ОПТОЭЛЕКТРО́НИКА

ОПТОЭЛЕКТРО́НИКА, раз­дел элек­тро­ни­ки, ох­ва­ты­ваю­щий ис­сле­до­ва­ние эф­фек­тов взаи­мо­дей­ст­вия элек­тро­маг­нит­но­го по­ля оп­тич. диа­па­зо­на час­тот (3·10¹¹– 3·10¹⁷ Гц) и длин волн (1 нм – 1 мм) с элек­тро­на­ми в ве­ще­ст­вах (гл. обр. в твёр­дых те­лах) и ме­то­ды соз­да­ния оп­то­элек­трон­ных при­бо­ров и уст­ройств, ис­поль­зую­щих эти эф­фек­ты для ге­не­ра­ции, пе­ре­да­чи, приё­ма, об­ра­бот­ки (пре­об­ра­зо­ва­ния), за­пи­си, хра­не­ния и ото­бра­же­ния ин­фор­ма­ции. Оп­ре­де­ляю­щая осо­бен­ность оп­то­элек­трон­ных уст­ройств – со­вме­ст­ное ис­поль­зо­ва­ние в ка­че­ст­ве но­си­те­лей ин­фор­ма­ции элек­трич. и оп­тич. сиг­на­лов (па­ке­тов элек­тро­нов и фо­то­нов) и пре­об­ра­зо­ва­ние элек­трич. и оп­тич. энер­гии друг в дру­га. В слу­ча­ях, ко­гда оп­тич. сиг­на­лы по­сту­па­ют в уст­рой­ст­во из­вне от ес­теств. или ис­кусств. из­лу­ча­те­лей, обыч­но ис­поль­зу­ют тер­мин «фо­то­ни­ка» (ино­гда в лит-ре его трак­ту­ют бо­лее ши­ро­ко, под­ме­няя по­ня­тие «О.»). О. – важ­ней­шая со­став­ная часть элек­тро­ни­ки; ши­ро­кое при­ме­не­ние уст­ройств О. обу­слов­ле­но их вы­со­кой эф­фек­тив­но­стью, в т. ч. в сфе­рах ин­фор­ма­ти­ки, не­дос­туп­ных для мик­ро­элек­тро­ни­ки.

Историческая справка

Ис­ход­ная кон­цеп­ция О. ос­но­ва­на на един­ст­ве элек­тро­маг­нит­ной при­ро­ды ра­дио­волн и оп­тич. лу­чей, ус­та­нов­лен­ной Дж. К. Мак­свел­лом (1865), и стрем­ле­ни­ем пе­ре­не­сти до­с­ти­же­ния ра­дио­элек­тро­ни­ки по пе­ре­да­че и об­ра­бот­ке ин­фор­ма­ции в бо­лее вы­со­ко­час­тот­ный диа­па­зон. Од­на­ко на­чав­шие­ся в 1950-х гг. экс­пе­ри­мен­ты не обес­пе­чи­ли не­об­хо­ди­мых эф­фек­тив­но­сти и бы­ст­ро­дей­ст­вия вза­им­но­го пре­об­ра­зо­ва­ния элек­трич. и оп­тич. сиг­на­лов. На­ча­ло фор­ми­ро­ва­ния О. как са­мо­сто­ят. на­уч­но-тех­нич. на­прав­ле­ния и от­рас­ли элек­трон­ной пром-сти свя­за­но с соз­да­ни­ем по­лу­про­вод­ни­ко­вых ла­зе­ров и све­то­из­лу­чаю­щих дио­дов (1962) и ис­поль­зо­ва­ни­ем ра­нее раз­ра­бо­тан­ных (1950-е гг.) фо­то­дио­дов и фо­то­тран­зи­сто­ров. В по­сле­дую­щие де­ся­ти­ле­тия бы­ли соз­да­ны (или оп­ре­де­ле­ны прин­ци­пы соз­да­ния) осн. при­бо­ры и уст­рой­ст­ва О.: оп­тро­ны (нач. 1960-х гг.); ге­те­ро­ла­зе­ры (1968–69); по­лу­про­вод­ни­ко­вые и жид­кок­ри­стал­лич. ин­ди­ка­то­ры (1966–68); мно­го­эле­мент­ные фо­то­при­ём­ни­ки на при­бо­рах с за­ря­до­вой свя­зью (1969–70); во­ло­кон­но-оп­ти­че­ские ли­нии свя­зи (1970); уст­рой­ст­ва оп­тич. па­мя­ти (пер­вые ма­ке­ты – 1966; совр. уст­рой­ст­ва на ос­но­ве ком­пакт-дис­ков – с 1984); вы­со­ко­эф­фек­тив­ные ла­зе­ры и фо­то­дио­ды на ос­но­ве кван­то­во­раз­мер­ных эф­фек­тов с ис­поль­зо­ва­ни­ем на­но­оп­то­элек­трон­ной тех­но­ло­гии (с 1973). Пер­вые нит­ри­до-гал­лие­вые ла­зе­ры и сверхъ­яр­кие све­то­дио­ды поя­ви­лись в 1992.

