光电子技术基础总结

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1、总 结光电子技术基础光电子技术基础总总 结结总 结 电磁波的性质：电磁波的性质：（1）电场）电场E和磁场和磁场H与传播方向与传播方向两两垂直两两垂直，右螺旋关系，右螺旋关系.（2）偏振偏振电场电场E和磁场和磁场H。（3）空间各点的电场）空间各点的电场E和磁场和磁场H同相位同相位地周期性变化。地周期性变化。（4）同一点的电场）同一点的电场E和磁场和磁场H数值：数值：（5）电磁波波速（光速）：）电磁波波速（光速）：EH1.1 电磁波谱与光辐射电磁波谱与光辐射1c光电子技术基础光电子技术基础总 结光光辐辐射射总 结1.2 辐射度学与光度学基本知识辐射度学与光度学基本知识辐射度辐射度光度光度适用范围适

2、用范围整个整个电磁波段电磁波段可见光可见光基本量基本量辐射能辐射能（焦耳）或（焦耳）或辐射功率辐射功率（瓦特）（瓦特）发光强度发光强度（坎德拉）（坎德拉）总 结1.3 热辐射基本定律热辐射基本定律在规定在规定两波长两波长处处 具有与热辐射光源的具有与热辐射光源的辐射比率辐射比率 相同的相同的黑体黑体的温度。的温度。黑体辐射的三个公式：黑体辐射的三个公式：维恩位移定律维恩位移定律 概念：概念：色温（度）色温（度）所发光的所发光的光色光色性质。高性质。高蓝绿。蓝绿。)(9.2897KmTm瑞利瑞利-琼斯、琼斯、维恩、维恩、普朗克。普朗克。总 结1.4 激光原理激光原理一、光辐射的三种跃迁一、光辐射

3、的三种跃迁：自发辐射、受激吸收、受激辐射自发辐射、受激吸收、受激辐射爱因斯坦系数基本关系：自发跃迁、受激辐射、受激吸收爱因斯坦系数基本关系：自发跃迁、受激辐射、受激吸收221112gBgBhncnhBA3332121218二、激光产生的条件二、激光产生的条件三、激光器的组成三、激光器的组成3 3个个-P17-P17泵浦源、光放大器、光学谐振腔（作用？）泵浦源、光放大器、光学谐振腔（作用？）必要条件必要条件：粒子数反转分布、减少振荡模式：粒子数反转分布、减少振荡模式充分条件充分条件：起振、稳定振荡：起振、稳定振荡总 结固体激光器固体激光器气体气体激光器激光器半导体半导体激光器激光器光纤光纤激光器

4、（手术）激光器（手术）1.5 典型激光器典型激光器（红宝石、钛宝石、钕）（红宝石、钛宝石、钕）（He-Ne、CO2、Ar+）（双异质结、量子阱）（双异质结、量子阱）1.6 光频电磁波的基本理论和定律光频电磁波的基本理论和定律1、麦克斯韦方程组、麦克斯韦方程组2、由上推导各向同性介质中电磁波的波动方程。、由上推导各向同性介质中电磁波的波动方程。（课本中有错）（课本中有错）3、求出波动方程的、求出波动方程的平面波解。平面波解。总 结第一章作业：P521.21,1.22总 结第第2 2章章 光辐射的传播光辐射的传播 2.1 光波在大气中的传播光波在大气中的传播一、一、大气衰减大气衰减1、大气分子的吸

5、收、大气分子的吸收 2、大气分子散射、大气分子散射3、大气气溶胶的衰减、大气气溶胶的衰减 二二.大气湍流效应大气湍流效应 1、大气闪烁、大气闪烁 2、光束的弯曲和漂移、光束的弯曲和漂移3、空间相位起伏、空间相位起伏总 结 光波在介质中的光波在介质中的传播传播规律受到规律受到介质折射率介质折射率分布的制约分布的制约，而，而折射率折射率的分布又与其的分布又与其介电常量介电常量密切相关。密切相关。一、电致折射率变化一、电致折射率变化二、电光相位延迟（纵向、二、电光相位延迟（纵向、横向横向）2.2 光波在电光晶体中的传播光波在电光晶体中的传播总 结声波是一种弹性波声波是一种弹性波(纵向应力波纵向应力波

