Приборы СВЧ и оптического диапазона

Виды приборов СВЧ. Клистрон

В приборах, которые работают в диапазоне сверхвысоких частот, устранение влияния реактивностей достигается за счет того, что прибор является единым целым с колебательной системой. Данная особенность делает необходимым рассмотрение характеристик и принципа работы СВЧ прибора с учетом свойств колебательной системы и нагрузки, которая связана с ней. Окончательное время пролета электронов в межэлектродном пространстве, которое гораздо большем, чем период сверхвысоких колебаний, используется в приборах сверхвысоких частот для формирования модулированного электронного потока, а также для обеспечения взаимодействия сформированного потока с высокочастотным полем. Как правило, формирование потоков происходит в результате модуляции электронов по скорости. Процессы модуляции по скорости, передача энергии высокочастотному полю и модуляция по плотности могут происходить разновременно на определенных участках пространства или одновременно на всем протяжении активной части прибора, в зависимости от этого приборы сверхвысоких частот делятся на:

1. Приборы типа ламп бегущей волны. В данных приборах процессы передачи энергии высокочастотному полю, а также модуляции по плотности и скорости осуществляются одновременно на всем протяжении активного участка прибора.
2. Приборы клисторного типа. В данных приборах процессы передачи энергии высокочастотному полю, а также модуляции по плотности и скорости осуществляются разновременно на определенных участках пространства.

Основные физические процессы, происходящие в вышеперечисленных приборах, одинаковы. Между группами приборов сверхвысоких частот нет резкой разницы, поэтому они могут рассматриваться на основе общих представлений, вне зависимости от того, происходят ли процессы в них одновременно или разновременно. Наиболее четко перечисленные процессы проявляются в приборах с дискретным (прерывистым) взаимодействием электронного потока с переменными электрическими полями резонаторов-клистронах. Простая модель данного прибора, которая изображена на рисунке ниже, представляет собой последовательно расположенные: Автор24 — интернет-биржа студенческих работ электронную пушку, модулятор, пространство дрейфа, коллектор, а также устройство для отбора энергии.

Рисунок 1. СВЧ прибор.

Здесь: 1 — катод; 2 — модулятор; 3 — пространство дрейфа; 4 — коллектор; 5 — электронный луч.

Приборы оптического диапазона

Разработка оптоэлектронных приборов основана на достижениях в таких науках, как оптика, физика твердого тела, квантовая и полупроводниковая электроника. Подавляющее большинство оптоэлектронных приборов способно функционировать в диапазоне электромагнитных волн, длина которых находится в диапазон от 0,5 до 1,5 мкм. Преимуществами приборов оптического диапазона относительно полупроводниковых и вакуумных устройств являются свойства, которые приобретаются за счет использования оптического излучения для отображения, обработки, хранения и передачи данных. Данное преимущество обусловлено электрической нейтральностью квантов оптического излучения - фотонов. Благодаря этой нейтральности обеспечивается высокая степень помехоустойчивости, двойная модуляция излучения, гальваническая развязка, а также обработка больших массивов информации.

Основными материалами, используемыми для изготовления оптоэлектронных приборов являются полупроводниковые соединения и твердые растворы на их основе. Многие оптоэлектронные приборы изготавливаются из отдельных элементов, среди которых самыми распространенными являются:

1. Интегрально-оптические элементы (интегральнооптические фильтры и зеркала).
2. Источники некогерентного (индикаторы, светодиоды) и когерентного излучения (полупроводниковые лазеры).
3. Волоконно-оптические элементы (жгуты, фоконы и т. д.).
4. Пассивные и активные оптические среды.
5. Оптические элементы (призмы, зеркала, линзы, поляризаторы, призмы и т.п.)
6. Приемники оптического излучения (фототранзисторы, фоторезисторы, фотодиоды и т.п.).

По функциональному назначению оптоэлектронные приборы делятся на:

1. Приборы оптической записи информации.
2. Дефлекторы (управление направлением распространения оптического излучения).
3. Оптические процессоры.
4. Модуляторы (управление поляризацией, фазой и амплитудой).
5. Волоконно-оптические датчики (измерение линейного ускорения, давления, температуры, скорости вращения и других параметров).
6. Индикаторы на жидких кристаллах.
7. Оптроны (используются для гальванической развязки).
8. Волоконно-оптические линии связи.
9. Многоэлементные фотоприемники.