Физико-технологические основы оптоэлектроники

Раз­ви­тие О. ста­ло воз­мож­ным бла­го­да­ря фун­дам. дос­ти­же­ни­ям гл. обр. в об­лас­ти фи­зи­ки, тех­но­ло­гии по­лу­про­вод­ни­ко­вых при­бо­ров и кван­то­вой элек­тро­ни­ки. В О. прак­ти­че­ски ос­во­ен диа­па­зон длин волн от 0,2 до 20 мкм, бо­лее длин­но­вол­но­вую часть спек­тра при­ня­то от­но­сить к тер­ра­гер­це­вой элек­тро­ни­ке, а бо­лее ко­рот­ко­вол­но­вую – к рент­ге­но­тех­ни­ке. Боль­шин­ст­во совр. оп­то­элек­трон­ных при­бо­ров ра­бо­та­ет в уз­ком спек­траль­ном диа­па­зо­не (0,5–1,5 мкм), центр. часть ко­то­ро­го со­став­ля­ет ви­ди­мый диа­па­зон (0,38–0,78 мкм). Ра­бо­та этих уст­ройств ос­но­ва­на на ис­поль­зо­ва­нии: разл. ви­дов лю­ми­нес­цен­ции (пре­им. из­лу­че­ния све­то­дио­дов и ла­зе­ров) и фо­то­элек­трич. яв­ле­ний (гл. обр. фо­то­эф­фек­та в фо­то­дио­дах) для ге­не­ра­ции и приё­ма оп­тич. сиг­на­лов; элек­тро-, маг­ни­то-, аку­сто­оптич. эф­фек­тов (напр., эф­фек­тов Кер­ра, Пок­кель­са, Фа­ра­дея) для управ­ле­ния све­то­вым лу­чом; яв­ле­ний рас­про­стра­не­ния оп­тич. из­лу­че­ния в изо­троп­ных и ани­зо­троп­ных сре­дах (напр., во­ло­кон­ных све­то­во­дах); не­ли­ней­ных оп­тич. яв­ле­ний, в т. ч. для ум­но­же­ния час­то­ты ла­зе­ров (см. Не­ли­ней­ная оп­ти­ка). 