6、)，使介质产生相，使介质产生相应的弹性形变，激起各质点沿声波的传播方向应的弹性形变，激起各质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化。振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化。介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。超声场作用的这部分如同一个光学的超声场作用的这部分如同一个光学的“相位光栅相位光栅”，该该光栅间距光栅间距(光栅常数光栅常数)等于声波等于声波波长波长 s。当光波通。当光波通过此介质时，就会产生过此介质时，就会产生光的衍射光的衍射。其衍射光的其衍射光的强度、频率、方向强度、频率、方向等都随着超声场的等都随着超声场的变化而变化

7、。变化而变化。2.3 光波在声光晶体中的传播光波在声光晶体中的传播总 结声波传播方向声波传播方向入射波入射波0级级1级级1级级2级级2级级拉曼纳斯衍射拉曼纳斯衍射声波传播方向声波传播方向入射波入射波衍射波衍射波聚焦聚焦布喇格衍射布喇格衍射只出现只出现0级和级和+l级级(或或-1级级)(视入射光的方视入射光的方向而定向而定)声波频率声波频率声光作用长度声光作用长度入射方向入射方向总 结 当光波通过当光波通过磁化的物体磁化的物体 时，其传播特性发生变化时，其传播特性发生变化磁磁光效应光效应。主要有主要有法拉第旋转法拉第旋转效应效应 一束一束线偏振线偏振光在外加磁场作用下的介质中传播时，其光在外加磁

8、场作用下的介质中传播时，其偏振方向偏振方向发生发生旋转旋转，其旋转角度，其旋转角度 的大小与沿光束方向的磁场的大小与沿光束方向的磁场强强H和光在介质中传播的长度和光在介质中传播的长度 L 之积成正比，即之积成正比，即 VHL。式中，式中，V 称为称为韦尔德韦尔德(verdet)常数，它表示在常数，它表示在单单位磁场强度位磁场强度下线偏振光通下线偏振光通过单位长度的磁光介质后过单位长度的磁光介质后偏振方向偏振方向旋转的角度旋转的角度。2.4 光波在磁光介质中的传播光波在磁光介质中的传播总 结一、一、光纤波导的结构及弱导性光纤波导的结构及弱导性 光纤是一种能够传输光频电磁波的介质波导，它由光纤是一

9、种能够传输光频电磁波的介质波导，它由纤芯、包层和护套三部分组成。纤芯、包层和护套三部分组成。当满足一定的入射条件时，光波就能沿着纤芯向当满足一定的入射条件时，光波就能沿着纤芯向前传播。前传播。护套包层纤芯2a2.5 光波在光纤波导中的传播光波在光纤波导中的传播总 结1、光纤的分类、光纤的分类 按折射率分布的方式分类：按折射率分布的方式分类：阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤。按传输的按传输的模式数量模式数量分类：分类：单模光纤和多模光纤。单模光纤和多模光纤。总 结 波导的性质由纤芯和包层的折射率分布决定，工程波导的性质由纤芯和包层的折射率分布决定，工程上定义上定义 为

10、纤芯和包层间的为纤芯和包层间的相对折射率差相对折射率差 2)(1 212nn(1)121nnn(2)此即为光纤波导的此即为光纤波导的弱导条件弱导条件。2、光纤的弱导性、光纤的弱导性 光纤的光纤的弱导特性弱导特性是光纤与是光纤与微波圆波导微波圆波导之间的重要差别之间的重要差别之一。之一。弱导弱导的基本含义的基本含义是指是指很小的折射率差很小的折射率差就能构成良好的就能构成良好的光纤波导结构，光纤波导结构，而且为制造提供了很大的方便而且为制造提供了很大的方便。总 结 当光照射物质时，光波当光照射物质时，光波电磁场电磁场将对物质中的电将对物质中的电子产生作用，子产生作用，介质原子介质原子成为成为电偶

11、极子电偶极子。电偶极子将电偶极子将随光波随光波的电磁场的的电磁场的变化变化产生产生振荡振荡。+原子的电极化：原子的电极化：负电荷负电荷中心与中心与正电荷正电荷中心产生偏离的状态。中心产生偏离的状态。2.6 光波在非线性介质中的传播光波在非线性介质中的传播电偶极子电偶极子产生产生极化场，极化场极化场，极化场发出发出次级辐射。次级辐射。总 结 激光具有能显示介质非线性所需的高强度辐射场。激光具有能显示介质非线性所需的高强度辐射场。当入射到介质中的光波当入射到介质中的光波 E=E0 cost 很强时，强很强时，强光将在晶体中感生电极化强度光将在晶体中感生电极化强度PtEtEEEP22002cosco

