их теоретическое обьяснение на основе волновой теории Гюйгенса.

В конце 19 в. Максвелл дал волнам Френеля электромагнитную интерпритацию, а опыты Герца и А.С.Попова экспериментально подтвердили это.

Уравнения Максвелла – вершина первого классического этапа.

Второй этап- М.Планк в 1900 г. ввел понятия о квантовых скачках и кванте.

А.Эйнштейн – световые кванты.

Он же в 1917 г. – индуцированное излучение.

В 1954 г. в Москве в Физическом институте под рук. Прохорова – создан конкретный проект, а в Нью-Йорке (колумбийский университет) под рук. Таунса создан действующий мазер – первый прибор на квантовых принципах.

Ник. Ген. Басов и АЛ.Мих.Прохоров - Ленинская премия, Таунс – Нобелевская премия.

1960 г. – рубиновый лазер, 1961 – газовый лазер

Басов и Прохоров – в 1964 Нобелевская премия.

Нелинейная оптика, голография – Денис Габор (Вел) 1971и Ю,Н.Денисюк

Физика п/проводников и п/прводниковая электроника: 1873 Смит фотопроводимость, 1888 Столетов – внешний фотоэффект, 1923 Лосев начало электролюминисцентных источников света.

1960г. – Физический институт в Москве принцип работы п/пр. инжекционного лазера.

1962 г. – ФТИ им. А.Ф.Иоффе – вынужденное излучение в кристаллах.

Ж.И.Алферов 1968-1970 – работы по получению гетеропереходов и создание на их основе приемников и источников ОИ. Созданы низкопороговые п/проводниковые лазеры.

2000 г. – Нобелевская премия по физике.

Получение ОВ с потерями менее 1 дБ/км в 70-х гг. послужило последним, решающим фактором развития ВОСП.

Сегодняшний день – передача со скоростями десятки Гбит/с, методы интегральной оптики – оптические аналоги электронных схем на чсатотах 10¹² Гц. Интенсивно ведутся работы по созданию устройств оптической памяти, оптических вычислительных машин.

Истоки оптоэлектроники в современном ее понимании можно отнести к 1864 г., когда Дж. К- Максвеллом была предложена система уравнений электродинамики, в одном из выводов которой утверждались электромагнитная природа света и единство приро­ды радиоволн и оптического излучения. Эта теория успешно объ­яснила совокупность опытных данных по оптике — явлений диф­ракции, интерференции, спектрального разложения и других, по­лученных ранее, начиная с XVII в. (X. Гюйгенс, И. Ньютон, О. Френель, М. Фарадей и др.). К концу XIX в. появились новые .экспериментальные факты, не объяснимые в рамках волновой -теории. Для преодоления возникших противоречий М. Планк вы­двинул гипотезу о том, что испускание и поглощение излучения ■осуществляется дискретно в виде квантог (или фотонов); им была создана теория теплового излучения (формула Планка, 1900 г.). ЛТа основе представления о том, что излучение не только испус­кается, но и распространяется в виде квантов. А. Эйнштейн в 4905 т. предложил теорию фотоэффекта. Иными словами, сфор­мировалось представление, что квантовая природа (дискретность) присуща самому излучению; дуализм света нашел отражение в из­вестной формуле, связывающей энергию фотона Еф и частоту све­товых колебаний v следующим образом: E$ = hv. В 1922 г. А. Комптон, изучая рассеяние фотонов на свободных электронах, показал, что фотону присущ также импульс /zv/c = /z/l. К концу 392'0-х гг. квантово-волновая теория оптического излучения была полностью сформирована. Важное открытие было сделано в 1917 г. А. Эйнштейном: теоретически рассматривая электронные переходы в атомах при генерации света, он установил, что возможен про­цесс вынужденного (индуцированного) излучения, т. е. генерация или усиление света активной средой. Экспериментально этот про­цесс был реализован в 1954 г. одновременно А. М. Прохоровым и Н. Г. Басовым в СССР и Ч. Таунсом в США. Изобретенный ими молекулярный генератор на аммиаке работал в радиочастотном диапазоне (1=1,24 см), однако стало ясно, что на том же прин­ципе можг-ю получить эффективную генерацию и оптического из­лучения. Такой генератор — лазер был вскоре создан. В 1960 г. в США почти одновременно появились первый твердотельный ла­зер на рубине (1=694 нм) и газовый гелий-неоновый лазер (1= = 633 нм). В 1962 г. Н. Г. Басовым была предсказана возмож­ность создания полупроводникового лазера, в 1963 г. такой при­бор на основе арсенида галлия (1=900 нм) был реализован в США Холлом. В период 1963—1967 гг. Ж- И. Алферовым изобре­тены и экспериментально изготовлены полупроводниковые гете- ролазеры — экономичные долговечные приборы, способные рабо­тать при комнатной температуре.

