книги / Твёрдотельная фотоэлектроника. Физические основы-1
.pdfпри 10-3 лк); возможность корректировки цвета; оперативность, простота и низкая стоимость технологического процесса — все это сделало видеокамеры привлекательными не только для любителей, но и для профессионалов. Отече ственное телевидение практически перешло на съемки видеокамерами.
Твердотельные преобразователи изображений состоят из отдельных фоточувствительных площадок — пикселов, поэтому они дискретизируют изображе ние по площади. Как видим, структура твердотельных преобразователей (фо томатриц) уже готова к передаче сигналов пространственного изображения в цифре. Современные высокие технологии позволяют вести наступление цифро вым видеокамерам на аналоговые, а цифровым фотоаппаратам — на пленочные.
Переход на цифровое теле- (и радио-) вещание обеспечивает минимум по терь в качестве передаваемого изображения и звука. Получение сигналов изоб ражения при съемке непосредственно в цифровой форме отвечает такому на правлению развития. Отбор кадров сразу при съемке, хранение информации и ее просмотр электронными средствами, компьютерная обработка, передача по интернету — все эти возможности предоставляет цифровая форма изображе ния.
Требуемое от твердотельных преобразователей для цифровых видеокамер число пикселов диктуется существующими стандартами на форматы изобра жения, согласованные с бытовыми телевизионными приемниками. Наиболее распространенные форматы 640 х 480 и 756 х 576. Перемножьте — и вы по лучите порядка (Зч-4) 105 элементов разложения. На дисплеях ЭВМ воз можно воспроизвести значительно большие форматы, например 1024 х 768, 2048 х 1535 и соответственно получить ~(0,8ч-3,2) 106 пикселов. Реализо вана мечта 80-90-хгодов, фактически получено телевидение высокой четкости. И разработчики фотоматриц стремятся не отставать. В «народной» цифровой видеокамере используются ПЗС с 0,8 мегапикселами, а камеры более высокой ценовой категории содержат преобразователи изображений с общим числом пикселов ~Зч-4 миллиона.
Фотокамеры значительно требовательнее к числу элементов в фотоматри це. Разрешение сильно различается для различных типов фотоаппаратуры и применяемой фотопленки. Здесь примем это разрешение равным 504-150 линий/мм. Такое разрешение обеспечивает серийная оптика ведущих производи телей при использовании качественной фотопленки с чувствительностью по рядка 100 ISO. Поэтому понятно: чтобы составить конкуренцию самой рас пространенной фотопленке малого формата № 135 (36 х 24 мм2), фотоматрица должна иметь очень большое число пикселов:
36 24 (50Ч-150)2 » (2,24-20) 106
Сегодня классики фотоаппаратуры — фирмы Canon, Nikon, а также Fuji вы пускают аппараты с 6ч-12 мегапикселами (формат матриц порядка 3000 х 2000, 4200 х 3000). А фирма Kodak предлагает аппарат с 22 мегапикселами!
Кто знаком с цифровой видеотехникой, знает, что есть разночтение в опре делении пиксела для дисплея и фотоматрицы. И дело здесь в цвете. Пиксел дисплея — это элемент геометрического разложения. Он содержит три-четыре цветовых точки (расположенных обычно треугольником или квадратом). Пик сел матрицы, как указывалось, это одна площадка, стало быть, обычно одна цветовая точка. Поэтому обычно считается, что число геометрических элемен тов разложения матрицы в полтора-два раза ниже числа их площадок-пикселов. Но меньше не в три-четыре раза, а в \/ЗТ 4 = 1,5 ч-2 раза. Потому что «цвет ные» пикселы также можно расположить не в линейку, а треугольником (квад ратом) и они участвуют в геометрическом разложении по двум осям — по вертикали и горизонтали.
Конечно, существуют проблемы роста: нужно уменьшать стоимость цифро вых камер и прежде всего твердотельных преобразователей (ведь это сверх большие интегральные микросхемы с большой фоточувствительной площадью и с 8 -г24 мегапикселами!), уменьшать расплывание изображения при сильных засветках, увеличивать скорости передачи кадра в микросхему хранения — Flash-память, снижать потребление. Важней задачей является также дальней шее увеличение динамического диапазона.
