новый принцип усиления сигнала

[galileopro]

Тему создаю для интереса, тут может быть флуд, прошу заранее не судить строго.
Мне пришла в голову идея, создать новый усилительный элемент, который будет по х-кам лучше, точнее, чем полупроводник в режиме А, или триод в однотактном режиме.

Свет монохромного лазера проходит внутри волокна и попадает на фотоэлемент высокой эффективности - Лавинные фотодиоды на сверхрешетках.
Между ними поставить какой-нибудь материал, который в зависимости от подаваемого напряжения менял прозрачность (кристал вырастить такой, вроде похожее есть уже давно). Допустим либо полностью не пропускал свет какой-то длины волны, либо пропускал. от 0 до 100%, и при этом менял непрерывно от подаваемого напряжения определенной амплитуды.

Все это можно поместить на расстоянии микрон друг от друга, чтобы свет не рассеивался, и использовать лазер определенной длины волны. Можно подумать, как бы сделать так, чтобы энергия БП преобразоввывалась в световую максимально эффективно (90% вроде есть уже лазеры), и сделать сверхэффективный фотоэлемент.

Что мы имеем - на кристал с разной прозрачностью подаем входной сигнал. На лазер - энергию БП. На фотоэлементе получаем допустим часть энергии БП меняющееся также как и входной сигнал (амплитудное значение напряжения на выходе будет зависить от фотоэлемента).

Свет имеет самую высокую скороть (хотя вроде есть частицы быстрее, но не суть). Если сделать фотоэлемент и кристал чувствительными, то "скорость нарастания выходного сигнала" будет почти мгновенной, импульсные характеристики могут быть на порядок выше топовых полупроводников.

Может можно было бы сделать такой элемент хотя бы на мощность 1 Вт, а потом объединить 100 таких в матрицу,и на вход каждого элемента подать одинаковый сигнал. Выходы соединить параллельно или последовательно (зависит какое выходное напряжение или ток нужно получить). БП подключить ко всем сразу.

Но вообще меня это заинтересовало, потому, что свет очень быстро распространяется, и это все дело вполне может работать гораздо быстрее триода или полупроводника. Причем фактически это будет единственный элемент - и все имеем готовый усилитель.
А применять такие матрицы можно где угодно. Зависит от частотных требований, чувствительности.

Предлагаю обсудить

[Maykill]

Что- скорость света проходили?
это я к тому, что почитайте про поляризацию заодно...Ячейка Керра
про кпд фотоприёмных устройств...
а то много слов и мало понимания препятсвий и знания того, что уже сделано
чтобы не получилоск ещё одной" ОБСУДИМ СО ВСЕХ СТОРОН"
и так- к слову- скорость света -она в разных срЕдах- разная

[galileopro]

лавинные фотодиоды обладают приличным кпд, применяются в оптоволоконный связи.
Преобразование БП -> монохромный лазер довольно с высоким КПД.

Меня больше беспокоит уровень шумов.

Про скорость света не стоит замораиваться, быстрее носителя энергии все равно не найти практически, в этой всей системе свет - переносит энергию от источника, к выходному приемнику - фотодиоду
Всю эту систему я думаю поместить внутрь оптоволокна, потери света будут малыми. Плюс расстояния между элементами можно делать порядка десятков микрон.

Все это можно матрицей сделать - один источник-лазер и куча приемников-сетодиодов. Между ними пленка, меняющая прозрачность от напряжения

[Maykill]

варианты:
1- срочно патентуйте идею( не катит- уже запатентовано масса вариантов и используется)
2- разработайте промышленный образец отличный от существующих
зы
всегда стоит изучить сперва УЖЕ ПРИДУМАНОЕ-иначе велосипед получится
зыы
" меняющая прозрачность от напряжения"
ведь для кого про ячейки керри писал???
прозрачность...мля

[Муркиз]

Самое главное - везде вставить побольше нано-терминологию и "сверх".

А насчет того, чтобы элементарный энергетический баланс подсчитать - это пусть Пушкин с Ломоносовым мозги натруждают.

И модуляцию лазера чем делать будете? Святым духом? Выгоднее будет сигнал с этого усилителя сразу напрямую на вторичную цепь подать.

[Vasilii]

Выгоднее будет сигнал с этого усилителя сразу напрямую на вторичную цепь подать.