Появление лазеров и в особенности гетеролазеров определило техническое содержание многих ведущих направлений оптоэлект- роники. Так, еще в 1947 г. Д. Габор изобрел голографию — метод получения объемного изображения объекта путем интерференции двух когерентных световых волн: предметной и опорной. По срав­нению с фотографией преимущество голографии для целей ин­форматики состоит в том, что удается сохранить полную инфор­мацию, несомую световой волной. Несмотря на очевидные досто­инства голографической регистрации, метод в течение 15 лет пре­бывал «в спячке» (выражение Д. Табора), пока, наконец, за­писью лазерных голограмм на поверхности (Э. Лейт и Ю. Упатниекс, 1962 г.) и в объеме вещества (Ю. Н. Денисюк, 1963 г.) не началась новая, современная глава истории этого метода.

Аналогичная ситуация сложилась и в нелинейной оптике, изу­чающей особенности распространения и взаимодействия с вещест­вом высокоинтенсивных световых лучей. Развитие идей началось в 1920-е гг., однако техническую значимость нелинейная оптика обрела лишь после 1961 г., когда был продемонстрирован эффект удвоения частоты излучения рубинового лазера в кристалле кварца (П. Франкен).

Наряду с открытиями, связанными с изобретениями лазера, важны и многие другие открытия' и изобретения оптоэлектроники, в которых совершенно по-новому были использованы давно из­вестные явления, вещества, устройства.

В 1927 г. О. В. Лосевым впервые наблюдалось свечение кар­бид-кремниевых детекторов, в 1955 г. обнаружена инжекционная люминесценция в арсениде галлия, в 1962—1964 гг. появились светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона, зат'ем «красные» и «зеленые» и, наконец, в 1967 г. — первые цифровые светодиодные индикаторы на основе тройного соединения арсенид-фосфид гал­лия.

Жидкокристаллическое (мезофазное) состояние в некоторых органических веществах было обнаружено при ботанических опы­тах еще в 1888 г . но первые индикаторы на жидких кристаллах появились лишь в 1969 г. после синтеза сверхчистых материалов и обнаружения в них электрооптического эффекта динамического- рассеяния.

Свечение электрического разряда в газах известно с середины прошлого века, но первый газоразрядный индикатор появился в 1954 г., а многоэлементная плазменная панель, обеспечивающая конкурентоспособность этого направления, — лишь в начале 70-х гг.

О низковольтной (5... 20 В) катодолюминесценции писали еще в 1940-х гг., а первые вакуумные индикаторы на этом эффекте созданы в 1966—1967 гг.

История фотоприемников также берет свое начало еще в прошлом веке, когда У. Смит (1873 г.) открыл внутренний фото­эффект и А. Г. Столетов (1888 г.) — внешний. С 1917 г. началось промышленное использование фоторезисторов, в 1940 г. были соз­даны приборы, чувствительные в ИК-диапазоне, современные фо­тоэлектрические приборы с р-п-переходом (фотодиоды, фототран­зисторы, солнечные преобразователи) появились в начале 1950-х гг. Наконец, приборы с зарядовой связью — основа современных формирователей сигналов изображения — запатентованы в 1969 г.

Возможность распространения света по криволинейной траек­тории благодаря использованию эффекта полного внутреннего отражения продемонстрирована Дж. Тиндалем в 1870 г.; в сере­дине 1950-х гг. созданы гибкие двухслойные стеклянные светово­ды (зарождение волоконной оптики); в 1966 г. высказана идея волоконно-оптической связи, а в 1970 г. получены первые высокочистые волокна, пригодные для этой цели.

Взаимосвязанная пара излучатель — фотоприемник и схемо­техника оптопар предложены в 1955 г.; промышленный выпуск оптопар для электрической развязки начат с 1965 г. Исследова­тельские работы в области устройств оптической памяти ведутся с 1967 г.; промышленный выпуск оптических дисковых накопите­лей начат в 1984 г. Определяющие концепции интегральной опти­ки — наиболее вероятной конструктивно-технологической основы оптической вычислительной техники будущего — сформулированы в 1969—1970 гг.

