Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Полупроводниковые источники оптического излучения - излучающие диоды (ИД) ближнего инфракрасного диапазона длин волн широко применяюіся в современных оптико-электронных приборах (ОЭП). Их достоинствами являются: малые габариты и масса, высокий КПД преобразования электрической энергии в оптическое излучение, механическая прочность, простота осуществления модуляции, большой ресурс работы, высокое быстродействие, малая потребляемая мощность, низкая величина питающего напряжения и существенно меньшая, по сравнению с полупроводниковыми лазерами, стоимость. Излучение ИД, в отличие от лазерного излучения, не относится к опасным и вредным факторам.
ИД - это техническое устройство, в котором осуществляется не только генерация оптического излучения, но и перераспределение его в пространстве. При конструировании ИД принимаются меры, обеспечивающие формирование определенной диаграммы направленности излучения (встроенный отражатель, линза и т. п.) , однако во многих случаях используется дополнительная оптическая система.
На базе ИД разработаны и разрабатываются осветители для ночных наблюдательных приборов и считывателей штриховых кодов; линии передачи информации (наиболее известны пульты дистанционного управления теле-, видео-, радиоаппаратуры); аппаратура для индикации препятствий, локации, контроля положения объектов, дистанционного управления, охраны и другие приборы и системы.
В результате конверсии на предприятиях оптической отрасли высвобождены значительные производственные мощности, на кото-
рых может быть организовано производство новых ОЭП бытового и народнохозяйственного назначения с применением ИД.
Предприятиями России серийно выпускается большое количество излучающих диодов разных типов, но в настоящее время условия для разработки новых ИД неблагоприятны из-за отсутствия надлежащего финансирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, поэтому целесообразно использовать п новых ОЭП существующие ИД.
Как правило, отечественные ИД разрабатывались по частным техническим заданиям для применения в конкретных изделиях, поэтому для рационального выбора ИД и расчетов новых приборов недостаточно информации, содержащейся в технической документации и другой литературе.
В связи с этим актуально получение более подробных сведений о параметрах существующих ИД и оптических систем с ИД, а также рассмотрение особенностей использования этих изделий в новых ОЭП, разрабатываемых на предприятиях оптической отрасли.
Цель диссертационной работы состояла в исследовании особенностей ИД как источников излучения и разработке новых ОЭП с их применением.
Задачи исследования:
систематизация сведений о параметрах и характеристиках отечественных ИД и оптических системах для формирования излучения диодов;
определение перспективных направлений применения ИД в оптическом приборостроении;
разработка аппаратуры для исследования ИД и выбор методики исследования;
- экспериментальное исследование обратом 11Д и ошпческнх
систем для формирования тлучения ИД;
математическая аппроксимация полученных результатов;
разработка математической модели ИД как источника оптического излучения;
разработка методики выбора и расчета оптических систем;
разработка вариантов построения, функциональных схем, макетирование и исследование новых ОЭП с применением ИД: осветителя для ночного наблюдательного прибора, оптоэлектронного анализатора кода, малогабаритного локатора-дальномера и специальной линии передачи информации.
Методы исследования. При решении поставленных задач были выполнены экспериментальные исследования, результаты которых обработаны с использованием вычислительной техники; опробован метод математической модели технического устройства; при разработке ОЭП применены методы анализа и синтеза технических систем. Расчеты поляризационной оптической системы выполнены с использованием матричного метода Мюллера.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Получены и обобщены основные характеристики большого количества новых серийных и опытных образцов ИД, разработанных в России.
-
Разработана модель ИД как источника оптического излучения.
-
Разработана методика выбора и построения оптических систем для формирования излучения ИД.
-
Разработаны обоснованные рекомендации по увеличению эффективности применения ИД в новых оптико-электронных приборах.
Практическая значимость и внедрение результатов работы состоит в решении актуальных технических задач разработки изделий бытового и народнохозяйственного назначения.
Разработанный на основе результатов работы осветитель для ночного наблюдательного прибора имеет характеристики лучше, чем у аналогов; на базе технических решений, запатентованных автором диссертационной работы, разрабатывается документация на новое изделие - оптоэлектронныи анализатор кода; на основе предложенных схем и расчетов изготовлены и испытаны опытные образцы малогабаритного локатора-дальномера, имеющие преимущества по сравнению с аналогами; рекомендации по построению специальной линии передачи информации использованы в научно-техническом отчете.
Результаты исследований могут быть также использованы на предприятиях, разрабатывающих оптико-электронные приборы и системы.
Апробация работы производилась путем обсуждения основных положений с ведущими специалистами АО "Красногорский завод им.С.А.Зверева" и МГУГиК.
Публикации. Основные результаты изложены в научно-технической статье. Получены патент на изобретение и свидетельство на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложений. Основная часть работы изложена на 119 страницах. Работа содержит 35 рисунков, 7 таблиц, список литературы включает 34 наименования.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Аппаратура, методики и результаты экспериментальных исследований ИД и оптических систем для формирования их излучения.
-
Моделі, ИД как источника оптического излучения, котрая была использована в дальнейшей работе.
-
Разработанные с учетом результатов исследовании рекомендации по разработке новых оптико-электронных приборов с применением ИД, имеющих параметры лучше, чем у аналогов.