1.5.2. Техническое зрение: системы дневного, ночного и теплового ви дения. В зависимости от источника, формирующего изображение — Солнце, Луна, звезды, собственное и отраженное тепловое излучение тел — различают системы дневного, ночного и теплового видения. Рассмотренные в предыдущем разделе видеокамеры — это фактически и есть технические системы дневного зрения. В различном конструктивном исполнении они находят широкое приме нение как средства наблюдения.
В системах ночного видения до настоящего времени прочно удерживаются вакуумные ЭОП, в том числе состыкованные с высокочувствительными крем ниевыми ПЗС-матрицами. Но их монополию уже нарушили фотодиодные мат рицы на основе гетероструктур InGaAs/InP. И дело не только в известных преимуществах твердотельных приборов перед вакуумными. Как уже указы валось на «Страницах истории», спектр таких матриц лучше согласован со спектром излучения звездного неба в безоблачную и безлунную ночь, что поз воляет им регистрировать примерно в 50 раз больше фотонов, чем ЭОП с типо вым GaAs — фотокатодом. Отметим, что американские специалисты включили работы по матрицам для ночного видения в перечень важнейших работ по фотоэлектронике.
Особое значение во всех технически развитых странах придается развитию тепловидения. Тепловизоры превосходят приборы ночного видения по дально сти действия, менее критичны к погодным условиям. И если глаз может видеть либо в дневных либо в сумеречных условиях, то тепловизор дал человеку принципиально новую возможность видеть то, что не может видеть его глаз — тепловое излучение, видеть практически в полной темноте.
В первых поколениях тепловизоров применялись одноэлементные ИК-ФП (и соответствующие сканеры), в последующих — однорядные, затем многоряд ные линейки (сканирующие матрицы) И, наконец, были разработаны «смотря щие» матрицы, перекрывающие сразу всю площадь кадра. Увеличение числа элементов — это не только упрощение механического сканера вплоть до пол ного отказа от него при применении «смотрящих» матриц (в последнем случае говорят о замене механического сканирования электронным). Увеличение чис ла элементов — это еще и увеличение времени, в течение которого элемент матрицы «смотрит» на один элемент изображения, и, следовательно, имеет возможность принять большее число фотонов. В идеале в «смотрящей» матри це ее элемент «смотрит» максимально возможное время — все заданное время кадра. К сожалению, в оптимальном для тепловидения спектральном диапа зоне 8ч-14 мкм при высоком квантовом выходе фотоприемника идеал еще не достигнут: слишком велик фоновый ток, генерированный тепловым потоком, электрическая емкость ячейки переполняется, она не реализует предоставлен ную возможность — не может копить в течение всего времени кадра. По ука занной причине «смотрящие» матрицы не вытеснили сканирующих, в тепловизионных системах находят применение оба типа матриц. И увеличение времени накопления — одна из центральных задач разработчиков таких матриц.
Во второй половине 1990-х годов были разработаны тепловизоры телевизи онного формата с температурным разрешением до сотых долей градуса. Раз работка усовершенствованных (в том числе многоспектральных) матриц для тепловизоров и других систем технического зрения является одним из основ ных, если не основным направлением фотоэлектроники.
Следующий подраздел целиком посвящен одному из типов систем техниче ского зрения, «рассматривающих» Землю с летательных аппаратов.
1.5.3. Дистанционное зондирование Земли. Эти системы родственны дру гим системам технического зрения по своей целевой функции — формировать сигналы изображения. Появление твердотельных преобразователей изображе ния полностью изменило технический облик рассматриваемых систем. Полет летательного аппарата — самолета, спутника — обеспечивает развертку в одном направлении, так что для зондирования можно применять не только смотря щие матрицы, но и сканирующие матрицы в режиме ВЗН (см. подраздел 1.3.1). Так, в восьмидесятых годах были разработаны космические системы дистанци онного зондирования Земли на основе кремниевых сканирующих ВЗН-матриц. Они имели 128 шагов накопления (128 линеек), а число элементов разложе ния в строке (число ячеек в линейке) составляло несколько тысяч. Впечатляет разрешающая способность подобного класса систем — порядка 0,84-1,5 м: со спутника можно различить на земле человека!
