Способ преобразования и усиления электромагнитного излучения и устройство для его осуществления

Ожа ООЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0% 61) за) Н 03 Г 9/02 ЗОБРЕТЕНИИДЕВъСТ ИСАЙИ Н АВТОСИОМУ нергеЙСУЛЮОЮФЬЙ ииап ба БИВНИ НВакафй и ОМЪПЮ(71) Московский ордена Ленина этический институт(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСИЛЕНИЯЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,-ния электромагнитного излучения, преимущественно светового диапазона,включающий подачу излучения на фото"диодную полупроводниковую структуру:и подачу напряжения для измененияи управления состоянием магнитной гистерезисйой среды, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, упрощения и расширения функциональных возможностей, на фотодиодную структуру подают переменное напряжение и изменение состояния нитной гистереэисной среды осущестют фототоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней2Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее полупроводниковый источник, источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной характеристикой намагничивания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, источник переменного напряжения последовательно включен с полупроводниковым фотодиодом, ФФ вывеукаэанной обмоткой и нагрузкой.940624 Изобретение относится к области преобразования электромагнитного излучения и может быть использовано для измерения, преобразования и усиления сигналов электромагнитного излучения.Известен способ преобразования и усиления сигналов электромагнитного излучения, по которому фототоком фотодиодной полупроводниковой структу"10 ры воздействуют на состояние другой полупроводниковой структуры, в помощью которой изменяют состоянйе среды, обладающей магнитным гистереэисом и этой средой управляют электричес кой энергией независимого источника напряжения 1 . Недостатком этого способа является многоступенчатость преобразованияи как следствие низкая параметричес-кая и структурная надежностЪ.Устройство, реализующее этот способ, содержит фотодиод, транзистор,диод, обмотку размещенную на магнитопроводе, источник переменного напряжения и нагрузку, соединенные так,что к обмотке присоединены последовательно диод, источник переменногонапряженная и нагрузка, к аноду диодаприсоединен коллектор транзистора,к катоду - база транзистора, а междуэмиттером и базой транзистора включенупомянутый фотодиод, создающий управляющий ток эмиттера при воздействиина фотодиод электромагнитного излучения Я .Наиболее близким к предлагаемомуспособу является способ преобразования и усиления сигнала светового диа"пазона, при котором подают излучение 4 бна фотодиодную полупроводниковуюструктуру и напряжение для измененияи управления состоянием магнитнойгистерезисной среды,45 Устройство для осуществления спо-" соба содержит полупроводниковый диод/ источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной характеристикой намагничивания 2.Однако устройство и способ имеют многоступенчатое преобразование и недостаточную структурную надежность.Цель изобретения - повышение надежности, упрощение н расширение функциональных возможностей преобразования электромагнитного излучения. 2Эта цель достигается тем, что на фотодиодную полупроводниковую структуру подают переменное напряжение, и изменение состояния магнитной гистерезисной среды осуществляют фототоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней.При отрицательной полярности напряжения на фотодиодной структуре фото- током непосредственно изменяют состояние магнитной гистерезисной среды. При положительной полярности напряжения на фотодиодной структуре магнитной гистерезисной среды управляют энергией независимого источника напряжения.Устройство для осуществления способа содержит полупроводниковый диод, обмотку, размещенную на магнитопроводе, источник переменного напряженияи нагрузку. При этом источник переменного напряжения последовательно включен с фотодиодом, вышеуказанной обмоткой и нагрузкой. На фиг. представлена электрическая схема соединений элементовустройства; на фиг.2 - характеристика магнитной среды (стрелками показано изменение ее состояния при отсутствии фототока) на фиг.З - тоже (стрелками показано изменение еесостояния при наличии фототока).Преобразование электромагнитногоизлучения, например светового диапазона, по предлагаемому способу сводится к следующему.Электромагнитное излучение подаютна фотодиодную полупроводниковуюструктуру. Возникающим фототокомизменяют состояние магнитной средыот исходного состояния насыщениядо. состояния, отличающегося от исходного при отрицательной полярностинапряжения на укаэанной фотодиоднойструктуре. Затем с помощью достигнутого состояния управляют потреблениемэнергии внешнего независимого источника напряжения в течение времени,когда к указанной структуре приложено напряжение положительной полярности,Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг.1) содержит фотодиод1, последовательно соединенный свнешним независимым источником переменного напряжения 2, нагрузочнымсопротивлением 3 и обмоткой 4, размещенной на магнитопроводе 5./ аказ 8915/1 Тираж 861 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Подписно Де лиал ППП "Патент жгород, ул. Проектная, 4 3 9406В зависимости от полярности напряжения питания фотодиод может находиться в двух состояниях; проводящем,когда напряжение питания приложенов прямом направлении, и непроводящем при противоположной полярности,В непроводящем состоянии при освещении фотодиода в нем появляется фото-ток, который изменяет магнитную индукцию сердечника. 1 ОПри отсутствии светового сигналамагнитная индукция материала магнитопровода достигает насыщения, и магнитное состояние материала магнитопровода изменяеТся по верхней ветвихарактеристики под действием напряжения источника питания так,какэто изображено на фиг.2. При этомк нагрузочному сопротивлению приложено все напряжение источника. 20При наличии светового сигнала винтервал времени, когда к фотодиодуприложено напряжение обратной полярности, по цепи потечет фототок,под действием которого происходитизменение магнитной индукции материала так, как это показано на фиг.3.К концу интервала времени, когдак диоду приложено напряжение обратной полярности, магнитная индукциядостигает некоторой величины В,Жкоторая является исходным состоянием для следующего интервала,1 В момент когда напряжение источФ35ника питания изменит полярностьна обратную, магнитное состояние материала магнитопровода изменяется под действием источника питания от достигнутого в предыдущий интервал уровня индукции В сначала по правому вертикальному участку характеристики намагничивания, а затем, после того как материал магнитопровода достигнет насыщения, по горизонтальному участку характеристики (см,фиг,З). В результате к нагрузке будет приложено напряжение питания в течение более короткого интервала по сравнению с рассмотренным случаем,.когда световой сигнал отсутствовал.Таким образам, структурная и параметрическая надежность преобразования и устройства повышены за счет уменьшения количества ступеней преобразования и элементов,"необходимых для реализации этих ступеней.Кроме того, снижена стоимость устройства.Помимо указанного прямого преобразования и усиления преобразованного светового сигнала в электрический, данный способ может быть использован для усиления и преобразования светового сигнала в световой и электрического сигнала в электрический, для чего в качестве нагрузки или источника излучения используют светодиоды. В первом случае параллельно сопротивлению, нагрузки подключен излучающий прибор, а во втором на входе устройства включен оптрон.