12、stEtEEtEtE2cos21cos21)2cos1(21cos20020200总 结 电极化强度中除有频率为零的电极化强度中除有频率为零的直流直流成分外，还有成分外，还有频率为频率为的的基频基频成分以及频率为成分以及频率为2的的倍频倍频成分（成分（二次二次谐波谐波信号）。信号）。tEtEEP2cos21cos2120020极化强度总 结 两个频率为两个频率为的光子与某些物质相互作用，的光子与某些物质相互作用，可产生一个频率为可产生一个频率为2的光子。的光子。二次谐波二次谐波 当一当一束强光束强光和一束和一束弱弱光同时进入非线性介质时，可光同时进入非线性介质时，可形成形成三波三波混频效应，产

13、生混频效应，产生和频和频与与差频差频。当入射光波为两种不同频率的光当入射光波为两种不同频率的光 E=E01 cost+E02 cost 时，电极化强度时，电极化强度P 的二次项为的二次项为tEtEEtEtE2cos21cos21)2cos1(21cos20020200总 结)coscos2coscos(2102011220212201ttEEtEtE)cos()cos()12(cos2)12(cos22121020112021201ttEEtEtE 上式各项中，除了有上式各项中，除了有零零频项（直流项）和频项（直流项）和倍频倍频项外，还有项外，还有和频和频项以及项以及差频差频项。项。这些极化波

14、这些极化波再辐射再辐射，产生相应的，产生相应的零频光零频光、倍频、倍频光、光、和频光和频光、差频光。、差频光。总 结波在水中传播时，波在水中传播时，纵波纵波的的衰减衰减最小，而最小，而横波横波的的衰减衰减一般一般很严重。很严重。但但光波光波是是例外例外。当传输距离较短时，单色平行光束在水中传播的衰减当传输距离较短时，单色平行光束在水中传播的衰减规律近似为规律近似为 P=P0 e l.其中，其中，P是光功率，是光功率，为为衰减系数衰减系数，l 为为传输距离传输距离。衰减系数衰减系数的大小与的大小与水质水质和和波长波长有关。有关。蓝绿光的蓝绿光的衰减最小衰减最小，紫外和红外的，紫外和红外的衰减很大

15、衰减很大。2.7 光波在水中的传播光波在水中的传播 将衰减系数的倒数定义为将衰减系数的倒数定义为衰减长度衰减长度。总 结二、前向散射二、前向散射光在传输方向上的散射称为前向散射，而在相反方光在传输方向上的散射称为前向散射，而在相反方向的散射称为后向散射。向的散射称为后向散射。总 结三、后向散射光在水中的传输还会受到后向散射，并且比前向散射强烈的多。如同在大雾中的散射一样，开亮前灯反而看不清。为了得到目标信息，可以采用滤光和检偏器；或分开光源和接收器；或距离选通技术。总 结作业：P89 9、10、11、15.总 结 3.1 光束调制原理光束调制原理第第3 3章章 光束的调制和扫描光束的调制和扫描

16、 外调制外调制、内调制、内调制 激光调制按其调制的性质可以分为激光调制按其调制的性质可以分为 调幅、调频、调相及调强等调幅、调频、调相及调强等。总 结激光激光载波载波的电场强度：的电场强度：调制调制信号为信号为余弦余弦函数：函数：调制量调制量调制波调制波的函数的函数系数系数振幅振幅频率频率相位相位强度强度脉冲脉冲脉冲编码脉冲编码tAtammcos)()cos()(cccctAtE)cos(cos1)(ccmacttmAtEcmaAAm cmcctmtAtEsincos)(mfmmAkm)(coscos12)(22ccmpcttmAtImppAkm 先先电调制（电调制（将调制将调制信号变为电脉冲

17、）信号变为电脉冲）,再再对光载波进行对光载波进行光光强度强度调制调制总 结其调幅波的表达式为：其调幅波的表达式为：利用三角公式：利用三角公式：得：得：cmccacmccaccctAmtAmtAtE)(cos2)(cos2)cos()()cos(cos1)(ccmacttmAtE(3.1-3)cos()cos(21coscos(3.1-4)称为调幅系数。称为调幅系数。cmaAAm 总 结m2调调幅幅波波频频谱谱2caAmmccmc2caAmcA调幅波的频谱是由三个频率成分组成的。调幅波的频谱是由三个频率成分组成的。第一项是第一项是载频分量载频分量；第二、三项是因调制而产生的新分量，称为第二、三项