Принимая во внимание решающую роль лазера в становлении оптоэлектроники, следует считать формальным годом ее рожде­ния год 1960-й. Однако еще раз подчеркнем, что истоки отдельных направлений оптоэлектроники относятся к концу XIX века, а большинство технических решений, определивших лицо современ­ной оптоэлектроники, — к 1970 г.

Оптоэлектроника — это раздел электроники, связанный глав­ным образом с изучением эффектов взаимодействия между элек­тромагнитными волнами оптического диапазона и электронами вещества (преимущественно твердых тел) и охватывающий про­блемы создания оптоэлектронных приборов (в основном метода­ми микроэлектронной технологии), в которых эти эффекты исполь­зуются для генерации, передачи, обработки, хранения и отображе­ния информации.

Согласно этому определению оптоэлектронику как научно-тех­ническое направление характеризуют три отличительные черты.

1. Физическую основу оптоэлектроники составляют явления, ме­тоды, средства, для которых принципиальны сочетание и неразрыв­ность оптических и электронных процессов. В широком смысле оптоэлектронное устройство определяется как прибор чувствитель­ный к электромагнитному излучению в видимой, ИК- или ультра­фиолетовой (УФ) областях; или прибор, излучающий и преобразу­ющий некогерентное или когерентное излучение в этих же спект­ральных областях. В математических моделях оптоэлектронных процессов используются функции Ф (L, Е), где L и Е — оптическое и электрическое возмущения. Наиболее специфичными и харак­терными являются преобразования вида E-+L (в излучателях) L-кЕ (в фотоприемниках), а также L-vZ/ (при распространении излучения).

2. Техническую основу оптоэлектроиики определяют конструк­тивно-технологические концепции современной микроэлектроники: миниатюризация элементов; предпочтительное развитие твердо­тельных плоскостных конструкций; интеграция элементов и функ­ций; ориентация на специальные сверхчистые материалы; приме­нение методов групповой обработки изделий, таких как эпитак- сия, фотолитография, нанесение тонких пленок, диффузия, ионная имплантация, плазмохимия и др.

3. Функциональное назначение оптоэлектроники состоит в ре­шении задач информатики: генерации (формировании) информа­ции путем преобразования различных внешних воздействий в со­ответствующие электрические и оптические сигналы; переносе ин­формации; переработке (преобразовании) информации по задан­ному алгоритму; хранении информации, включающем такие про­цессы, как запись, собственно хранение, неразрушающее считыва­ние, стирание; отображении информации, т. е. преобразовании вы­ходных сигналов информационной системы к воспринимаемому человеком виду.

Для решения перечисленных задач в оптоэлектронных устрой­ствах используются информационные сигналы в оптической и электрической формах, но определяющими являются оптические сигналы — именно этим достигается то качественно новое, что от­личает оптоэлектронику. Нередко оптоэлектронное (по форме) устройство фактически является оптическим, а электроника вы­полняет хотя и необходимые, но все же вспомогательные, «обслу­живающие» функции. Иными словами, в этих случаях' «оптоэлек- троника — это оптика, управляемая электроникой». Отметим, что переход к оптическим системам (с «отодвиганием» электроники на периферию) приводит к максимальному эффекту.

В конкретном оптоэлектронном приборе перечисленные отли­чительные признаки могут быть воплощены в большей или мень­шей степени, «о наличие всех трех составляющих данного выше определения представляется обязательным. Приведем два приме­ра. Традиционные электровакуумные приборы — электронно-луче­вые трубки, фотоэлектронные умножители, для которых сущест­венны и оптические, и электронные информационные сигналы, тем. не менее не относят к оптоэлектронным, так как не удовлетворя­ется второе условие. Их современные аналоги — газоразрядная плазменная панель и полупроводниковый лавинный фотодиод — типичные изделия оптоэлектроники. Лазеры — это основа опто­электроники, но те из них, которые предназначены для технологи­ческих, энергетических, медицинских целей, вряд ли целесообраз­но относить к изделиям оптоэлектроники.

Строго провести разграничение во всех без исключения кон­кретных случаях не удается) (и вряд ли это необходимо), но в це­лом определение позволяет правильно очертить круг рассматри­ваемых изделий.

Оптоэлектроника синтезирует достижения ряда областей нау­ки и техники, среди которых прежде всего должны быть выделе­ны квантовая электроника, полупроводниковая техника, оптика, составляющие фундамент нового направления. Необходимо также назвать фотоэлектронику, электрооптику, светотехнику, нелиней­ную оптику, голографию, волоконную оптику, ИК-технику.

