ОПТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H03B17/00 G01J11/00 

Описание патента на изобретение RU2365027C1

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к устройствам для преобразования импульсного оптического излучения в импульсный электрический сигнал. Оно может быть использовано для регистрации оптического излучения, а также для построения углоизмерительных устройств.

Известен оптоэлектрический преобразователь, представляющий собой полупроводниковый фотоприемник, работающий на внутреннем фотоэффекте [И.Д.Анисимова, И.М.Викулин, Ф.А.Заитов, Ш.Д.Курмашев. Полупроводниковые фотоприемники: Ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра. - М.: Радио и связь, 1984. - 216 с., ил.].

Однако полупроводниковый фотоприемник не обладает характерной зависимостью амплитуды сигнала от угла падения, позволяющей построить датчик углового положения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является оптоэлектронное устройство для генерации ультракоротких электрических импульсов, регистрации формы и измерения мощности импульсов оптического излучения, состоящее из источника света, преобразователя света в электрический сигнал, выполненного в виде проводящей углеродной пленки, обладающей свойством оптического выпрямления и представляющей собой кристаллиты графита, базовые плоскости которых ориентированы перпендикулярно подложке, и двух параллельных электродов, расположенных на поверхности преобразователя света по разные стороны от области, освещаемой источником оптического излучения, и имеющих с ним электрический контакт [Патент №2273946 от 10.04.2006, Бюл. №10]. При этом основными структурными элементами такой пленки являются кристаллиты графита, состоящие из нескольких (примерно от 5 до 50) параллельных хорошо упорядоченных атомных слоев. Толщина кристаллитов находится в пределах от 2 до 20 нм, при размерах в других измерениях около 1-3 микрометров. Все кристаллиты имеют преимущественную ориентацию атомных слоев в направлении нормали к поверхности подложки.

Пучок импульсного оптического излучения попадает на преобразователь света. При этом угол падения пучка света на поверхность пленки отличен от нуля. Импульсное оптическое излучение наводит статическую нелинейную поляризацию. В результате этого между электродами возникает разность потенциалов, изменение которой со временем по форме и длительности повторяет импульс оптического излучения.

Однако такое устройство обладает низкой стойкостью к механическим воздействиям. Кроме того, монотонное возрастание амплитуды оптоэлектрического сигнала наблюдается в ограниченном диапазоне углов падения α (от -45° до +45°).

Задача изобретения - получение простого и недорогого оптоэлектрического преобразователя, амплитуда сигнала которого зависит от пространственной ориентации последнего, стойкого к механическим и оптическим воздействиям, а также увеличение диапазона углов α, при котором наблюдается монотонное возрастание амплитуды оптоэлектрического сигнала.

Поставленная задача решается тем, что проводящая пленка оптоэлектрического преобразователя выполнена в виде толстопленочного резистора на основе серебра и палладия.

Техническим результатом является получение оптоэлектрического преобразователя, стойкого к механическим и оптическим воздействиям.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает общий вид оптоэлектрического преобразователя. 1 - диэлектрическая подложка, 2 - проводящая резистивная пленка, 3 - электроды.

Фиг.2 показывает зависимость амплитуды оптоэлектрического сигнала U, возникающего между электродами, от угла падения α луча лазера на резистивную пленку, при расположении электродов перпендикулярно плоскости падения.

Фиг.3 показывает зависимость амплитуды оптоэлектрического сигнала U, возникающего между электродами, от угла вращения β резистивной пленки с электродами вокруг своей нормали, при угле падения α=45°, при этом угол β=0 (180°), когда электроды расположены перпендикулярно плоскости падения, а при β=90 (270°) электроды расположены параллельно плоскости падения.

Раскрытие изобретения

Оптоэлектрический преобразователь состоит из подложки 1, проводящей резистивной пленки 2 и двух проводящих параллельных электродов 3, имеющих электрический контакт с поверхностью пленки (фиг.1). Подложка 1 изготавливается из материала, имеющего хорошую адгезию и существенно более низкую электропроводность по сравнению с материалом пленки (диэлектрик). В качестве подложки может использоваться ситалл, высокоглиноземистая и бериллиевая керамика, стекло, поликор, полиимид, металлы, покрытые диэлектрической пленкой и др. Электроды 3 могут быть выполнены из любого хорошо проводящего материала, например из меди, серебра, алюминия и т.д. Электроды желательно располагать под резистивной пленкой для исключения попадания на них оптического излучения. Резистивная пленка изготавливается путем термообработки на воздухе (при температуре 500-700°С) резистивной пасты на основе серебра и палладия. Состав пасты может быть, например, следующим: окись серебра (AgO2) - 36 весовых частей (в.ч.), палладий (Pd) - 15,3 в.ч., стекло СЦ-273 - 48,7 в.ч., органическая связка - 25 в.ч.

Оптоэлектрический преобразователь работает следующим образом. Пучок импульсного оптического излучения (см. фиг.1) попадает на проводящую резистивную пленку 2 по данному изобретению, и импульсное оптическое излучение наводит импульсную разность потенциалов между электродами 3, расположенными на подложке 2 под резистивной пленкой.

На фиг.2 представлена зависимость электрического сигнала (U), возникающего между электродами, от угла падения α. Полярность электрического сигнала меняется с изменением знака угла α, а при нормальном падении (α=0) сигнал полностью отсутствует. При этом достигается монотонное возрастание амплитуды сигнала в диапазоне углов α от 60° до -60°.