Ведутся работы по повышению разрешения до десятой метра. Конечно, при разрешении порядка 1 м даже при большом числе элементов в строке
~ 3000 4-5000 полоса обзора ограничена:
1м (30004-5000) = 34-5 км.
Поэтому существуют и другие системы: за счет снижения разрешения получа ют полосы обзора 30 км, 100 км и даже 2000 км, так что со спутника можно сканировать едва ли не целый континент.
Масштабны применения систем дистанционного зондирования Земли: это исследование ее природных ресурсов и картография, метеорология и сельское хозяйство, выявление чрезвычайных ситуаций — пожаров, наводнений и техно генных катастроф. Использование фоточувствительных приборов в различных спектральных диапазонах позволяет проводить спектрозональные исследова ния. Так, диапазоны 0,44-0,7 мкм и 0,754-1,5 мкм используют для распознава ния сельскохозяйственных культур, в том числе прогноза урожая, выявления наркотиков. Последний диапазон используют также для обнаружения зале жей ряда минералов, загрязнений стоков и среды. В более длинноволновых ИК-диапазонах, вплоть до 14 мкм, получают информацию о горных породах, влажности почвы и уровне грунтовых вод. Можно выполнять радиометрию — определять, например, температуру моря. Применяются и так называемые ли деры: это уже активные системы с лазерной подсветкой. По резонансному рас сеянию и поглощению можно идентифицировать вещества, а по флуоресценции определить пятна нефти на воде и суше.
Как видим, космонавтика перестала быть только средством политики. Те ученые, которые сомневались в полезности огромных вложений в нее, признали свою неправоту. Сегодня космонавтика отдает человеку свой долг. Сотрудничая с фотоэлектроникой, она не только зондирует Землю, но обеспечивает связь, навигацию, решает многие насущные задачи.
Дистанционный контроль подстилающей поверхности Земли с самолетов и вертолетов широко используется для геологических испытаний, экологического мониторинга, инвентаризации сельскохозяйственных и лесных угодий, оценки биопродуктивности новых районов промысла, обнаружение лесных пожаров и утечек в тепловых, нефте- и газовых магистралях, поисково-спасательных ра бот, составления тепловых кадастров городских кварталов и многих других целей.
1.5.4. Лазерные системы. Возможности лазерного луча превзошли самые смелые предсказания фантастов. Для реализации этих возможностей от фото электроники потребовались фотоприемники, оптимизированные на длины волн появляющихся лазеров и светодиодов: 0,63; 0,69; 0,84-0,95; 1,06; 1,34-1,55, а затем на более далекий ИК, и, напротив, на более короткий «голубой» и уль трафиолетовый диапазоны. Оптимизированные — это значит, что ФП должны иметь на заданной длине волны минимум потерь и обладать высоким быстро действием: ведь лазеры способны генерировать импульсы нано- и даже пико секундной длительности (см. гл. 2).
Невозможно составить полную опись лазерных и светодиодных систем. Ге нераторы излучения «не гнушаются» работать в самой простой аппаратуре, построенной по принципу пересечения-отражения луча, в такой, как автома тические двери и водопроводные краны, системы охраны по периметру. При мер более сложных систем — лазерные дальномеры. Теоретически точность дальномера ограничена длиной волны электромагнитного излучения, поэтому переход от радиодиапазона (даже от самого короткого, миллиметрового) к оп тическому открывает возможность повышения точности до трех порядков. Уже разработаны геодезические лазерные дальномеры с точностью измерения по рядка нескольких миллиметров — сантиметра. В них используется непрерыв ное излучение, а расстояние (или время пролета фотонов до объекта и обратно) определяется по разности фаз начального и отраженного лучей. В дальномерах для военной техники непрерывное излучение недопустимо — противник запе ленгует вашу позицию. Поэтому применяют однократный короткий импульс излучения, а расстояние определяют по сдвигу переднего фронта отраженного от цели оптического импульса относительно опорного. Получаемая точность 1ч-5 м сопоставима с размерами цели.
