Optoelektronik

Optoelektronik-Geräte wandeln zwischen elektrischen und optischen Signalen um und umgekehrt. Aufgrund der Verbreitung von CMOS-Geräten können analoge und digitale Signale in elektronischer Form einfacher verarbeitet und gespeichert werden. Optische Signale besitzen jedoch klare Vorteile bei einer Übertragung mit hoher Geschwindigkeit und über lange Strecken.
Für die Umwandlung von elektrischen in optische Signale gibt es zwei maßgebliche Technologien: LEDs (Light-emitting Diodes) und Laser. LEDs verwenden Strom, der durch eine PN-Sperrschicht fließt, um Photonen zu emittieren. Diese Sperrschicht kann so entwickelt werden, dass sie jedes gewünschte Lichtspektrum erzeugt. LEDs sind relativ billig in der Herstellung und benötigen wenig Platz. Laser wandeln ebenfalls Elektrizität in sichtbares Licht um, können aber eine kohärente, spektral reinere und leistungsfähigere Lichtquelle erzeugen. Laser benötigen mehr Strom als LEDs. Eine Laserdiode ist ein Gerät, das die Qualitäten von Laser und LED in sich vereint. Die Umwandlung von optischen Signalen in elektrische Signale erfolgt über eine Fotodiode oder eine Photovoltaikzelle.
Viele optoelektronische Systeme ahmen ihre rein elektronischen Gegenstücke nach. Es gibt optoelektronische Schalter, Transceiver und Multiplexer. Sie erledigen dieselben Grundfunktionen, haben aber optische Eingänge, Ausgänge oder beides. Diese optoelektronischen Systeme setzen sich aus LEDs, Lasern, Laserdioden und Fotodetektoren zusammen. Der logische Betrieb und die Speicherung erfolgen jedoch immer über Elektronik.