На фиг.3 представлена зависимость электрического сигнала от угла поворота плоскости фотоприемника β с электродами относительно нормали к этой поверхности при фиксированном значении угла α=45°. Углы β=0 и 180° соответствуют положению сторон фотоприемника с нанесенными на него электродами перпендикулярно к плоскости падения (плоскости чертежа). Из фиг.3 видно, что вращение пластины с электродами вокруг нормальной оси приводит к косинусоидальному изменению амплитудного значения оптоэлектрического сигнала. Когда электроды расположены в плоскостях, параллельных плоскости падения (β=90°, 270°), амплитуда оптоэлектрического сигнала принимает нулевое значение.

Выполнение оптоэлектрического преобразователя со светоприемной частью из резистивной пленки на основе серебра и палладия позволяет добиться большей механической и оптической прочности светоприемной части преобразователя, при этом стоимость преобразователя снижается. Технология получения толстопленочных резисторов разработана и хорошо известна, поэтому стоимость таких элементов небольшая. Резисторы получают с использованием термообработки на открытом воздухе, следовательно, они выдерживают воздействие высоких температур. После термообработки резистивная пленка становится достаточно прочной и может сохранять свои параметры при механическом воздействии и облучении мощным оптическим излучением. Такой оптоэлектрический преобразователь может быть использован для регистрации оптических импульсов и построения углоизмерительных и навигационных систем.

Таким образом, выполнение проводящей пленки оптоэлектрического преобразователя в виде толстопленочного резистора на основе серебра и палладия позволяет получить простой и недорогой оптоэлектрический преобразователь, стойкий к механическим и оптическим воздействиям, а также увеличить диапазон углов падения α, при котором наблюдается монотонное возрастание амплитуды оптоэлектрического сигнала.

Похожие патенты RU2365027C1

название год авторы номер документа
ФОТОПРИЕМНИК 2007
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Зонов Руслан Геннадьевич
  • Образцов Александр Николаевич
  • Стяпшин Василий Михайлович
RU2351904C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА ЦИРКУЛЯРНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2010
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Александров Владимир Алексеевич
  • Саушин Александр Сергеевич
RU2452924C1
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ АНАЛИЗАТОР ПОЛЯРИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2011
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Стяпшин Василий Михайлович
RU2477457C1
ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО 2004
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Образцов Александр Николаевич
  • Зонов Руслан Геннадьевич
  • Свирко Юрий Петрович
RU2273946C2
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК УГЛА 2004
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Образцов Александр Николаевич
  • Свирко Юрий Петрович
  • Зонов Руслан Геннадиевич
RU2320960C2
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ 2007
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Зонов Руслан Геннадьевич
  • Могилёва Татьяна Николаевна
  • Стяпшин Василий Михайлович
RU2357207C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ СЕРЕБРО-ПАЛЛАДИЕВОЙ РЕЗИСТИВНОЙ ПЛЕНКИ 2013
  • Стяпшин Василий Михайлович
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Зонов Руслан Геннадьевич
  • Саушин Александр Сергеевич
RU2558599C2
Быстродействующий фотодетектор 2019
  • Бочаров Алексей Юрьевич
  • Исмагилов Ринат Рамилович
  • Образцов Александр Николаевич
  • Образцов Петр Александрович
RU2699930C1
ПРИЕМНИК ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2008
  • Александров Владимир Алексеевич
RU2367915C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ НАНОКОМПОЗИТНОЙ ПЛЁНКИ НА ОСНОВЕ СЕЛЕНИДА МЕДИ 2020
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Когай Владимир Ян-Сунович
  • Стяпшин Василий Михайлович
  • Могилева Татьяна Николаевна
RU2758150C1

Реферат патента 2009 года ОПТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к устройствам для преобразования импульсного оптического излучения в импульсный электрический сигнал. Оно может быть использовано для регистрации оптического излучения, а также для построения углоизмерительных устройств. Оптоэлектрический преобразователь состоит из подложки, проводящей пленки и двух проводящих параллельных электродов, имеющих электрический контакт с поверхностью пленки. Отличительной особенностью является то, что проводящая пленка оптоэлектрического преобразователя выполнена в виде толстопленочного резистора на основе серебра и палладия. Технический результат - повышение стойкости преобразователя к механическим и оптическим воздействиям. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 365 027 C1

Оптоэлектрический преобразователь, состоящий из проводящей пленки, нанесенной на подложке с электропроводностью существенно более низкой, чем электропроводность материала указанной пленки, и двух электродов, имеющих с указанной пленкой электрический контакт, отличающийся тем, что проводящая пленка выполнена в виде толстопленочного резистора на основе серебра и палладия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2365027C1

ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО 2004
  • Михеев Геннадий Михайлович
  • Образцов Александр Николаевич
  • Зонов Руслан Геннадьевич
  • Свирко Юрий Петрович
RU2273946C2
RU 2004123767 A1, 20.01.2006
US 6239453 D1, 29.05.2001
US 2005110010 A1, 26.05.2005
WO 2004013915 A1, 12.02.2004
Стакан 1983
  • Власова Надежда Анатольевна
  • Власов Владимир Александрович
  • Ильянова Ольга Анатольевна
  • Ильянов Александр Никифорович
  • Уваров Анатолий Яковлевич
SU1253614A1

RU 2 365 027 C1

Авторы

Михеев Геннадий Михайлович

Зонов Руслан Геннадьевич

Александров Владимир Алексеевич

Русских Людмила Михайловна

Даты

2009-08-20Публикация

2007-11-19Подача