Lexikon der Optik: optoelektronischer Schalter
optoelektronischer Schalter, ein in seiner Wirkungsweise dem optischen Tor ähnelndes Bauelement, mit dem jedoch nicht Licht, sondern elektrische Spannungen oder Mikrowellen geschaltet werden. Dabei werden die kürzesten elektronischen Schaltzeiten erreicht. Der erste o. S. wurde 1975 von D.H. Auston entwickelt. Er besteht aus einem Plättchen aus hochohmigem Silicium, das auf der Ober- und Unterseite mit Leiterstreifen aus Aluminium bedampft wurde, wobei die obere Leiterbahn durch einen schmalen Spalt unterbrochen ist (Abb.). Auf letzteren wird ein ultrakurzer Lichtimpuls der Wellenlänge λ=0,53 μm (2. Harmonische eines Neodymglaslasers) fokussiert. Dieser Impuls erfährt im Silicium eine starke Absorption. Er dringt daher nur in eine oberflächennahe Schicht ein und erzeugt dort eine große Zahl von Elektronen-Loch-Paaren. Dadurch wird über den Spalt hinweg kurzzeitig eine gute leitende Verbindung hergestellt. An die beiden Enden des Streifenleiters ist jeweils ein Koaxialkabel angeschlossen. Liegt am Eingangskabel eine Gleichspannung an, so wird diese also auf das Ausgangskabel übertragen, solange die erzeugte Photoleitfähigkeit besteht. Das betreffende Zeitintervall ist durch die Dauer des optischen Impulses, zuzüglich der Relaxationszeit für die Rekombination der Ladungsträger, gegeben. Da diese Relaxationszeit im Falle von kristallinem Silicium relativ groß ist (länger als 1 ns), verwendete Auston einen zweiten Laserimpuls der Wellenlänge λ=1,06 μm (Ausgangsstrahlung des Neodymglaslasers) zum Ausschalten. Dieser Impuls dringt, im Gegensatz zum ersten, tief in das Silicium ein und erzeugt dabei über die gesamte Plattendicke bis zum unteren Leiterstreifen hin Elektronen-Loch-Paare. Dadurch wird ein Kurzschluß zwischen dem oberen und dem unteren Leiterstreifen bewirkt, was die Unterbrechung der Verbindung zum Ausgangskabel zur Folge hat.
O. S. finden bereits unterschiedliche Anwendungen. Man benutzt sie zur Ansteuerung und Prüfung elektronischer Bauelemente, zur hochgenauen Ansteuerung von Pockels-Zellen und Streakkameras, in der Sampling-Technik sowie zur Schaltung und Modulation von Mikrowellenstrahlung.
Optoelektronischer Schalter: Lasergesteuerter optoelektronischer Schalter.
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