Современную телерадиоаппаратуру (да и ряд других бытовых приборов) нельзя уже представить без дистанционного управления. Пульты дистанцион ного управления передают управляющие сигналы через лазерный или свето диодный луч с импульсно-кодовой модуляцией. Естественно, для приема этих сигналов в аппаратуру встраиваются фотоприемники. Но самым масштабным событием стало создание оптических систем передачи информации. Не обхо дится без квантовых приборов и вычислительная техника.
Эти направления заслуживают специальных разделов.
1.5.5. Оптические линии передачи информации. Сначала о волоконнооптических системах передачи информации (ВОСПИ) для дальней связи. Заме тим, что в литературе можно встретить также термины «волоконно-оптические линии связи» — ВОЛС, «волоконно-оптические системы связи» — ВОСС.
Приведем прежде всего цифры. Они окажутся красноречивее иных слов.
Т а б л и ц а 1.5.1. Число каналов, передаваемых с помощью ВОСПИ с В = 2,4 Гбит/с
Тип сигнала |
Телефонный разговор |
FM |
TV |
||
Скорость потока |
— 60 |
— 560 |
-5 0 0 0 0 * |
||
информации, кбит/с |
|||||
|
|
|
|||
Число |
передаваемых |
|
|
|
|
станций |
(каналов) одна |
40000 |
—4 0 0 0 5 0 0 0 |
- 5 0 |
линия, В = 2,4 Гбит/с
’ Зависит от кодировки.
Основная характеристика любой системы связи — скорость передачи инфор мации В. Современные промышленные ВОСПИ обычно передают информацию
3— 1348
со скоростью до В = 2,4 Гбит/с. Таблица 1.5.1 наглядно показывает, что можно передать по одной такой линии.
Таблица оценочна, но она демонстрирует огромные возможности уже суще ствующих и эксплуатируемых линий: по одному волокну можно передать все московские TV и FM-станции или все телефонные разговоры между Москвой и Санкт-Петербургом.
ВОСПИ обеспечивает направленную связь, информация не подвержена по мехам и защищена от перехвата.
На рубеже XX-XXI веков в лабораториях Японии, США, Франции на экспериментальных оптических линиях связи получены скорости передачи В~1000 Гбит/с. Это удалось благодаря двум достижениям. Во-первых, ис пользуя монохроматичность лазера, в волокно вводили (мультиплексировали) излучение от нескольких источников (каналов) с различными длинами волн
Аь Аг) • • • Ап,- Количество этих спектральных |
каналов п |
в разных |
экспери |
|
ментах составляло |
10 ч-50. Все моды (каналы) |
занимали, |
например, |
интервал |
Ai-г Ап « 1,544-1,6 |
мкм. На выходе, естественно, моды разделялись |
(демуль |
типлексировались), и каждая принималась своим фотоприемным модулем. При таком спектральном уплотнении одно волокно заменяет п волокон. Во-вторых, благодаря так называемому временному уплотнению достигалась скорость пе редачи по каждому из п спектральных каналов Во ~ 20 ч-160 Гбит/с. В ре зультате и получили 5 = 5оп~1000 Гбит/с. И на этом экспериментаторы не остановились: через два года (в 2002 году) скорость передачи была удвоена. Пропускная способность по сравнению с промышленными ВОСПИ повышена почти в тысячу раз, так что по новой линии можно передавать миллионы — десятки миллионов телефонных разговоров, радиостанций. Нужны ли такие ВОСПИ или это просто стремление к рекордам? Нужны. И нужны для ско ростных линий Интернет, для связи десятков миллионов компьютеров, которые уже сегодня насчитываются в мире.