Осн. дос­то­ин­ст­ва уст­ройств О. свя­за­ны со зна­чи­тель­но бо­лее вы­со­кой час­то­той и ма­лой дли­ной вол­ны элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний оп­тич. диа­па­зо­на по срав­не­нию с ос­во­ен­ным ра­дио­диа­па­зо­ном (в 10³–10⁵ раз), а так­же с элек­трич. ней­траль­но­стью фо­то­нов, их не­вос­при­им­чи­во­стью к элек­тро­маг­нит­ным по­лям. Эти осо­бен­но­сти пре­до­пре­де­ля­ют: вы­со­кую про­пу­ск­ную спо­соб­ность оп­тич. ка­на­ла свя­зи; уз­кую на­прав­лен­ность и ма­лую уг­ло­вую рас­хо­ди­мость све­то­во­го лу­ча, воз­мож­ность его ост­рой фо­ку­си­ров­ки; бес­кон­такт­ность оп­тич. свя­зи; за­щи­щён­ность от внеш­них воз­дей­ст­вий и от­сут­ст­вие пе­ре­крё­ст­ных по­мех; вы­со­кую скрыт­ность и од­но­на­прав­лен­ность пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции; иде­аль­ную элек­трич. раз­вяз­ку вхо­да и вы­хо­да; воз­можность ис­поль­зо­вать про­стран­ст­вен­ную мо­ду­ля­цию све­то­во­го по­то­ка на­ря­ду с временнóй мо­ду­ля­ци­ей и тем са­мым про­водить па­рал­лель­ную (од­но­вре­мен­ную) об­ра­бот­ку боль­ших мас­си­вов ин­фор­ма­ции. В наи­боль­шей сте­пе­ни дос­то­ин­ст­ва оп­то­элек­трон­ных уст­ройств про­яв­ля­ют­ся при ис­поль­зо­ва­нии ко­ге­рент­но­го ла­зер­но­го из­лу­че­ния, в то же вре­мя уст­рой­ст­ва на ос­но­ве све­то­дио­дов про­ще, де­шев­ле, на­дёж­нее, а по тех­нич. ха­рак­те­ри­сти­кам во мно­гих слу­ча­ях прак­ти­че­ски не ус­ту­па­ют ла­зер­ным.

Осн. ма­те­риа­ла­ми, ис­поль­зуе­мы­ми для соз­да­ния из­лу­ча­те­лей и фо­то­при­ём­ни­ков уст­ройств О., яв­ля­ют­ся по­лу­про­вод­ни­ки, ха­рак­те­ри­зую­щие­ся вы­со­кой из­лучат. спо­соб­но­стью (гл. обр. ти­па А^IIIВ^V– GaAs, GaP, GaN и их твёр­дые рас­тво­ры – GaAlAs, GaAsP, AlInGa, InGaN) и вы­со­кой фо­то­чув­ст­ви­тель­но­стью (пре­ж­де все­го Si, а так­же со­еди­не­ния InSb, InAs, GaAs, CdS, CdHgTe). В О. на­ходят при­ме­не­ние разл. элек­тро-, аку­сто- и маг­ни­то­оп­тич. ма­те­риа­лы (LiTaO₃, LiNbO₃, β-TeO₂, EuO, MnBi и др.), кварц (для оп­тич. во­лок­на), спец. мно­го­ком­по­нент­ные стёк­ла, про­зрач­ные по­ли­ме­ры, ком­па­ун­ды. Мик­ро­элек­трон­ные бло­ки из­го­тов­ля­ют ис­клю­чи­тель­но на ос­но­ве крем­ния.

чат. спо­соб­но­стью (гл. обр. ти­па А^IIIВ^V– GaAs, GaP, GaN и их твёр­дые рас­тво­ры – GaAlAs, GaAsP, AlInGa, InGaN) и вы­со­кой фо­то­чув­ст­ви­тель­но­стью (пре­ж­де все­го Si, а так­же со­еди­не­ния InSb, InAs, GaAs, CdS, CdHgTe). В О. на­ходят при­ме­не­ние разл. элек­тро-, аку­сто- и маг­ни­то­оп­тич. ма­те­риа­лы (LiTaO₃, LiNbO₃, β-TeO₂, EuO, MnBi и др.), кварц (для оп­тич. во­лок­на), спец. мно­го­ком­по­нент­ные стёк­ла, про­зрач­ные по­ли­ме­ры, ком­па­ун­ды. Мик­ро­элек­трон­ные бло­ки из­го­тов­ля­ют ис­клю­чи­тель­но на ос­но­ве крем­ния.

