Optoelektronika to dziedzina techniki, która wykorzystuje specyficzne właściwości światła w celu pozyskiwania, gromadzenia, przesyłania, obróbki i prezentacji informacji. Optoelektronika zajmuje sie także konstrukcją i zastosowaniem urządzeń i aparatów do emisji i detekcji światła. Zastosowania obejmują różne dziedziny techniki, a także medycyny. Światło cechuje bardzo wysoka częstotliwość (kilkaset THz), zaś długości fal z obszaru widzialnego (VIS) znajdują się w zakresie od 380 nm do 780 nm. Ta akurat cecha przyczynia się do szybkości transferu (szerokość pasma).

Zadania optoelektroniki względem informacji (oraz przykłady):

1. pozyskiwanie - detektory fotoelektryczne

2. gromadzenie - laserowe czytniki CD,DVD, holograficznej pamięci

3. przesyłanie - technika światłowodowa, porty podczerwieni IrDA

4. obróbka - duża gałąź fotoniki związana z nieliniowością elementów optycznych np. bramki optyczne → komputery optyczne

5. prezentacja - prawie wszystko co wiąże się z wizualizacją w elektronice:

• ciekłokrystaliczne 7 segmentowe wyświetlacze

• wyświetlacze LCD

• monitory CRT

• matryce diod LED

• wyświetlacze plazmowe

Warto zaznaczyć, że optoelektronika skupia dziedziny nauk takie jak chemia, fizyka ciała stałego, oraz w niewielkim stopniu elektronikę w jej aspektach teoretycznych. Z optoelektroniką wiąże się też wykorzystanie promieniowana elektromagnetycznego w biomedycynie. Tą dziedziną zajmuje się optyka biomedyczna, stanowiąca dział inżynierii biomedycznej.

1. Pozyskiwanie - detektory fotoelektryczne

Czujnik (detektor) fotoelektryczny - czujnik reagujący na zmianę intensywności docierającego do niego strumienia światła. Może być wykorzystywane zarówno światło widzialne jak również podczerwone lub laserowe. W zależności od tego, na jakim elemencie oparta jest budowa czujnika, inna wielkość elektryczna jest zmieniana:

• jeśli czujnik zbudowano w oparciu o fototranzystor - zmienia się napięcie,

• jeśli fotorezystor - zmienia się oporność,

• jeśli fotodioda - natężenie prądu.

Do najczęstszych zastosowań należy detekcja umieszczenia ciała obcego w pewnym obszarze. W tym układzie z czujnikiem związane jest źródło światła (częstokroć zintegrowane w jednej obudowie) będące nadajnikiem. Jeśli jakikolwiek obiekt znajdzie się na drodze optycznej między nadajnikiem a odbiornikiem, następuje zmiana natężenia światła, która może być wykryta. W zależności od budowy ścieżki optycznej, strumień światła zostaje przerwany, odbity lub rozproszony.

Często jako nadajniki stosowane są synchroniczne diody pracujące w podczerwieni, dzięki czemu sygnał wyjściowy jest w dużej mierze niezależny od oświetlenia zewnętrznego, ponieważ światło widzialne łatwo jest odfiltrować. W trudnych warunkach chętnie stosuje się czujniki odbiciowe lub bariery świetlne pracujące ze światłem czerwonym, emitowane przez diodę świetlną, ponieważ łatwo zauważyć taki strumień światła i punkt, w który ono pada.

2. Gromadzenie - laserowe czytniki CD, DVD, holograficznej pamięci.

Płyta kompaktowa (ang. Compact Disc, CD-ROM - Compact Disc - Read Only Memory) — poliwęglanowy krążek z zakodowaną cyfrowo informacją do bezkontaktowego odczytu światłem lasera optycznego. Zaprojektowany w celu nagrywania i przechowywania dźwięku, przy użyciu kodowania PCM, który dzisiaj jest tylko jednym ze standardów cyfrowego zapisu dźwięku. Taką płytę nazywa się CD-Audio. Dzięki dużej jak na swoje czasy pojemności, niezawodności i niskiej cenie, dysk kompaktowy stał się najpopularniejszym medium do zapisywania danych. Standardowa płyta CD ma średnicę 120 mm i jest w stanie pomieścić 700 MB danych lub 80 minut dźwięku.

