оптоэлектрический преобразователь

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 (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 , 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 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 резистивной пленки с электродами вокруг своей нормали, при угле падения =45°, при этом угол =0 (180°), когда электроды расположены перпендикулярно плоскости падения, а при =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 . Полярность электрического сигнала меняется с изменением знака угла , а при нормальном падении ( =0) сигнал полностью отсутствует. При этом достигается монотонное возрастание амплитуды сигнала в диапазоне углов от 60° до -60°.

На фиг.3 представлена зависимость электрического сигнала от угла поворота плоскости фотоприемника с электродами относительно нормали к этой поверхности при фиксированном значении угла =45°. Углы =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 ( =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 , при котором наблюдается монотонное возрастание амплитуды оптоэлектрического сигнала.