В О. ис­поль­зу­ют­ся тех­но­ло­гич. про­цес­сы тра­диц. мик­ро­элек­тро­ни­ки, а так­же спе­ци­фич. ме­то­ды, свя­зан­ные с раз­но­об­ра­зи­ем и осо­бен­но­стя­ми при­ме­няе­мых ма­те­риа­лов (напр., жид­ко­фаз­ная и мо­ле­ку­ляр­ная эпи­так­сия, низ­ко­тем­пе­ра­тур­ное раз­ло­же­ние ме­тал­лоо­рга­нич. со­еди­не­ний, тех­ни­ка сверх­ре­шё­ток и са­мо­ор­га­ни­за­ции при­ме­сей в кван­то­вые точ­ки, тех­но­ло­гия вы­ра­щи­ва­ния мно­го­слой­ных сверх­чис­тых квар­це­вых во­ло­кон). Как и мик­ро­элек­тро­ни­ка, О. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся сверх­мас­со­вым про­из-вом (св. 10¹⁰ ед./год) отд. ком­по­нен­тов и уст­ройств (напр., све­то­дио­дов и жид­ко­кри­стал­лич. эк­ра­нов). Мет­ро­ло­гич. спе­ци­фи­ка О. обу­слов­ле­на боль­шим ко­ли­че­ст­вом фи­зи­че­ски раз­но­род­ных эле­мен­тов, а так­же тем, что в из­ме­ре­ни­ях, свя­зан­ных с пси­хо­фи­зич. осо­бен­но­стя­ми че­ло­ве­че­ско­го зре­ния, не­из­беж­ны эле­мен­ты не­оп­ре­де­лён­но­сти (так, напр., го­во­рят о бе­лых све­то­дио­дах «хо­лод­но­го», «лун­но­го», «тё­п­ло­го» све­че­ния).

Оптоэлектронные устройства

Как про­стые уст­рой­ст­ва, так и слож­ные оп­то­элек­трон­ные сис­те­мы соз­да­ют­ся из отд. эле­мен­тов, важ­ней­ши­ми сре­ди ко­то­рых яв­ля­ют­ся ис­точ­ни­ки ко­ге­рент­но­го (в осн. по­лу­про­вод­ни­ко­вые ла­зе­ры) и не­ко­ге­рент­но­го (све­то­дио­ды и по­лу­про­вод­ни­ко­вые ИК-из­лу­ча­те­ли) оп­тич. из­лу­че­ния, а так­же при­ём­ни­ки оп­тич. из­лу­че­ния (фо­то­дио­ды, фо­то­ре­зи­сто­ры, фо­то­тран­зи­сто­ры и др.). 

По функ­цио­наль­но­му на­зна­че­нию мо­ж­но вы­де­лить неск. групп при­бо­ров и уст­ройств О. Для ото­бра­же­ния ви­зу­аль­ной ин­фор­ма­ции ис­поль­зу­ют­ся жид­кок­ри­с­тал­ли­че­ские (ЖК), све­то­ди­од­ные (СД), плаз­мен­ные (ПД) дис­плеи – от про­стей­ших циф­ро­зна­ко­вых ин­ди­ка­то­ров (ЖК и СД) до пло­ских ТВ-эк­ра­нов (ЖК и от­час­ти ПД) и ог­ром­ных (пл. 10–100 м² и бо­лее) улич­ных эк­ра­нов кол­лек­тив­но­го поль­зо­ва­ния (СД, ПД). Плаз­мен­ные дис­плеи ис­поль­зу­ют све­че­ние га­зо­во­го раз­ря­да, ЖК-дис­плеи ос­но­ва­ны на элек­тро­оп­тич. эф­фек­тах и тре­бу­ют внеш­ней под­свет­ки (оп­ти­маль­ная – све­то­ди­од­ная).

