Из-за электрической нейтральности фотонов в оптическом канале связи не возбуждаются электрические и магнитные поля, сопутствующие протеканию электрического тока. Иными словами, фотоны не создают перекрестных помех в линиях связи и обеспечивают полную электрическую развязку между передатчиком и приёмником, что принципиально недостижимо в цепях с электрической связью. Передача информации с помощью светового луча (см. Модуляция света ) не сопровождается накоплением и рассеиванием электромагнитной энергии в линии. Отсюда — отсутствие существенного запаздывания сигнала в канале связи, высокое быстродействие и минимальный уровень искажения передаваемой информации, переносимой сигналом.
Высокая частота оптических колебаний (1014 —1015 гц ) обусловливает большой объём передаваемой информации и быстродействие. Соответствующая оптической частоте малая длина волны (до 10–4 —10–5 см ) открывает пути для микроминиатюризации передающих и приёмных устройств О., а также линии связи. Минимальные поперечные размеры светового луча — порядка длины волны l. Информационная ёмкость такого канала вследствие его большой широкополосности чрезвычайно высока.
Идеи О. возникли ещё в 1955, но известные в то время средства для взаимного преобразования электрических и оптических сигналов и для осуществления оптической связи не обеспечивали необходимых эффективности, быстродействия, мощности светового потока, возможности микроминиатюризации. О. начала интенсивно развиваться лишь с 1963—65, после того как появились лазеры , полупроводниковые светоизлучающие диоды и волоконная оптика .
Основные элементы О.: источники света (лазеры, светодиоды), оптические среды (активные и пассивные) и фотоприёмники. Эти элементы применяются как в виде различных комбинаций, так и в виде автономных устройств и узлов с самостоятельными частными задачами. Существует 2 пути развития О.: оптический, основу которого составляет когерентный луч лазера (когерентная оптоэлектроника), и электрооптический, основанный на фотоэлектрическом преобразовании оптического сигнала (оптроника). Сущность оптроники состоит в замене электрических связей в цепях оптическими. С когерентной О. связаны новые принципы и методы построения больших систем вычислительной техники, оптические связи, запоминания и обработки информации, не имеющих аналогов в традиционной радиоэлектронике. Сюда относятся голография с её огромными возможностями записи, хранения и отображения больших массивов информации, ЭВМ с параллельным вводом информации в виде картин (машины с картинной логикой), сверхбыстродействующие вычислительные системы со скоростью обработки информации ~109 —1011 операций в 1 сек , устройства памяти большой ёмкости (1010 —1012 бит ), лазерное телевидение и прочие. Большие перспективы открывает когерентная О. перед многоканальной оптической связью.
Функциональная когерентная О., или интегральная оптика, является оптическим аналогом интегральной микроэлектроники. Её основу составляют диэлектрические микроволноводы на жёсткой подложке. Они служат для передачи светового сигнала от одного функционального узла к другому и его преобразования.
В оптронике используются специфические характеристики, получаемые в результате различных комбинаций источников света, передающих, управляющих сред и фотоприёмников. Преобразование сигналов в оптронике осуществляется параметрическим методом (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний ). Оптронные схемы по структуре значительно проще и функционально более ёмкие, чем полупроводниковые. Это обусловлено: 1) гальванической развязкой, вносимой оптической связью в электрические цепи, что снимает проблему их согласования по импедансам, напряжениям, частотам, повышает устойчивость; 2) простотой преобразования электрического сигнала в оптический (световой) и снова в электрический и оптического сигнала в оптический через этап электрического преобразования (оптронная цепь может управляться и управлять как электрическими, так и оптическими сигналами).
Основной структурный элемент оптроники — оптрон . Оптроны выполняют разнообразные схемные задачи: усиление и преобразование электрических и оптических сигналов, переключения, модуляции и др. Оптроны могут сочетать логические функции с функциями отображения и индикации, если источник излучения работает в видимой части спектра.