18、是因调制而产生的新分量，称为边频边频分量分量。cmccacmccaccctAmtAmtAtE)(cos2)(cos2)cos()(总 结3.2 电光调制电光调制一、电光强度调制一、电光强度调制1.纵向电光调制纵向电光调制（通光方向与电场方向一致通光方向与电场方向一致）入射光入射光P1Iixyzx y P2Io调制光调制光VL起偏器起偏器/4波片波片检偏器检偏器 纵向电光强度调制纵向电光强度调制总 结横向电光效应可以分为三种不同的运用方式：横向电光效应可以分为三种不同的运用方式：(1)沿沿z轴方向轴方向加加电场电场，通光方向垂直于，通光方向垂直于z轴，并轴，并与与x或或y 袖成袖成45o夹角夹角

19、(晶体为晶体为45o-z切割切割)。(2)沿沿x方向方向加电场加电场(即电场方向垂直于即电场方向垂直于x光袖光袖)，通，通光方向垂宜于光方向垂宜于x铀，并与铀，并与z轴成轴成45o 夹角夹角(晶体为晶体为45o-x切割切割)。(3)沿沿y轴方向轴方向加电场，通光方向垂直于加电场，通光方向垂直于y轴，并轴，并与与z轴成轴成45o夹角夹角(晶体为晶体为45o-y切割）。切割）。2横向电光调制（横向电光调制（通通光方向与电场方向垂直）光方向与电场方向垂直）总 结由起偏器和电光晶体组由起偏器和电光晶体组成。成。起偏器起偏器的偏振方向的偏振方向平行平行于于晶体的晶体的感应主轴感应主轴x(或或y)，此时入

20、射晶体的线，此时入射晶体的线偏振光偏振光不再分解成不再分解成沿沿x、y两个分量，而是沿着两个分量，而是沿着x(或或y)轴轴一个方向一个方向偏振，偏振，故外电场故外电场不改变不改变出射光出射光的偏振状态，的偏振状态，仅改变仅改变其其相位相位，相位的变化为：，相位的变化为：二、电光相位调制二、电光相位调制入射光入射光偏振器偏振器调制光调制光VLx y z 电光相位调制原理图电光相位调制原理图总 结 对电光调制器来说，总是希望获得高的对电光调制器来说，总是希望获得高的调制效调制效率率及满足要求的及满足要求的调制带宽调制带宽。三、电光调制器的电学性能三、电光调制器的电学性能总 结复习相关知识复习相关知

21、识3.3 声光调制声光调制声光晶体声光晶体等价于等价于一个相位光栅一个相位光栅产生拉曼产生拉曼-纳斯衍射的条件：纳斯衍射的条件：当超声波频率较低，光波当超声波频率较低，光波平行于声波面入射，声光互作用长度平行于声波面入射，声光互作用长度L较短时，在光波较短时，在光波通过介质的时间内，折射率的变化可以忽略不计，则声通过介质的时间内，折射率的变化可以忽略不计，则声光介质可近似看作为相对静止的光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅平面相位栅”。拉曼拉曼-纳斯衍射的特点纳斯衍射的特点：由出射波阵面上各子波源发：由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用，形成与入射方向对称分出的次波将发生相干作用

22、，形成与入射方向对称分布的布的多级衍射光多级衍射光。3210-1-2-3总 结布喇格衍射布喇格衍射产生布喇格衍射条件：产生布喇格衍射条件：声波频声波频率较高，声光作用长度率较高，声光作用长度L较大，较大，光束与声波波面间以一定的角光束与声波波面间以一定的角度斜入射，介质具有度斜入射，介质具有“体光栅体光栅”的性质。的性质。布喇格衍射的特点：布喇格衍射的特点：衍射光各高级次衍射光将互相抵衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现消，只出现0级或级或+1级（或级（或 1级）衍射光级）衍射光。总 结声光调制器的工作原理声光调制器的工作原理 声光调制是利用声光效应将信声光调制是利用声光效应将信息加载于光频

23、载波上的一种物理过息加载于光频载波上的一种物理过程。程。调制信号是以调制信号是以电信号电信号(调辐调辐)形形式作用于式作用于电电-声换能器声换能器上，电上，电-声换声换能器将相应的能器将相应的电信号电信号转化为转化为变化的变化的超声场超声场，当，当光波光波通过通过声光介质声光介质时，时，由于声光作用，使光载波受到调制由于声光作用，使光载波受到调制而成为而成为“携带携带”信息信息的的强度强度调制波。调制波。吸声装置吸声装置Laser inLaser out声光调制器结构声光调制器结构总 结 声光体调制器是由声光介质、电声光体调制器是由声光介质、电声换能器、吸声声换能器、吸声(或反射或反射)装置及