Для вос­при­ятия оп­тич. изо­бра­же­ний при­ме­ня­ют­ся мно­го­числ. фо­то­при­ём­ни­ки, важ­ней­ши­ми сре­ди ко­то­рых яв­ля­ют­ся при­бо­ры с за­ря­до­вой свя­зью (ПЗС) и ин­те­граль­ные схе­мы, со­дер­жа­щие мат­ри­цу фо­то­дио­дов и т. н. схе­мы элек­трон­но­го об­рам­ле­ния, вы­пол­нен­ные на ос­но­ве Si (для ви­ди­мо­го диа­па­зо­на), а так­же фо­то­ди­од­ные или фо­то­ре­зи­стор­ные мат­ри­цы на ос­но­ве PbS или CdHgTe (для ИК-об­лас­ти). Их дей­ст­вие ос­но­ва­но на пре­об­ра­зо­ва­нии оп­тич. из­лу­че­ния в аде­к­ват­ную кар­ти­ну элек­трон­но­го воз­бу­ж­де­ния яче­ек фо­то­мат­ри­цы, ска­ни­ро­ва­нии яче­ек и по­лу­че­нии на вы­хо­де по­сле­до­ва­тель­но­сти элек­трич. ви­део­им­пуль­сов, пред­став­ляю­щей со­бой элек­трон­ный об­раз оп­тич. кар­ти­ны. В ПЗС име­ет­ся встро­ен­ное са­мо­ска­ни­ро­ва­ние, ос­но­ван­ное на прин­ци­пе пе­ре­но­са за­ря­дов; ска­ни­ро­ва­ние ди­од­ных мат­риц осу­ще­ст­в­ля­ет­ся схе­ма­ми элек­трон­но­го об­рам­ле­ния. Мат­рич­ные фо­то­при­ём­ные уст­рой­ст­ва ис­поль­зу­ют­ся в пе­ре­даю­щих те­ле­ви­зи­он­ных ка­ме­рах, в сис­те­мах ис­кусств. зре­ния, сис­те­мах зон­ди­ро­ва­ния Зем­ли из кос­мо­са (с про­стран­ст­вен­ным раз­ре­ше­ни­ем ме­нее 0,5 м), те­п­ло­ви­зо­рах обо­рон­но­го на­зна­че­ния. О. пол­но­стью пре­об­ра­зи­ла бы­то­вую фо­то- и ви­део­тех­ни­ку, сде­ла­ла её циф­ро­вой, де­шё­вой и об­ще­дос­туп­ной.

Для пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции на зна­чит. рас­стоя­ния ис­поль­зу­ют­ся во­ло­кон­но-оп­тич. ли­нии свя­зи (ВОЛС), дей­ст­вие ко­то­рых ос­но­ва­но на пе­ре­да­че оп­тич. сиг­на­лов-им­пуль­сов по во­ло­кон­ным све­то­во­дам. ВОЛС обес­пе­чи­ва­ют вы­со­кую ско­рость пе­ре­да­чи (бо­лее 10¹⁰ бит/с), по­ме­хо­за­щи­щён­ность и скрыт­ность пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции. В око­неч­ных уст­рой­ст­вах, как пра­ви­ло, при­ме­ня­ют­ся ла­зе­ры и фо­то­дио­ды. Бла­го­да­ря ма­лой рас­хо­ди­мо­сти ла­зер­но­го лу­ча ста­ло воз­мож­ным соз­да­ние ли­ний свя­зи с от­кры­тым ка­на­лом, осо­бен­но пер­спек­тив­ных в кос­мо­се при от­сут­ст­вии ат­мо­сфер­ных по­мех. На этом же прин­ци­пе ос­но­ва­на ра­бо­та ла­зер­ных ло­ка­то­ров (см. Ли­дар).

Связь ме­ж­ду отд. час­тя­ми элек­трон­ных уст­ройств, при ко­то­рой осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пол­ная галь­ва­нич. раз­вяз­ка ме­ж­ду ни­ми (оп­тич. связь), осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью оп­тро­нов. Осо­бый прак­тич. ин­те­рес пред­став­ля­ет ис­поль­зо­ва­ние оп­тро­нов при со­еди­не­нии управ­ляю­ще­го мик­ро­элек­трон­но­го бло­ка с си­ло­вым бло­ком, это за­щи­ща­ет сла­бо­точ­ную элек­трон­ную схе­му от влия­ния об­рат­ной свя­зи и вы­хо­да из строя.

