Фотоэлектрические приемники оптического излучения с внешним фотоэффектом: вакуумные, газонаполненные фотоэлементы, фотоэлектронные умножители

использовались фотоэлементы — приемники излучения, работающие на основе фотоэффекта и преобразующие энергию излучения в электрическую.

Простейшим фотоэлементом с внешним фотоэффектом является вакуумный фотоэлемент. Он представляет собой откачанный стеклянный баллон, внутренняя поверхность которого (за исключением окошка для доступа излучения) покрыта фоточувствительным слоем, служащим фотокатодом. В качестве анода обычно используется кольцо или сетка, помещаемая в центре баллона. Фотоэлемент включается в цепь батареи, э.д.с. которой выбирается такой, чтобы обеспечить фототок насыщения.. д.

Для увеличения интегральной чувствительности вакуумных фотоэлементов (фототок насыщения, приходящийся на 1 лм светового потока) баллон заполняется разреженным инертным газом (Аr или Ne при давлении»1,3¸13 Па). Фототок в таком элементе, называемом газонаполненным, усиливается вследствие ударной ионизации молекул газа фотоэлектронами. Интегральная чувствительность газонаполненных фотоэлементов (» 1 мА/лм) гораздо выше, чем для вакуумных (20—150 мкА/лм), но они обладают по сравнению с последними большей инерционностью (менее строгой пропорциональностью фототока интенсивности излучения), что приводит к ограничению области их применения.

Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, называемые полупроводниковыми фотоэлементами или фотосопротивлениями (фоторезисторами), обладают гораздо большей интегральной чувствительностью, чем вакуумные. Для их изготовления используются PbS, CdS, PbSe и некоторые другие полупроводники..

Кремниевые и другие вентильные фотоэлементы применяются для создания солнечных батарей, непосредственно преобразующих световую энергию в электрическую. Эти батареи уже в течение многих лет работают на космических спутниках и кораблях. К.п.д. этих батарей составляет»10% и, как показывают теоретические расчеты, может быть доведен до»22%, что открывает широкие перспективы их использования в качестве источников электроэнергии для бытовых и производственных нужд.

Рассмотренные виды фотоэффекта используются также в производстве для контроля, управления и автоматизации различных процессов, в военной технике для сигнализации и локации невидимым излучением, в технике звукового кино, в различных системах связи и т. д.

Основные характеристики фотоэлектрических приемников излучения; шумы фотоэлектрических приемников и их влияние на характеристики приёмников

Фоторезисторы представляют собой простейшие полупроводниковые структуры

с одним типом проводимости, у которых под действием падающего на них

оптического излучения происходит изменение проводимости вследствие

образования в них носителей заряда (электронов и дырок) и перехода

электронов из валентной зоны в зону проводимости (фоторезисторы с

собственной фотопроводимостью), из валентной зоны на примесный уровень

или из примесного уровня в зону проводимости (фоторезисторы с примесной

фотопроводимостью).

Диэлектрические зеркала и просветление оптики: принцип действия; практическое применение.

Диэлектри́ческое зе́ркало — зеркало, использующеся в оптических приборах, отражающие свойства которого формируются благодаря покрытию из нескольких чередующися тонких слоев из разных диэлектрических материалов. При надлежащем выборе материалов и толщин слоев можно создать оптические покрытия с требуемым отражением на выбранной длине волны. Диэлектрические зеркала могут обеспечивать очень большие коэффициенты отражения, (так называемые суперзеркала), которые обеспечивают отражение более 0.99999 падающего света.Такие зеркала также могут обеспечить хорошее отражение в широком диапазоне длин волн, например, во всем видимом диапазоне. Диэлектрические зеркала, благодаря развитой технологии, сделавшей их производство относительно недорогим, практически вытеснили в науке и технике зеркала с металлическим покрытием.Примерами использования диэлектрических зеркал являются резонаторы лазеров, тонкопленочные делитель пучка, интерферометры.

Принцип действия

Действие диэлектрического зеркала основано на интерференции световых лучей, отраженных от границ между слоями диэлектрического покрытия. Простейшие диэлектрические зеркала являются одномерным фотонным кристаллом, образованным чередующимися слоями с большим и меньшим показателем преломления (см. схему), т.е. являются Брэгговским отражателем. Толщины слоев выбираются таким образом, чтобы имела место конструктивная интерференция, т.е сложение, всех отраженных от границ структуры лучей. Для этого оптические толщины слоев (, см.рисунок) выбирают кратными, где n - показатель преломления слоя, d -его геометрическая толщина, - длина волны. Обычно, но не всегда, все слои имеют оптическую длину пути в четверть длины волны. Тот же принцип используется для создания многослойных просветляющих покрытий, в которых толщины слоев выбираются так, чтобы минимизировать, а не максимизировать отражение.