В литературе приводятся показательные данные о влиянии ВОСПИ на тем пы развития связи. Телефонная связь почти за сто лет — примерно с 1890 по 1980 годы — позволила увеличить скорость передачи информации в сто ты сяч раз — с 1 бит/с до 105 бит/с. В качестве реперных точек здесь выбраны годы начала активного использования соответственно телефонной и оптиче ской связи. А за последующие 20 лет оптические линии позволили довести этот показатель, как мы уже видели, до 2 1012 бит/с. Всего за два десяти летия возрастание составило двадцать миллионов раз! Это не просто рост, а стремительное ускорение, взрыв!
Еще одна впечатляющая характеристика — длина линий. Сегодня все кон тиненты связаны подводными оптическими кабелями. Ежегодное производство световолокна в мире составляет порядка 100 миллионов километров — это око ло 2500 витков вокруг Земного шара.
Еще много усилий потребуется для внедрения ВОСПИ с В = 2000 Гбит/с, а ученые смотрят в следующие десятилетия нового века. Они прогнозируют возможность повысить пропускную способность линий еще в сотни раз! Такие фантастические прогнозы базируются на последних успехах в технологии квар цевого оптического волокна, позволивших получить широкое окно прозрачно сти: 1,2-г 1,7 мкм. Ведь в промышленном волокне присутствуют гидроксильные группы с максимумом поглощения при Aw 1,4 мкм, так что окно пропускания распадается на два узких в окрестностях 1,3 мкм и 1,55 мкм (см. гл. 2). В широком окне 1,2-г 1,7 мкм можно будет расположить п = 2500 спектральных каналов, так что при .Во~ 160 Гбит/с уже получим
В = В0п = 1,6 1011 2,5 • 103 = 4 1014.
Конечно, освоение ВОСПИ с В~2000 Гбит/с и тем более создание ВОСПИ с В ~ 4 • 1014 Гбит/с потребует больших усилий от разработчиков всех компо нентов. Фотоэлектроника будет обязана поставлять для таких ВОСПИ уже не один модуль (как для линий с В = 2,4 Гбит/с), а несколько десятков, сотен и даже тысяч приемных модулей, причем совершенно иного класса — пикосе кундной инерционности.
Наряду с ВОСПИ для дальней связи широко применяются и внутриобъ ектовые ВОСПИ (не в последнюю очередь благодаря помехозащищенности), а также беспроводные. С последних и начинались в 1970-х годах эксперименты по оптической связи: приемные и передающие модули устанавливались на высо ких зданиях. Но в силу очевидных причин — зависимости от погодных условий, рельефа местности — оптическое излучение стало передаваться по световолокну. Беспроводным оптическим системам осталась сравнительно ограниченная ниша — это связь между космическими аппаратами, а также офисные сети, для которых разработан специальный стандарт. Излучение направляется в по толок, что обеспечивает связь между любыми точками помещения. И вновь мы можем видеть, что развитие часто идет по спирали. В последние годы бес проводные системы оптической связи переживают второе рождение. Для них теперь применяют специальный термин Free Space Optical, FSO. FSO стали ши роко использовать для интеграции в уже существующие волоконно-оптические магистрали, соединения корпоративных и домовых Internet-сетей в пределах двух километров. Это оказалось и технически и коммерчески значительно вы годнее, чем прокладка дополнительных волоконных сетей в сложных городских условиях.
1.5.6. Компьютеры. Пара — генератор и приемник излучения — применя ется в ряде блоков компьютера.
Привод для внешнего носителя информации — компакт диска, CD. Счи тывание с этих дисков осуществляется оптически, с помощью указанной пары. Основной параметр устройств памяти — их информационная емкость С. Оце ним приближенно, по порядку величины ее предельно достижимое значение.
Отнесем площадь диска nD 2/4 к площади одного бита ~А2. При диаметре активной площади диска D = 3,5 дюйма, длине волны лазера А « 0,8 мкм по лучим
жD 2 |
ж |
(3,5 |
2,54 см)2 |
109 бит « 1 ,2 109 байт. |
^ |
-- -------------- 1----- Т" ^ 9, |
|||
4А2 |
4 |
(8 |
10-5 см)2 |
|
Величина С выражена в известных единицах информации — в байтах (в «словах»), причем 1 байт = 8 бит.