Совр. оп­то­элек­трон­ные за­по­ми­наю­щие уст­рой­ст­ва вы­пол­ня­ют гл. обр. на ос­нове оп­ти­че­ских дис­ков (CD, DVD), по­лу­чив­ших ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние в бы­ту. Не­смот­ря на оче­вид­ные дос­то­ин­ст­ва оп­тич. дис­ко­вой па­мя­ти (вы­со­кая плот­ность за­пи­си ин­фор­ма­ции, со­хра­няе­мость св. 10 лет, низ­кая стои­мость), с 2000-х гг. она стре­ми­тель­но ус­ту­па­ет ме­сто по­лу­про­вод­ни­ко­вой флэш-па­мя­ти, пре­вос­хо­дя­щей её по всем пе­ре­чис­лен­ным по­ка­за­те­лям и не тре­бую­щей ме­ха­нич. при­во­да.

Пре­об­ра­зо­ва­ние разл. фи­зич. па­ра­мет­ров сре­ды с це­лью по­лу­че­ния элек­трич. сиг­на­ла и его из­ме­ре­ния осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью оп­то­элек­трон­ных дат­чи­ков, ра­бо­та ко­то­рых ос­но­ва­на на из­ме­не­нии ус­ло­вий про­хо­ж­де­ния оп­тич. из­лу­че­ния че­рез оп­ти­че­ски чув­ст­вит. эле­мент при воз­дей­ст­вии на не­го кон­тро­ли­руе­мо­го па­ра­мет­ра. Про­стей­шие оп­то­элек­трон­ные дат­чи­ки – оп­тро­ны с от­кры­тым оп­тич. ка­на­лом: оп­тро­ны ще­ле­во­го ти­па яв­ля­ют­ся дат­чи­ка­ми на­ли­чия/от­сут­ст­вия пред­ме­тов, от­ра­жат. оп­тро­ны по­зво­ля­ют так­же кон­тро­ли­ро­вать свой­ст­ва по­верх­но­сти объ­ек­тов (напр., ше­ро­хо­ва­тость) вплоть до еди­ниц на­но­мет­ров. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли во­ло­кон­но-оп­ти­че­ские дат­чи­ки, по­зво­ляю­щие из­ме­рять та­кие фи­зич. па­ра­мет­ры, как тем­пе­ра­ту­ра, дав­ле­ние, уг­ло­вая ско­рость вра­ще­ния, ли­ней­ные ус­ко­ре­ния и др. Важ­ное са­мо­сто­ят. на­прав­ле­ние О. свя­за­но с раз­ра­бот­кой оп­тич. и во­ло­кон­но-оп­ти­че­ских ги­ро­ско­пов.

Для оп­то­элек­трон­ной об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции раз­ра­бо­та­ны оп­тич. про­цес­со­ры (ана­ло­го­вые и циф­ро­вые). Их гл. пре­иму­ще­ст­во за­клю­ча­ет­ся в па­рал­лель­ной об­ра­бот­ке боль­ших мас­си­вов ин­фор­ма­ции и вы­со­кой ско­ро­сти об­ра­бот­ки, оп­ре­де­ляе­мой ско­ро­стью рас­про­стра­не­ния све­та. Од­на­ко оп­тич. про­цес­со­ры не уни­вер­саль­ны, не под­ле­жат ин­те­гра­ции, а так­же тех­ни­че­ски очень слож­ны, т. к. ну­ж­да­ют­ся в вы­со­ко­эф­фек­тив­ных при­бо­рах управ­ле­ния све­то­вым лу­чом, та­ких как де­флек­то­ры све­та и управ­ляе­мые оп­тич. транс­па­ран­ты (про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ны́е мо­ду­ля­то­ры све­та), ко­то­рые и са­ми слож­ны и не­со­вер­шен­ны. По­пыт­ки соз­да­ния оп­тич. про­цес­со­ров и оп­тич. за­по­ми­наю­щих уст­ройств, ори­ен­ти­ро­ван­ных на об­ра­бот­ку и за­пись го­ло­грамм, со­дер­жа­щих ог­ром­ные мас­си­вы ин­фор­ма­ции, на­тал­ки­ва­ют­ся на прак­ти­че­ски не­пре­одо­ли­мые тех­нич. труд­но­сти.