Принципиальные достоинства оптоэлектроники обусловлены специфическими особенностями электромагнитных волн оптиче­ского диапазона, отличительными свойствами фотона как носите­ля информации и проявляются в следующих основных моментах.

Высокочастотность. Частота оптических колебаний на 3—5 по­рядков выше, чем в освоенном радиотехническом диапазоне, — это значит, что во столько же раз возрастает и пропускная спо­собность оптического канала передачи информации.

Острая фокусировка. Согласно дифракционной теории поток излучения принципиально может быть сфокусирован до пятна с поперечным линейным размером около К/2; таков же и минималь­ный шаг дискретности оптических воздействий. Это значит, что максимальная плотность записи оптической информации может достигать А/К², т. е. 10⁹... 10^ю бит/см².

Направленность. Угловая расходимость луча, обусловленная фундаментальными дифракционными пределами, а—К/А, где А — апертура излучателя. Вследствие малости К при практически реа­лизуемых значениях А удается снизить а до уровня десятков и единиц угловых секунд.

Развязка. Использование в качестве носителя информации электрически нейтральных фотонов обусловливает бесконтакт­ность оптической связи. Отсюда следуют идеальная электриче­ская развязка входа и выхода; однонаправленность потока ин­формации и отсутствие обратной реакции приемника на источник; помехозащищенность оптических каналов связи; скрытность пере­дачи информации по оптическому каналу связи.

Визуализация, Оптоэлектроника, охватывающая видимый диа­пазон электромагнитного спектра, позволяет преобразовывать ин­формацию, представленную в электрической форме, в зрительную, т. е. в форму, наиболее удобную для восприятия.

Фоточувствительность. Это свойство делает возможным вос­приятие образов, т. е. преобразование поля излучения в адекват­ное ему электрическое информационное воздействие (обычно в видеосигнал). При этом в отличие от человеческого глаза опто- электронный прибор может «видеть» предметы в любой требуе­мой области оптического спектра.

Пространственная модуляция. Электронейтральность фотонов обусловливает невзаимодействие (несмешиваемость) отдельных оптических потоков. Вследствие этого, в отличие от электрическо­го тока, поток фотонов может быть промодулирован не только во времени, но и в пространстве, что открывает огромные возможно­сти для параллельной обработки информации — непременного ус­ловия создания сверхпроизводительных вычислительных систем.

Специфика оптоэлектроники обусловливает и ,ряд недостатков, присущих оптоэлектронным приборам.

Неудовлетворительная энергетика. Коэффициент полезного действия преобразований вида Е->Е и Е-кЕ в лучших современ­ных приборах (лазеры, светодиоды, p-i-n-фотодиоды), как прави­ло, не превышает 10 ... 20 % - Поэтому если в устройстве осущест­вляются эти преобразования лишь дважды (на входе и на вы­ходе), как, например, в оптопарах или в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), то общий КПД падает до единиц процен­тов; введение каждого дополнительного акта преобразования ин­формационных сигналов из одной формы в другую ведет к умень­шению КПД еще на порядок или более. Низкое значение КПД вызывает рост энергопотребления, что недопустимо из-за ограни­ченных возможностей источников питания; затрудняет миниатю­ризацию, поскольку практически не удается отвести выделяющее­ся тепло; снижает эффективность и надежность большинства оп­тоэлектронных приборов.

Отметим, что в отдельных экспериментальных образцах лазе­ров, светодиодов, фотоприемников удается получить внутренний КПД, свойственный активной области полупроводниковой струк­туры, близким к 100%, что свидетельствует о принципиальной возможности преодоления данного недостатка.

Гибридность. Составляющие оптоэлектронное устройство от­дельные элементы и приборы, как правило, изготавливаются из различных материалов. Например, в оптопаре это арсенид галлия (излучатель), полимерный оптический клей, кремний (фотоприем­ник); в ВОЛС к этим материалам добавляется кварц (световод). Еще более «пестрая» картина в сложных оптоэлектронных систе­мах. Так, голографическое запоминающее устройство (ЗУ) вклю­чает гелий-неоновую смесь (лазер), стекло, кварц (согласующие оптические элементы), ниобат лития (модулятор, дефлектор), фо­тоэмульсию (регистрирующая пластинка), кремний (фотоприем­ник) .

