najib optoelectronique

Lumière

On distingue le modèle ondulatoire et le modèle corpusculaire. Cependant en opto-électronique on s'attarde plus particulierement sur la longueur d'onde qui permet de differencier toutes les couleurs par exemple.

Laser

Le laser est une lumière monochromatique (une seule fréquence, et non pas plusieurs comme dans la lumière solaire), cohérente et très directive (un faisceau donc un point très directif), très puissante (utilisée dans l'industrie pour découper le métal), etc... Il est de plus en plus utilisé en optoelectronique, car de plus en plus simple à mettre en oeuvre : télémétrie (réflexion), détection d'obstacle (même principe), voire espionnage (en pointant un laser sur une vitre, on peut étudier les vibrations réfléchies par la vitre, elle-même vibrant par exemple avec une conversation derrière : ensuite il suffit d'amplifier et de traiter le signal afin de la rendre audible).

Photo résistances 
Ce sont des semi-conducteurs dont la résistance électrique varie fortement en fonction de l'éclairement auxquels ils sont soumis. Lorsque l'éclairement augmente, la résistance diminue. Le semi-conducteur choisi est le sulfure de Cadmium (CdS). L'ensemble est enrobé dans un matériau transparent et étanche, afin d'éviter que l'humidité ambiante n'en perturbe la résistance. Le temps de réponse d'une photo résistance est assez grand, de sorte qu'elle n'est guère utilisable en commutation pour des fréquences supérieures à 1 KHz.

Photodiodes 
Une photodiode est constituée par une jonction P - N qui peut être éclairée extérieurement. Elle travaille en polarisation inverse, le courant inverse étant fonction de l'éclairement ( lorsque l'éclairement augmente, le courant inverse augmente). Les photodiodes ont une réponse plus rapide et plus linéaire que les photo résistances, mais leur courant photoélectrique est plus faible.

Phototransistors 
Ce sont des transistors dont le boîtier transparent comporte une lentille qui concentre la lumière sur la jonction collecteur - base. Cette jonction, polarisée en inverse, se comporte comme une photodiode. Le courant collecteur - émetteur est b fois plus élevé que celui d'une photodiode.

Cellules photovoltaïques (photopiles, batteries solaires) 
Une photodiode quelconque, non branchée, présente à ses bornes une tension de l'ordre de 0,5 à 0,6v si elle est éclairée. Si on branche à ses bornes une résistance de charge, elle se comporte comme un générateur ( la polarité positive étant du côté de l'anode ). Pour obtenir un maximum de rendement, il faut faire en sorte que la surface de la jonction soit la plus grande possible et que l'une des lames soit suffisamment mince pour être facilement traversée par la lumière. Il existe une résistance de charge optimale permettant un meilleur rendement. La tension d'une seule cellule étant assez faible, on réunit plusieurs cellules en série, que l'on groupe ensuite en parallèle pour augmenter le courant.

Diodes électroluminescentes 
La jonction à l'état passant génère un rayonnement électromagnétique. La jonction est placée dans un boîtier transparent, coloré de manière à augmenter le contraste et muni d'un déflecteur pour concentrer la lumière émise. D'un faible coût, de faible consommation, elles offrent une grande simplicité de mise en oeuvre. On les trouve aussi sous forme d'afficheurs à 7 segments ou à points multiples. Une diode électroluminescente ne supporte ni une tension inverse élevée (3 à 5v), ni une intensité directe trop grande (20 à 50 mA). On constate qu'en allumant les leds par impulsions brèves, de fréquence appropriée, l'intensité lumineuse reste convenable, alors que la valeur moyenne du courant d'alimentation est beaucoup plus faible.

Famille de LED:

• Les LEDs classiques, lumiere visible : leur taille (diamètre) peut être de 3, 5, 8, 10 mm. Il en existe de couleur rouge, verte, orange, jaune, bleue. Avec plusieurs caracteristiques : haute luminosité, boitier diffusant, LED auto régulées en tension, LED clignotantes, LED à faible consommation ; rondes, rectangulaires, carrées, en triangle, en CMS, avec supports, etc...

• Les LEDs infrarouges, de longueur d'onde variant aux alentours de 900-950 nm. : même utilisation que les precedentes, mais emettant dans l'infrarouge : servant pour les télécommandes, detection (obstacle, avec reflexion, etc.), ...

Fourches opiques

Ici le composant est constitué d'une LED et d'un photo transistor placé face à face en haut du composant. Ainsi à l'etat naturel le faisceau est intact et le phototransistor est passant. Si un objet (feuille, plaque fine) le coupe, le transistor ne passe plus. On peut donc se servir de se genre d'objet pour le comptage d'objets, etc... Ce modèle est le HOA0825-001 de HoneyWell.

Capteurs à réflexion

Ce composant est constitué d'une LED, généralement infrarouge et soit d'un photo-transistor, diode ou dralington. Les deux sont montés presque face à face, de manière à ce que le faisceau de la LED puisse arriver sur le phototransistor que s'il est réfléchi par une surface adéquate placée à une distance convenable. Le modèle présenté ci-dessus est le HOA0708-001 de HoneyWell (voir bas de page). Il possède un filtre de lumière ambiante, le point de reflexion optimum est situé à 3.81mm. Ce genre de composant (comme celui que je vais vous presenter ci-dessous) est utilisé par exemple dans le comptage d'objets, de detection (proche !), etc...

Photo coupleurs 

Disponibles sous forme de boitiers DIP4,DIP6,DIP8.