О. по­ро­ди­ла ряд на­уч­но-тех­нич. на­прав­ле­ний, не от­но­ся­щих­ся к элек­тро­ни­ке по сво­ему функ­цио­наль­но­му на­зна­че­нию. Это по­лу­про­вод­ни­ко­вая сол­неч­ная энер­ге­ти­ка, ос­но­ван­ная на пря­мом пре­об­ра­зо­ва­нии сол­неч­ной энер­гии в элек­три­че­скую с по­мо­щью спец. фо­то­дио­дов, ра­бо­таю­щих в фо­то­вен­тиль­ном ре­жи­ме. Сол­неч­ные пре­об­ра­зо­ва­те­ли из­го­тов­ля­ют­ся, как пра­ви­ло, на ос­но­ве мо­но-, по­ли­кри­стал­лич. и аморф­но­го крем­ния, плё­нок со­еди­не­ний А^IIВ^VI , мо­но­кри­стал­лов GaAs и ха­рак­те­ри­зу­ют­ся зна­че­ния­ми кпд обыч­но от еди­ниц до 25%. Та­кие пре­об­ра­зо­ва­те­ли на­хо­дят при­ме­не­ние в ка­че­ст­ве ав­то­ном­ных ис­точ­ни­ков пи­та­ния в бы­то­вой ап­па­ра­ту­ре (пре­им. в уда­лён­ных от элек­тро­се­тей мес­тах), а так­же в кос­мо­нав­ти­ке. Слож­ные кас­кад­ные пре­об­ра­зо­ва­те­ли, ос­но­ван­ные на «эта­же­роч­ной» ин­те­гра­ции не­сколь­ких фо­то­дио­дов, оп­ти­ми­зи­ро­ван­ных под разл. об­лас­ти сол­неч­но­го спек­тра, име­ют кпд до 40%.

Всё боль­шее раз­ви­тие по­лу­ча­ет по­лу­про­вод­ни­ко­вая све­то­тех­ни­ка, воз­ник­но­ве­ние ко­то­рой свя­за­но с соз­да­ни­ем сверхъ­яр­ких нит­ри­до-гал­лие­вых све­то­дио­дов зе­лё­но­го и си­не­го цве­та све­че­ния (1992); за­тем на их ос­но­ве бы­ла по­лу­че­на ге­нера­ция бе­ло­го све­та (1995). С сер. 2000-х гг. на­ча­лось мас­со­вое про­из-во мощ­ных све­то­ди­од­ных све­тиль­ни­ков; их осн. до­сто­ин­ст­ва в срав­не­нии с тра­диц. ос­ве­тит. при­бо­ра­ми: вы­со­кий кпд (бо­лее 40%, в пер­спек­ти­ве до 70%), дол­го­веч­ность (св. 10–20 лет), со­вмес­ти­мость с мик­ро­схе­ма­ми и све­то­ди­од­ны­ми дис­плея­ми.

Перспективы развития

О. свя­зы­ва­ют пре­ж­де все­го с уг­луб­ле­ни­ем тех­но­ло­гич. ре­во­лю­ции в сфе­ре ла­зе­ров и све­то­дио­дов (напр., раз­ра­бот­кой ор­га­нич. све­то­дио­дов); раз­ви­ти­ем бы­то­во­го те­п­ло­ви­де­ния и про­дви­же­ни­ем в УФ-об­ласть спек­тра; ре­ше­ни­ем про­бле­мы эф­фек­тив­ных мик­ро­из­лу­ча­те­лей, тех­но­ло­ги­че­ски со­вмес­ти­мых с крем­ние­вой мик­ро­элек­тро­ни­кой, и со­зда­ни­ем на этой ос­но­ве ин­те­граль­ных оп­то­элек­трон­ных уст­ройств об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции, а так­же с вос­при­яти­ем и ис­поль­зо­ва­ни­ем идей, от­кры­тий и средств О. био­ло­ги­ей, фи­зио­ло­ги­ей и ме­ди­ци­ной.