Наличие разнородных материалов обусловливает: низкий об­щий КПД устройства из-за поглощения излучения в пассивных об­ластях структур, отражения и рассеяния на оптических границах; снижение надежности из-за различия коэффициентов температур­ного расширения материалов, разъюстировки при механических воздействиях, сложности общей герметизации устройства; техноло­гическую сложность и высокую стоимость.

Заметим, что в традиционной микроэлектронике эти недостатки предопределили доминирование монолитных интегральных микро­схем над гибридными.

Деградация. Здесь это понятие используется в широком смыс­ле как снижение эффективности оптоэлектронных приборов при воздействии температуры 0, проникающей радиации R, а также при долговременной работе Д. Принципиальная особенность опто­электронных преобразований и процессов распространения излуче­ния в веществе (обусловленная малостью длины волны света) сос­тоит в их исключительно высокой чувствительности к нарушениям оптической однородности материалов и даже к субмикронным включениям. К появлению таких дефектов и ведут 6-, Д- и Д-воз- действия. Практически для всех видов излучателей имеет место уменьшение мощности излучения при повышении температуры; у фотоприемников происходит возрастание темновых токов и уровня шумов. Так же проявляется воздействие проникающей радиации (быстрые электроны, протоны, а-частицы, нейтроны, у кванты), с той разницей, что возникающие нарушения необратимы. Степень деградации физических свойств оптоэлектронного прибора при длительной работе зависит от его технологического совершенства, однако всегда неизбежно помутнение оптических сред и ухудше­ние светопропускания на границах разнородных материалов.

Сопоставление перечисленных достоинств и недостатков, значи­мость первых и возможность преодоления (хотя бы частично) вто­рых позволяет сделать общий оптимистический вывод об огромных возможностях оптоэлектроники.

Разнообразие физических эффектов предопределило большое количество различных приборов оптоэлектроники. Ниже рассмот­рены основные из них.

Индикаторы — электрически управляемые приборы для систем визуального отображения информации. Они находят широчайшее применение, начиная от электронных часов и микрокалькуляторов, табло и приборных щитов и кончая дисплеями в системе человек— ЭВМ. Развитие индикаторной техники подошло к созданию плос­ких экранов телевизионного типа. Физическую основу приборов индикаторного типа составляют разные виды электролюминесцен­ции (для приборов с активным светящимся растром) и электро­оптические явления (для приборов с пассивным светоотражающим растром). В промышленности наиболее широко представлены жид­кокристаллические, полупроводниковые (светодиодные), вакуум­ные люминесцентные, газоразрядные индикаторы. Эти изделия вы­полняются в виде цифровых и цифро-буквенных индикаторов, многоразрядных монодисплеев, универсальных информационных плоских экранов, отображающих цифры, буквы, символы, графи­ки, а также подвижные двумерные картины.

Формирователи сигналов изображений (ФСИ) или формирова­тели видеосигналов (ФВС) — приборы, предназначенные для пре­образования образов (изображений) в адекватную им последова­тельность электрических сигналов. Основное применение эти при­боры находят в телевизионных передатчиках, а также в фототе­леграфии, при считывании информации на входе ЭВМ, в приборах контроля технологических процессов и т. п. Миниатюрные твердо­тельные ФСИ совместно с микропроцессорами используются при разработке систем искусственного зрения роботов, а в будущем и человека. Работа приборов базируется на физике фотоэлектриче­ских явлений Типичными представителями являются фоточувстви­тельные приборы с зарядовой связью (ФПЗС) — многоэлемент­ные интегральные фотоприемники со встроенным электронным са­москанированием, обеспечивающим последовательное считывание информации со всех фоточувствительных ячеек.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) — устройства и системы, основу которых составляет гибкий волоконно-оптический световод (в виде кабеля), сочлененный с излучателем на одном (передающем) конце и с фотоприемником — на другом (прием­ном). Они выполняют функции линий связи и передачи данных: это сверхкороткие линии (до 1 м) для обмена информацией в вы­соковольтной аппаратуре; короткие бортовые и внутриобъектовые ВОЛС (5... 1000 м); линии средней протяженности (1... 20 км), составляющие основу межмашинных интегральных сетей переда­чи данных и разветвленных внутригородских АТС; магистральные ВОЛС длиной в тысячи километров, в том числе меж- и транскон­тинентальные, а также подводные.