Un photo coupleur est un dispositif constitué par la réunion dans un même boîtier d'une diode électroluminescente, d'une photodiode (ou d'un phototransistor) éclairée par la D.E.L., éventuellement d'un amplificateur du signal de la photodiode ou du phototransistor. L'intérêt de ce genre de montage est que l'on peut transmettre un signal, d'un système à un autre, sans qu'il y ait liaison électrique entre les deux systèmes. L'isolement entre l'entrée et la sortie est de l'ordre de 3 KV. 

Fibres optiques 
Une fibre optique est constituée par une fibre de silice très pure, entourée d'une gaine d'indice optique très différent, de manière à ce que tout rayon lumineux intérieur qui rencontre une paroi soit totalement réfléchi. Le signal électrique à transmettre est transformé en un signal lumineux proportionnel, grâce à une diode électroluminescente. L'ensemble se trouve dans un boîtier appelé émetteur. Ce signal est transmis à un récepteur par la fibre optique. Il arrive sur une photodiode ou un phototransistor dans lequel il développe un courant proportionnel au signal initial. Le récepteur comprend aussi un amplificateur. L'isolement entre l'entrée et la sortie est intégral: pas de parasites, pas de brouillage possible. Les liaisons se font par câble de très petit diamètre, de faible poids, d'où une diminution des frais d'installation et de maintenance. Les fréquences transmissibles sont très élevées, d'où la possibilité de faire passer un très grand nombre de canaux simultanément sur la même fibre.

Afficheurs

Il y a tout d'abord les bargraphs, echelles à LED : un bloc rectangulaire composé d'une rangée de LED (10 ou autre) rectangulaires. On peut les commander par exemple avec un LM3914 ou 3915 en fonction de la tension (indication d'une température, tension). Dans le même genre, on peut trouver des matrices à LED : blocs rectangulaires composé de LEDs rondes placées en lignes et colonnes (genre matrice 5x7). On peux faire des motifs avec, etc...

Puis les classiques afficheurs 7 segments à cathode ou anode commune (1 point commun pour tous le segments, qui sont en fait de simples diodes), de tailles tres variables : d'une hauteur de 13mm à 20 cm ! Rien de plus à dire, ils se comportent comme des LEDs ! Ils peuvent être commandés par des drivers spécifiques, de la famille CMOS ou TTL (comme le 4511). On peut alors les commander à partir d'un code BCD (sur 4 bits). Sachez que pour des economies d'énergie, vous pouvez profiter de la persistance retinienne, en affichant seulement les informations à une certaine frequence (>> 25 Hz). Ansi, une alimentation par impulsion diminuera la consommation. Idem si vous voulez commander 4 afficheurs. Vous disposerez de 7 voies de commande reliées à chaque anode de chaque segment de chaque afficheur et de 4 (dans le cas de 4 afficheurs) transistors PNP reliés aux cathodes respectives, commandés sequentiellement (très utilisés avec des µcontroleurs. Il faurdra se baser sur un signal d'horloge : à chaque transition, vous changerez de transistor et changerez l'etat des 7 voies d'info selon l'afficheur à commander ! C'et aussi simple que ça !

Afficheur à cristaux liquides

Il existe aussi des afficheurs LCD, à cristaux liquide. Le fait de faire passer un courant electrique à pour propriété d'exciter ces cristaux ce qui permet de visualiser des signes. Ces afficheurs sont soient fournis avec leur driver (installé avec), et se commandent de manière sérielle ou parallele. D'autre sont configurables avec des drivers de type ICLxxxx (circuits intégrés voltmètres, etc...).

Enfin on trouve aussi des afficheurs LCD 1 ligne, 2 lignes, 4 lignes de 16, 20 caractères, à logique intégrée, voire retro-eclairés, surtout utilisés pour afficher du texte.

Contrairement aux diodes électroluminescentes, les afficheurs à cristaux liquides ne produisent pas de la lumière: les chiffres apparaissent en foncé sur fond clair, à condition de les observer sous un éclairage ambiant. Le principal intérêt de ce type d'affichage est sa consommation de courant pratiquement nulle.

Lumière polarisée 
La lumière est constituée par l'association d'un cahmp électrique et d'un champ magnétique dont les vecteurs se déplacent perpendiculairement à chacun des rayons émis par la source. On dit que la lumière est polarisée si les vecteurs gardent une direction fixe dans tout plan perpendiculaire au rayon lumineux. La lumière naturelle n'est pas polarisée. Si on interpose une lame polarisante, seules passeront les composantes des vecteurs incidents suivant une direction fixe. Si on interpose une seconde lame polarisante, seule la composante du vecteur incident suivant la nouvelle direction de polarisation peut sortir du système. Si les directions de polarisation sont parallèles, il n'y a pas d'atténuation par la deuxième lame. Si les directions sont perpendiculaires, il y a extinction totale: aucune lumière ne sort de la deuxième lame.

Cristal liquide 
C'est un produit de la chimie organique qui possède les propriétés optiques des cristaux, alors qu'il est lui-même liquide. Ses molécules ont la forme de cigares susceptibles de s'orienter très rapidement dans le sens de tout champ électrique. En l'absence de champ électrique externe, ces molécules s'orientent aléatoirement dans toutes les directions de l'espace. Dans cet état, le liquide fait tourner la direction de polarisation de toute lumière incidente, d'un angle qui dépend de l'épaisseur du liquide. Cette épaisseur est calculée de sorte que l'angle de rotation soit exactement 90°.