Уже в 2000 году выпускались CD с емкостью 850 мегабайт, что близко к проведенной качественной оценке. Как видим, оптические методы позволя ют оперировать с весьма большим объемом памяти: на указанном CD можно записать текст домашней библиотеки объемом 1000 -т-1500 книг! А разработ чики стремятся увеличить емкость CD, уже переходят к «голубым» лазерам с более короткой длиной волны А и, стало быть, с более «мелким» битом ~А2 Полупроводниковые фотоприемники для этого диапазона изготавливают из широкозонных Аз-нитрид соединений.
Оптическая мышь. Механическая система определения перемещения (ша рик) заменена надежной и удобной оптической системой: поверхность стола подсвечивается, а фотоприемник, «хватаясь» за изображения ее шероховато стей и неоднородностей, фиксирует перемещение.
Инфракрасный порт. Это компьютерный термин для уже рассмотренной беспроводной оптической связи, в данном случае между системным блоком компьютера и его периферией. В последние годы появились удобные клавиату ры, мыши без электрических проводов. ИК-порт также удобен для беспровод ной связи ноутбука с принтером. Ноутбук можно расположить на любом рабо чем месте, а один принтер способен обслужить всех пользователей в офисе.
Процессор. Конечно, желанная цель квантовой электроники — внедриться в сердце компьютера, в его процессор. Регулярно появляются сообщения об экспериментах по обработке информации в оптической форме. Привлекается фундаментальная физика. Показательны поисковые работы по принципиально новым методам — например, по записи информаци в квантовых состояниях частиц, в том числе с помощью различных поляризаций фотона. Предполага ется выполнять и логические операции на квантовом уровне. Но разработка промышленного оптического процессора станет делом поколения молодых чи тателей этой книги.
А пока микроэлектроника прочно удерживает здесь свои позиции, непре рывно увеличивая производительность компьютера — число операций в секун
ду — и, стало быть, тактовую частоту |
/ т. Темп ежегодного приращения / т |
в 2000-2004 годах составил 15-г 40% |
и на «продвинутой» модели 2004 года |
Perscot фирмы Intel достигнуто значение / т = 3,8 ГГц. Правда, 40% относятся к первым двум годам, а 15% к двум последним, что объясняется близостью к
пределу / т « 10 ГГц. Этот предел теоретики предсказывают для современной КМОП-технологии цифровых схем. При достижении / т яз 10 ГГц возможности микроэлектроники будут исчерпаны, но только кремниевой. Поэтому активно ведется поиск новых материалов. Фирма IBM в 2001 году сообщила о разра ботке кремний-германиевого транзистора с рабочей частотой / = 220 ГГц. Вот когда будут созданы процессоры с такой частотой, а она соответствует длине
волны |
|
|
3 iЮ10u чсм. т ч. -1 |
|
. |
С |
= |
. |
|
А = |
- |
---------- п---- ~ 1,4 мм, |
||
|
/ |
|
2,2 1011 с"1 |
|
то тогда, действительно, возможности микроэлектроники будут полностью ис черпаны. По определению более высокие частоты (А < 1 мм) соответствуют уже оптическому, а не радиодиапазону.
А пока сверхпроизводительность достигается в суперкомпьютерах за счет кластеров, дословно скоплений, соединения сотен и даже тысячи процессоров. В 2003 году сообщалось о разработке российско-белорусского сверхкомпьютера Скиф К-5 с производительностью полтриллиона операций в секунду. Лидер здесь — гигант Тега Crid американской фирмы Intel с производительностью 13 триллионов операций в секунду. Соединения осуществляются оптическими линиями со скоростью передачи 40 Гбит/с. Вновь ВОСПИ, вновь фотоприемные модули.
Интернет (Internet, net-сеть). Первые сети, связывающие компьютеры, были проложены в 1986 году в США. а в 1988 году в Европе и Канаде. За последующие годы паутина Интернет опутала весь мир, стирая границы меж ду странами. Интернет стал основным потребителем скоростных ВОСПИ и FSO. Можно говорить о слиянии компьютера и ВОСПИ и появлении единого средства информатики, символа XXI века.
