Quang điện tử được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện tử. Vậy quang điện tử là gì? Tại sao quang điện tử lại quan trọng đối với cuộc sống con người? Quang điện tử có ứng dụng gì trong đời sống? Cùng TECOTEC OES tìm hiểu các khái niệm này qua bài viết dưới đây.
Quang điện tử là gì?
Quang điện tử là nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị và hệ thống điện tử phát, phát hiện và điều khiển ánh sáng, thường được coi là một trường con của quang tử.
Các thiết bị quang điện tử là các bộ chuyển đổi điện – quang hoặc quang – điện hoặc các thiết bị sử dụng các thiết bị đó trong hoạt động của chúng.
Quang điện tử là lĩnh vực công nghệ liên quan đến ứng dụng thiết bị điện tử để tìm nguồn cung ứng, phát hiện và kiểm soát ánh sáng. Nó bao gồm việc thiết kế, sản xuất và nghiên cứu các thiết bị phần cứng điện tử, do đó, chuyển đổi điện thành tín hiệu photon cho các mục đích khác nhau như thiết bị y tế, viễn thông và khoa học nói chung. Ví dụ điển hình là máy X-quang được sử dụng trong bệnh viện và công nghệ cáp quang cho viễn thông.
Các ứng dụng của thiết bị quang điện tử?
Thiết bị quang điện tử là những thiết bị được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ những ứng dụng đơn giản như đèn LED cho đến các ứng dụng phức tạp như tia laser. Các thiết bị này có tính năng chuyển đổi các tín hiệu điện thành các tín hiệu quang và ngược lại, giúp tăng độ chính xác và tốc độ trong các ứng dụng khác nhau. Ứng dụng của thiết bị quang điện tử được thể hiện phổ biến ở các thiết bị:
- Đèn LED
- Pin mặt trời
- Điốt quang
- Sợi quang
- Tia laser
- Cảm biến quang
Tầm nhìn chung của các thiết bị quang điện tử trong tương lai?
Với các ứng dụng truyền thống trong quân sự như trinh sát, giám sát, cảnh giới, chỉ thị và điều khiển hỏa lực, hướng phát triển tiếp theo của các dòng sản phẩm quang điện tử sẽ theo hướng ứng dụng các công nghệ mới để có thể nhìn xa hơn, rõ hơn, phát hiện nhanh hơn, cảnh báo sớm hơn, chỉ thị chính xác hơn, bám sát tốt hơn.
Trong đó, việc ứng dụng thành tựu của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 giúp tạo ra những loại vũ khí tích hợp sản phẩm quang điện tử mới có khả năng phân tích dữ liệu lớn, sử dụng trí tuệ nhân tạo để nhận dạng và phân loại các mục tiêu tự động, phân loại địch-ta. Thêm vào đó, việc tương tác giữa các hệ thống và truyền tải hình ảnh không dây tốc độ cao, cập nhật thời gian thực giúp mở rộng phạm vi hoạt động và hiệu quả của các loại vũ khí sang hướng tác chiến ngoài trường nhìn.
Một khía cạnh khác rất đáng chú ý trong sự phát triển của vũ khí hiện đại là việc tự động hóa chiến tranh khi sử dụng ngày càng nhiều phương tiện không người lái như máy bay không người lái, xe tự hành tấn công, tàu tự hành tấn công.
Trong đó, các sản phẩm quang điện tử đóng vai trò là một loại cảm biến có tầm quan trọng hàng đầu với kích thước ngày càng nhỏ gọn, hiệu năng cao, cung cấp thông tin hình ảnh, thông tin mục tiêu chi tiết và đa chiều cho hệ thống trung tâm trên khoang thiết bị để tự động phân tích, xử lý thông tin và ra quyết định, phân công nhiệm vụ, phối hợp tiêu diệt mục tiêu hoàn toàn tự động.
Bên cạnh đó, một xu thế quan trọng thể hiện vai trò chủ động của dòng sản phẩm quang điện tử khi trở thành một loại vũ khí tấn công có uy lực mạnh trong việc vô hiệu hóa hoặc trực tiếp phá hủy các mục tiêu công nghệ cao như UAV, tên lửa hành trình, máy bay chiến đấu…
Xu hướng phát triển của sản phẩm quang điện tử?