Лит.: Свечников С. В., Элементы оптоэлектроники, М., 1971; Фотоэлектрические явления в полупроводниках и оптоэлектроника, сборник ст., под ред. Э. И. Адировича, Таш., 1972; Георгобиани А. Н., Широкозонные полупроводники AII BIV и перспективы их применения, «Успехи физических наук», 1974, т. 113, в. 1.
С. В. Свечников.
Оптрон
Оптро'н , прибор, состоящий из излучателя света и фотоприёмника, связанных друг с другом оптически и помещенных в общем корпусе. Иногда О. называют также пару «излучатель-фотоприёмник» с любыми видами оптической и электрической связи между ними. О. используют для связи отдельных частей радиоэлектронных устройств (главным образом вычислительной и измерительной техники и автоматики), при которой одновременно обеспечивается электрическая развязка между ними (как в трансформаторе), а также для бесконтактного управления электрическими цепями (аналогично реле). Разработка О. началась в 60-е гг. 20 в.
В излучателе О. входной электрический сигнал преобразуется в световой и передаётся по оптическому каналу в фотоприёмник, где он вновь преобразуется в электрический (рис. ). Излучателем обычно служит полупроводниковый светоизлучающий диод , промежуточной средой оптического канала — оптической клеи, стёкла, волоконные световоды , воздух, фотоприёмником — фотодиод , фоторезистор , фототранзистор , фототиристор и др. Тип фотоприёмника определяет выходные характеристики О. К выходу О. подключают усилители и преобразователи сигналов фотоприёмника, обычно в интегральном исполнении. Такое устройство в целом называется оптронной интегральной схемой. Основные свойства О.: практически полная электрическая развязка входных и выходных цепей, высокая электрическая прочность (104 —105 в ), однонаправленность потока информации, отсутствие обратной реакции приёмника на излучатель, широкая полоса пропускания (начиная от постоянного тока), большой срок службы, малые габариты и масса. См. также Оптоэлектроника .
Лит.: Свечников С, В., Элементы оптоэлектроники, М., 1971.
Ю. Р. Носов.
Электрические схемы и выходные характеристики оптронов с фоторезистором (а), фотодиодом (б) и фототиристором (в): 1 — полупроводниковый светоизлучающий диод; 2 — фоторезистор; 3 — фотодиод; 4 — фототиристор; U и I — напряжение и ток в выходной цепи оптрона. Пунктирные кривые соответствуют отсутствию тока во входной цепи оптрона, сплошные — двум разным значениям входных токов.
Опунция
Опу'нция (Opuntia), род кактусов с плоскими сочными членистыми ветвями. Прямостоячие или стелющиеся кустарники, реже деревья. На стеблях расположены видоизменённые пазушные почки — ареолы — с колючками и пучком легко обламывающихся тонких колючечек — глохидий. Листья небольшие сочные, шиловидные, рано опадающие. Цветки одиночные, обоеполые. Плоды ягодообразные, у многих видов, один из которых известен под названием индейская смоква (О. ficus-indica), — съедобные. В отличие от прочих кактусов, семена плоские с твёрдой кожурой. Свыше 200 видов; распространены от степной зоны Канады (56° с. ш.) до Южной Аргентины (за исключением влажных тропических областей). Растут в саваннах, каатингах, тропических и субтропических пустынях и полупустынях, сосново-можжевельниковых лесах; некоторые виды О. натурализовались в Средиземноморье, Австралии, Индии, СССР (Крым, Кавказ). Морозоустойчивые виды О. выдерживают морозы до минус 10 °С. О. — древнее растение индейцев; изображено в государственном гербе Мексики. Стебли содержат крахмал, сахар, протеин, витамин С; могут служить кормом для животных. Растения О. легко размножаются вегетативно.
Р. А. Удалова.
Опус
О'пус (от лат. opus — труд, произведение), термин, применяемый для порядковой нумерации сочинений композитора. Сокращённо обозначается ор. (лат.) или оп. (рус.). Вместо термина «О.» употребляется также слово «сочинение» (соч.).