Не, ну это тривиально и не кошерно! Вот так что-бы после фотоприемника сразу динамик с лазарьной диафрагмой, пардон, диффузором, да на оптоволокне, да без электронов и сразу с гаусганом!

[Brigadir]

galileopro Вы опоздали лет так на 80.....уже тогда звуковую дорожку записывали на кинопленку и без всяких лазеров умели воспроизводить звук для звукового кино. Но этот способ не отменяет усиления с помощью радиолампы или транзисторов, ибо сигнал на фотоприемнике очень слабенький. В наше время...лазером считывают звук с отражения от CD диска, и тут Вы промахнулись...Надо было родиться лет сто назад....

[noise1]

Может создать отдельный раздел, для таких. Можно назвать "дурдом".

[galileopro]

сигнал на фотодиоде не такой и слабенький, и их может быть несколько
Конечно, если необходим будет усилитель, то весь смысл этого теряется

Есть технология передачи тока по оптоволокну, небольшого правда. Она может применяться для подачи питания к маломощным устройствам, где трудно проложить отдельную линию питания, кроме сигнала. То есть по оптоволокну идет и сигнал и плюс 10-15 Вт мощности передается.
И эффективность на 3 метра порядка 36%...
Вот и хилые лавинные фотодиоды.
В лабораторных условия эффективность таких фотодиодов была доведена минимум до 44%.

А расстояние маленькое - потери. Чтобы получить преимущество над полупроводником, нужно чтобы работал этот элемент точнее, быстрее.

Зато представьте преимущество - никаких тебе многокаскадных схем, никаких выходных каскадов, ООС, и т. п. Покупаешь 1 устройство, обеспечиваешь отвод тепла, и питание, и все, усиливает входной сигнал с минимумом искажений, причем нет никаких переключений. Что-то вроде класса А.

[Vasilii]

Зато представьте преимущество .

Класс! ВД второго рода.
Зато представьте недостатки, один из которых необходимость усиления!

[Maykill]

Есть технология передачи тока по оптоволокну, небольшого правда. Она может применяться для подачи питания к маломощным устройствам, где трудно проложить отдельную линию питания, кроме сигнала. То есть по оптоволокну идет и сигнал и плюс 10-15 Вт мощности передается.
И эффективность на 3 метра порядка 36%...

вот с этого места шопотом....
36% на аж ТРИ МЕТРА
почему не 35 или 37...меня такая точность вводит в ступор
зы
насчёт передачит ТОКА читайте щательнее
конструкции применен специальный пустотелый проводник с впрессованной в него тонкой проволокой, расположенный между собственно оптоволоконной сердцевиной (двухкомпонентным Р-PCF) и облаткой
http://www.i-mash.ru/news/zarub_sobytiy ... lnost.html

[Vasilii]

Ну так расстояние между передатчиком и приемником несколько соток! Значит КПД будет не меньше ста прОцентов! ВД бывают не только в энергетике- теперь и в звукопередаче!

[Рязанцев Владислав]

Да идея не плохая, только все уже придумано до нас. Этакая разновидность оптрона. Фоторезистор как приемник, источник света с фиксированной энергией и барьер с изменяемой прозрачностью.

[Андрей Бедов]

К сожалению, фоторезистор сам шумит как чёрт.

[galileopro]

не фоторезистор а фотодиод, и есть такие которые почти не шумят. Но с узким рабочим диапазоном
Вообще я ничего про встроенные провода в оптоволокно не говорил, я имел в виду http://www.dailytechinfo.org/energy/454 ... belyu.html
это
И эффективность там не плохая, причем на несколько метров, а если их сблизить до миллиметра, меньше потерь...

[galileopro]

по поводу оптрона - там между светоизлучателем и фотоприемником нет никакой пленки с переменной прозрачностью. Поэтому кправляющее воздействие все равно никак не применяемо.

И да, я именно про фотодиоды говорю лавинные, такие как в оптоволоконной связи. Не про фоторезистор - это по поводу кпд и всего остального. Потери сигнала в оптоволокне не такие и большие, и усилене там нужно при довольно приличном расстоянии источника и приемника. Эффективность применяемых там фотодиодов высокая+частота сотни гигагерц. Да и шумы можно свести к долям процента. (это из информации об оптоволоконной связи я взял)

Вот конечно изменяемая прозрачность - вот тут проблема есть.