DVD (Digital Video Disc lub Digital Versatile Disc) - standard zapisu danych na optycznym nośniku danych, podobnym do CD-ROM (te same wymiary: 12 lub 8 cm) lecz o większej pojemności uzyskanej dzięki zwiększeniu gęstości zapisu. Płyty DVD dzielą się na przeznaczone tylko do odczytu DVD-ROM oraz umożliwiające zapis na płycie DVD-R, DVD-R DL, DVD-RW, DVD+R, DVD+R DL, DVD+RW, DVD-RAM.

Holografia (z gr. holos = całość, grapho = piszę) - dział optyki zajmujący się technikami uzyskiwania obrazów przestrzennych (trójwymiarowych) metodą rekonstrukcji fali (głównie światła, ale też np. fal akustycznych). Przez rekonstrukcję fali rozumie się odtworzenie w pewnym obszarze przestrzeni zarówno jej kierunku ruchu, amplitudy, częstotliwości jak i fazy.

3. Przesyłanie - technika światłowodowa, porty podczerwieni IrDA.

Światłowód - przezroczyste włókno (szklane lub wykonane z tworzyw sztucznych), w którym odbywa się propagacja światła. Aby wyeliminować - lub, przynajmniej, znacząco ograniczyć - wypromieniowanie światła przez boczne powierzchnie światłowodu, stosuje się odpowiednio dobrany poprzeczny gradient współczynnika załamania światła. W najprostszym przypadku, gradient ten realizowany jest skokowo - wewnątrz światłowodu współczynnik załamania ma wartość wyższą, niż na zewnątrz; utrzymanie promieni światła w obrębie takiego światłowodu zachodzi na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia. W przypadku, gdy współczynnik załamania maleje z odległością od osi światłowodu w sposób ciągły, mówimy o światłowodach gradientowych.

IrDA (ang. Infrared Data Association) - Celem powstania było stworzenie i kontrolowanie międzynarodowych standardów transmisji danych w zakresie podczerwieni. Grupa ta opracowała firmowy system bezprzewodowej transmisji danych cyfrowych z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego. Jego elementy przeznaczone są przede wszystkim do tworzenia sieci tymczasowych, w których znajdują się komputery przenośne (laptopy, palmtopy).

Standard ten charakteryzuje się:

• prostą i tanią implementacją,

• małym poborem mocy,

• połączeniami bezpośrednimi typu punkt-punkt,

• wydajnym i pewnym transferem danych.

Podstawowe usługi, wymienione w opisie systemu obejmują:

• przesył plików między komputerami,

• drukowanie,

• dostęp do zasobów sieci przewodowej,

• transmisja danych i mowy między komputerem a telefonem komórkowym,

• sterowanie urządzeniami telekomunikacyjnymi.

Technologia IrDA wykorzystuje skupioną wiązkę światła w paśmie podczerwonym. Warunkiem zastosowania IrDA jest posiadanie co najmniej dwóch urządzeń, pomiędzy którymi nie ma niczego, co by utrudniało ich wzajemną widoczność.

4. obróbka - duża gałąź fotoniki związana z nieliniowością elementów optycznych np. bramki optyczne → komputery optyczne

Fotonika to interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki, łącząca dokonania optyki, elektroniki i informatyki w celu opracowywania technik i urządzeń wykorzystujących promieniowanie elektromagnetyczne (oprócz radiowego) do przenoszenia i przetwarzania informacji.

W pewnym sensie można powiedzieć, że fotonika jest rozwinięciem elektroniki z zastosowaniem fotonów zamiast elektronów. Fotonika jest w dużym stopniu tożsama z optoelektroniką, aczkolwiek fotonika nie ogranicza się tylko do styku elektroniki z optyką, lecz zajmuje się wszystkim co ma związek z fotonami i przetwarzaniem informacji.

W szczególności, w obszarze fotoniki leży:

• opracowywanie technik gromadzenia i przetwarzania obrazu

• konstruowanie urządzeń pomiarowych wykorzystujących promieniowanie elektromagnetyczne

• opracowywanie technik gromadzenia informacji z użyciem promieniowania elektromagnetycznego.

• badania nad optycznymi zamiennikami elementów elektronicznych, które docelowo mogą doprowadzić do budowy komputera kwantowego.

CDN……

---