Так что компьютер, изобретенный как вычислитель, постепенно захватил функции коммуникаций, став незаменимым инструментом современного ин формационного общества. Он осваивает все новые и новые профессии. Ком пьютер сегодня — это также офисная оргтехника, типографская верстка, раз личного рода тренажеры, индустрия кино и развлечений, автоматизация произ водства и измерений, проектирование — едва ли не все специальности учебных заведений. И всюду в компьютерах, как мы видели, работает фотоэлектроника.
1.5.7. Двойное назначение фотоэлектроники. Мы рассмотрели только некоторые самые масштабные системы и устройства, в которых применяют ся твердотельные фотоприемники. Попытка детального перечисления оптико электронных систем приведет к бесконечному списку. Раскрывая значимость фотоэлектроники в современном техническом обществе, будем идти теперь не от системы, а от сферы человеческой деятельности.
Фотоэлектроника, как и большинство отраслей, имеет двойное назначе ние — гражданское и военное. Это относится и ко всем приведенным выше системам. На примере дальномера уже рассматривалось двойное назначение
лазерных систем. Не исключение и системы технического зрения. Видеокаме ра, спускаемая на парашюте над полем боя, передает информацию о ходе опе рации. Системы ночного и теплового видения позволяют изменить тактику и вести боевые операции в ночных условиях — этим успешно пользовались США
вЮгославии и Афганистане. Системы дистанционного зондирования Земли для военных становятся системами разведки и целеуказания. А на упоминание
вдальнейшем компьютеров вообще наложим табу: составление банков данных, обработка информации, расчеты, управление, автоматизация — все это общие функции и для гражданских, и для военных сфер. И неудивительно поэтому, что компьютер можно встретить в квартире, конторе, школе, лаборатории, на производстве и в воинских частях — практически всюду.
Рассмотрим подробнее гражданские и военные приложения фотоэлектроники.
1.5.8. Фотоэлектроника на гражданской службе.
Бытовая техника. Многие из нас даже не догадываются, что фотопри
емники уже вошли в |
наш дом. И привели их телевизоры: ФП |
принима |
ют импульсно-кодовую |
последовательность оптических сигналов |
светодиода |
с пульта дистанционного управления (ПДУ). Такой пульт (и, следовательно, ФП) имеют также музыкальные центры, видеопроигрыватели, кондиционеры, некоторые игрушки. Можно вспомнить такой, скорее рекламный, казус: фирма Philips выпустила модель пылесоса с ПДУ!
Фотоприемники проникли в наш дом и в составе фотоаппаратов — «мыль ниц», видеокамер, не говоря уже о цифровой видео и фототехнике. Высокие технологии позволили создать миниатюрные фото- (и даже видео) камеры и встроить их в мобильные телефоны. Так что фотоприемники (матрицы) не про сто вошли в наш дом, они теперь весь день будут неотступно следовать за нами.
Придется нарушить наше табу на упоминание о персональных компьюте рах: ведь дисководы для оптического считывания информации с дисков есть не только в компьютерах, но и в музыкальных центрах, в видеоплеерах. Оптронная пара «лазер-фотодиод» дала возможность качественной цифровой записи звуковых и видеосигналов на DVD-дисках (высокая четкость, объемное зву чание). Электронной промышленности помогли выйти из спада производства домашние кинотеатры, в которых использовалось считывание видеосигналов с указанных DVD-дисков (спрос на обычные телевизоры к моменту появления такой видеоаппаратуры снижался из-за насыщенности ими рынка). А появле ние цифровых звуковых CD потребовало нового качества и от акустических колонок. Это еще примеры взаимного влияния различных областей техники.
Торговля. Выйдя на улицу, едва ли не каждый день мы делаем покуп ки. На глазах молодого поколения универмаги с многочисленными отделами и кассами заменили современные универсамы. На открытых прилавках типового универсама около четырех-пяти тысяч наименований товаров, а покупателей