[noise1]

Особенно заинтересовало, " свести шумы к доли процента" . Это как не обьясните? И что вы имеете ввиду под шумом? СПМШ или отношение сигнал/шум, ЭДС шума?

[galileopro]

Про ячейки керри я почитал. Быстродействие там огромное, но как бы сделать так, чтобы смена прозрачности не только моментально реагировала на изменение входного сигнала, а еще и изменялась точно, линейно.

По поводу приемника - Лавинные диоды на сверхрешетках. Почитайте про них, преже чем говорить, что им необходим усилитель. Они эффективны, и их можно объединить в матрицу на нужную выходную мощность

Как бы там ни было меня заинтересовала идея, потому что вижу несколько очень существенных +, ради которых можно преодолеть минусы в виде шумов (снизить рабочую температуру с помощью компрессора на жидком азоте или использовать сверхчувствительный фотодиод), и кпд (которое можно сильно повысить).
1) не надо доп. компонент - весь усилитель состоит из одного блока. Никаких извращений класса А+, или аудиофильских конденсаторов и т. п.
2) быстродействие, которое выше на порядки, чем просто усилителя на полупроводниках - лавинные фотодиоды способны работать до 400 ГГц
3) Мощность выходного сигнала можно регулировать путем изменения интенсивности светового потока лазера. То есть подав меньшую мощность входного излучения получим меньшую мощность на фоторезисторах. Таким образом можно экономить энергию вплоть до того, что поставить регулятор на усилителе - хочешь громче звук - выкрути БП на максимум (ограничен мощностью матрицы, то есть тем, сколько максимум можно получить с фотодиодов), хочешь тише - ограничь питание. При этом качество сигнала никак не меняется. Это позволит иметь усилитель с "матрицей" 500 Вт, а работать он сможет на любую выходную мощность от 0 до 500 Вт. Очень актуально в пору экономии энергоресурсов!

И еще, вместо лазера сейчас есть успешные попытки использования очень эффективных светодиодов. С очень высоким кпд выше 90%

Я лично думаю, что попытки решения проблем кпд лежат в использовании монохромного источника света и сверхэффективных фотодиодов, работающих в узкой полосе длин волн. А также - в использовании матрицы из тысяч фотодиодов и светодиодов, с очень эффективным охлаждением, например водным, или с помощью жидого азота (шумы фотодиода снизятся). Да, это добавит потребляемую мощность, и усложнит конструкцию.
Но в итоге, если кпд всей системы дойдет до 35% с низким уровнем шумов и всеми достоинствами, о которых я написал - это вполне рентабельно может быть. Можно не применять такую технологию на высокие мощности. На 50-100 Вт для дома хватит. С КПД 35% будет потребление 250 Вт... Это нормально. Его же можно регулировать если не нужна полная мощность...

[galileopro]

Особенно заинтересовало, " свести шумы к доли процента" . Это как не обьясните? И что вы имеете ввиду под шумом? СПМШ или отношение сигнал/шум, ЭДС шума?

0,5% шумов по сравнению с основным сигналом. Вообще я подумаю над этим. Решение этой проблемы в сеточных лавинных фотодиодах и снижении рабочих температур. Это надо искать информацию по самым эффективным фотодиодам в оптоволоконной связи и новым разработкам

Но, будем реалистами, по оптоволокну и без усилителей сигнал можно принять на приличном расстоянии. Там стоят лавинные фотодиоды. Эффективности хватает. Да и та ссылка, где передавали 15 Вт электроэнергии по оптоволокну именно с помощью света...

По моему не все так плохо!

[noise1]

Вы знаете, что такое вообще шумы???? Я Вам задал конкретный вопрос, в каких единицах измеряете? Проценты от какого сигнала? Читайте теорию вероятностей. Сначала книжки почитайте, потом изобретать будите. Ну а что будет, если охладить лавинный диод? Кстати под лавинным диодом Вы что имеете ввиду? Стабилитрон так же лавинный диод. Ваша матрица, это аналог ФАР, вот только маленький нюанс, есть ограничения по времени пролета и геометрии. Кончайте х..ю писать, берите учебники. Физика твердого тела, Физика полупроводников, Квантовая механика и т.д........ .