Text 5. Optoelektronik

Der Begriff Optoelektronik (manchmal auch Optronik oder Optotronik genannt) entstand aus der Kombination von Optik und Halbleiterelektronik und umfasst im weitesten Sinne alle Produkte und Verfahren, die die Umwandlung von elektronisch erzeugten Daten und Energien in Lichtemission ermö glichen und umgekehrt. Hintergrund ist z. B. der Versuch, die Vorteile der elektronischen Datenaufbereitung und Verarbeitung mit den Vorteilen der schnellen und elektromagnetisch und elektrostatisch unstö rbaren breitbandigen Ü bertragungseigenschaft des Lichtes zu kombinieren. Gleichzeitig fä llt hierunter auch die Wandlung von elektrischer Energie in Licht und umgekehrt auf der Basis der elektronischen Halbleitertechnik, wobei das erzeugte Licht sich entweder im Freiraum oder in festen lichtdurchlä ssigen Medien (Lichtwellenleiter wie z. B. Glasfaserkabel) ausbreiten kann oder wie in der optischen Speichertechnik auch zur Speicherung elektronisch erzeugter Daten dienen kann. Die Optoelektronik ist dabei fester Bestandteil des tä glichen Lebens geworden, da sie Komponenten wie z. B. Laser, Bildschirme, Rechner, optische Speicher und Datenträ ger umfasst.

Optoelektronische Bauteile sind Bauteile, die als Schnittstelle zwischen elektrischen und optischen Komponenten wirken oder auch Gerä te, die solche Bauteile enthalten. Damit sind meist (aber nicht ausschließ lich) mikroelektronische Bauteile gemeint, die auf der Basis von Halbleitern funktionieren.

Die Bauelemente der Optoelektronik lassen sich in Aktoren (Sender) und Detektoren (Empfä nger) unterteilen. Optoelektronische Aktoren sind Halbleiterbauelemente, die aus Strom Licht erzeugen, also Laser- und Leuchtdioden. Das Emissionsspektrum kann sich dabei sowohl im sichtbaren als auch im unsichtbaren (UV oder Infrarot) Spektralbereich befinden. Optoelektronische Detektoren sind die Umkehrbauelemente der Aktoren, also Fotowiderstand, Photodiode (auch Solarzelle) und Fototransistor. Lichtsensoren kö nnen auch als integrierte Schaltung aufgebaut werden, z. B. als CCD-Sensor. Auch Photomultiplier werden zur Optoelektronik gezä hlt. Werden Aktor und Detektor als System betrieben, resultiert daraus ein optischer Sensor, ein sogenannter Optosensor. Das Fachgebiet wird analog dazu als Optosensorik bezeichnet. Die einfache Kombination aus einem Aktor und Detektor in einem Bauteil wird als Optokoppler bezeichnet.

Neben diesen gibt es noch weitere Bauteile die bei der Ü bertragung, Verstä rkung oder Modulation von Signalen benö tigt werden. Die Ü bertragung von optischen Signalen kann durch den freien Raum oder in Verbindung mit Wellenleiter und optischen Schaltkreise (vgl. integrierte Optik) erfolgen. Optische Modulatoren sind Bauelemente, die Licht eine definierte Charakteristik aufprä gen (modulieren). Dies kann beispielsweise eine zeitliche oder rä umliche Amplituden- oder Phasenvariation sein. Dazu gehö ren zum Beispiel optische Verstä rker oder optoelektronische Multiplexer.

Fakultä t fü r Mechanik und Technik

Text 1