Sản phẩm quang điện tử thế hệ mới tiếp cận theo một số xu hướng như: Đa kênh, đa trường nhìn, đa dải phổ, đa chức năng, đa hệ thống. Để cung cấp thông tin mục tiêu chính xác và chi tiết hơn, các hệ thống quang điện tử ngày nay trang bị nhiều loại cảm biến khác bên cạnh các cảm biến quang điện như chiếu sáng laser, laser pointer, cảm biến quán tính, GPS, DMC.
Dữ liệu thông tin về mục tiêu, môi trường và nội tại hệ thống được tổng hợp, xử lý và hợp nhất, từ đó cung cấp thông tin với độ chính xác, độ tin cậy cao về mục tiêu, giúp cải thiện, nâng cao hiệu quả tác chiến.
Các hệ thống quang điện tử đa dải phổ thực hiện bằng cách ghép kênh, sử dụng chung hệ quang học cho nhiều cảm biến quang điện tương ứng với các bước sóng khác nhau, từ đó giúp tối ưu không gian, khối lượng và kích thước thiết bị trong khi vẫn cung cấp đầy đủ thông tin mục tiêu, hợp nhất nội dung hoặc hỗ trợ trích xuất thông tin hình ảnh ở dải phổ tối ưu. Xu hướng này phù hợp cho các ứng dụng quang điện trên phương tiện bay, cụ thể như SPECTRO XR, AN/AAS-52, AN/DAS-4.
Sản phẩm quang điện tử đa chức năng phát triển theo hướng kết hợp nhiều tính năng như cảnh giới, giám sát, điều khiển và chỉ thị hỏa lực trên cùng một thiết bị. Điều đó không chỉ giúp giảm đáng kể sai sót khi đồng bộ thông tin giữa các hệ thống quang điện tử đơn chức năng mà còn giúp giảm thời gian chuyển đổi hệ thống, nâng cao hiệu quả tác chiến từ khi phát hiện mục tiêu đến khi xác thực và tiêu diệt mục tiêu.
Xu hướng ứng dụng công nghệ mới của sản phẩm quang điện tử?
Quang điện tử trong tương lai còn là các sản phẩm ứng dụng công nghệ mới, quang điện tử thông minh. Một số thành phần của sản phẩm ứng dụng công nghệ mới có thể kể tới như các cảm biến ảnh nhiệt sử dụng vật liệu mới, cho phép thu ảnh ở nhiều dải sóng, có độ phân giải cao.
Sự phát triển của nền tảng phần cứng, hỗ trợ khả năng tính toán và xử lý tốc độ cao trên một diện tích nhỏ khiến cấu hình các thiết bị quang điện tử mới có sự thay đổi đáng kể theo hướng nhỏ gọn hơn. Cùng với đó là cải thiện chất lượng của các thuật toán xử lý ảnh nâng cao và xử lý thông tin trên chip nhúng, từ đó giúp nâng cao chất lượng bắt bám mục tiêu, giảm độ trễ hiển thị, trễ cập nhật thông tin mục tiêu.
Các hệ thống quang điện tử thông minh áp dụng trí tuệ nhân tạo, phân tích dữ liệu lớn, học máy cho bài toán tự động phát hiện, bắt bám, nhận dạng, nhận diện, phân loại mục tiêu và cảnh báo.
Trong tương lai, với sự hỗ trợ của công nghệ truyền hình ảnh không dây tốc độ cao, các trạm chỉ huy có thể nhận tín hiệu hình ảnh và thông tin mục tiêu với tốc độ theo thời gian thực, ghép nối và dựng ảnh toàn cảnh không gian 3 chiều, giúp người chỉ huy có trải nghiệm như đang ở trên chiến trường, từ đó trực tiếp điều khiển hỏa lực tác chiến trên các phương tiện không người lái tham gia chiến đấu.
Ở cấp độ cao hơn, các thiết bị không người lái, tổ chức thành từng biên đội, chia sẻ thông tin mục tiêu, chiến trường và tác chiến độc lập theo kịch bản định sẵn hoặc thay đổi linh hoạt theo điều kiện thực tế.