Физическую основу ВОЛС составляют процессы распростране­ния оптических сигналов по волоконному световоду, а также свето- генеранионные и фотоэлектрические явления в излучателе и при­емнике. Для технической реализации используются главным обра­зом сверхчистые кварцевые световоды, полупроводниковые гетеро- лазеры и светодиоды на соединениях А³В⁵, фотодиоды (лавинные и с рТ-/г-структурой) на основе кремния и соединений А³В⁵.

Оптопары или элементы электрической развязки, представляю­щие собой приборы, в которых светодиодный излучатель (входная цепь) связан с фотоприемником (выходная цепь) оптически и раз­вязан электрически. Оптопары широко используются в микроэлек­тронной и электротехнической аппаратуре для обеспечения элект­рической развязки при передаче информационных сигналов, бес­контактной коммутации сильноточных и высоковольтных цепей и создания перестраиваемых фотоприемников, в устройствах контро­ля и регулирования. В физике оптопар наиболее выпукло проявля­ются особенности преобразований E-+-L и L-+-E, их элементную ба­зу составляют преимущественно светодиоды на соединениях А³В⁵ и кремниевые фотодиоды, фоторезисторы, фототранзисторы, фото­тиристоры.

Солнечные фотопреобразователи — полупроводниковые фото­диоды, оптимизированные для прямого преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Строго говоря, их функцио­нальное назначение не соответствует данному выше в определении оптоэлектроники, тем не менее исторически сложилось так, что стало общепринятым относить солнечные батареи к оптоэлектрон- кым приборам. Эти приборы основаны на фотовольтаическом эф­фекте в полупроводниках. Определяющая направленность их кон­структивно-технологической реализации — создание большой фо­точувствительной площади, достижение высокого КПД и низкой стоимости. Основной материал фотодиодов для преобразования солнечной энергии — кремний, иногда арсенид галлия. Использо­вание тонкопленочной технологии на основе кремния (в поли­кристаллической или аморфной форме) или соединений А²В⁶ сти­мулируется низкой стоимостью.

Оптическая память основана на ЗУ, в которых на носитель записывается информация, представленная в оптической форме.

Высокая плотность записи обусловливает перспективность этих устройств в архивных ЗУ ЭВМ и информационно-поисковых сис­тем, к которым многократно обращается большое число поль­зователей. Дополнительные достоинства оптической памяти — это большой срок хранения информации, повышенная скорость информационного обмена, возможность записи аналоговой ин­формации и двумерных образов. Физической основой оптической памяти является тепловое воздействие на вещество лазерного лу­ча, иногда голографические эффекты. Проводятся исследования ЗУ с параллельной записью массивов информации на фотоплас­тинках в вице голограмм. Начато промышленное производство- оптических дисковых накопителей с последовательной (побито­вой) записью информации на поверхность вращающегося диска остросфокусированным лучом лазера.

Оптическая вычислительная техника — комплекс оптоэлект- ронных аппаратурных средств, позволяющих эффективно осу­ществлять математические и логические действия с информацией, представленной в оптической форме. Алгоритмическая основа это­го направления связана со способностью линейных оптических систем осуществлять некоторые аналоговые математические пре­образования (в частности, двумерное интегральное преобразова­ние Фурье и операцию свертки), а также параллельную обработ­ку больших массивов цифровой информации.

На этой основе проектируются оптические аналоговые и циф­ровые процессоры, но реальные успехи пока еще незначительны. Принципиальным конструктивно-технологическим достижением, - способным видоизменить оптическую вычислительную технику, является интегральная оптика, в рамках которой создаются при­боры и устройства на основе тонкопленочных плоских диэлектри­ческих волноводов.

Оптоэлектронные датчики — приборы, преобразующие внеш­ние физические воздействия: температуру, давление, влажность, ускорение, магнитное поле и другие, в электрические сигналы. Действие этих приборов основано на различных принципах. К датчикам относятся формирователи сигналов изображения и оп- топары с открытым оптическим каналом. Особенно интенсивное развитие этого направления связано с появлением волоконно-оп­тических датчиков, в которых внешние воздействия изменяют ха­рактеристики оптического сигнала, распространяющегося по во­локну. Большая протяженность волокна делает эти устройства исключительно чувствительными. Дополнительным и очень важ­ным достоинством волоконно-оптических датчиков является то, что чувствительный элемент (волокно) одновременно является и каналом передачи информации к месту ее обработки.

Прочие оптоэлектронные приборы, К ним следует отнести дис­кретные светодиоды, фотодиоды, фоторезисторы, модуляторы све­товых лучей и другие, не вошедшие в перечисленные выше раз­делы.