24、驱动电源等所组成。装置及驱动电源等所组成。(1)声光介质声光介质。声光调制器结构声光调制器结构吸声装置吸声装置Laser inLaser out声光体调制器的组成声光体调制器的组成(2)电电声换能器声换能器(又称又称超声发生器超声发生器)(3)吸声吸声(或反射或反射)装置装置(4)驱动电源驱动电源声光调制器结构声光调制器结构吸声装置吸声装置Laser inLaser out声光调制器的重要参量声光调制器的重要参量 1、调制带宽。、调制带宽。2、衍射效率。、衍射效率。总 结1.磁光体调制器磁光体调制器 zzHdc45 入射光入射光起偏器起偏器调制信号调制信号检偏器检偏器YIG棒棒磁光调制示意图磁

25、光调制示意图 VHL 磁光调制主要是应用磁光调制主要是应用法拉第旋转法拉第旋转效应效应.3.4 磁光调制磁光调制总 结3.5直接调制直接调制 直接调制直接调制是把要传递的是把要传递的信息信息转变为转变为电流信号电流信号注入注入半导体光源半导体光源（激光二极管（激光二极管LD或半导体发光二或半导体发光二极管极管LED），从而获得），从而获得调制光信调制光信号号。由于它是在光源内部进行的，由于它是在光源内部进行的，因此又称为内调制。因此又称为内调制。根据调制信号的类型，直接调制又可以分为根据调制信号的类型，直接调制又可以分为模拟模拟调制调制和和数字调制数字调制两种。两种。半导体激光器（半导体激光器

26、（LD）直接调制）直接调制 半导体发光二极管（半导体发光二极管（LED）的调制）的调制 激光源激光源驱动器驱动器光纤光纤光信号输出光信号输出电信号电信号输入输入直接调制直接调制总 结3.7 空间光调制器空间光调制器yx 前面所介绍的各种调制器是对一束光的前面所介绍的各种调制器是对一束光的“整体整体”进进行作用，而且对与光传播方向相垂直的行作用，而且对与光传播方向相垂直的xy平面上的每一平面上的每一点其效果是相同的。点其效果是相同的。空间光调制器空间光调制器可以形成随可以形成随 x y坐标坐标变化的振幅变化的振幅(或强或强度度)透过率透过率:A(x,y)A0T(x,y)或者或者是形成随是形成随坐

27、标变化坐标变化的的相位分布相位分布:A(x,y)A0Texpi(x,y)或者或者是形成随是形成随坐标变化坐标变化的不同的的不同的散射状态散射状态。总 结泡克耳读出光调制器泡克耳读出光调制器液晶空间光调制器液晶空间光调制器 声光空间光调制器声光空间光调制器 磁光空间光调制器磁光空间光调制器总 结3.6 光束扫描技术光束扫描技术 一种是光的偏转角连续变化的一种是光的偏转角连续变化的模拟式扫描模拟式扫描，它能描，它能描述光束的连续位移；述光束的连续位移；各种显示。各种显示。另一种是不连续的另一种是不连续的数字扫描数字扫描，它是在选定空间的某，它是在选定空间的某些特定位置上使光束的空间位置些特定位置上

28、使光束的空间位置“跳变跳变”。光存储光存储。入射光束 扫描光束 反射镜 图1 机械扫描装置示意图机械扫描、机械扫描、电光扫描电光扫描、声光扫描、声光扫描总 结作业：P121 3.4。总 结第第4 4章章 光辐射的探测技术光辐射的探测技术 4.1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应 4.2 光电探测器的性能参数光电探测器的性能参数 4.3 光电探测器的噪声光电探测器的噪声 4.4 光电探测器光电探测器光敏电阻光敏电阻 4.5 pn结光伏探测器的工作模式结光伏探测器的工作模式 4.6 硅光电池硅光电池太阳电池太阳电池 4.7 硅光电二极管硅光电二极管 4.8 光热探测器光热探测器总 结 4.

29、1 光电探测器的物理效应光电探测器的物理效应A、光子效应、光子效应B、光热效应、光热效应区别？区别？A1、光电发射效应、光电发射效应EhEk221mvEkE：光电发射体的功函数：光电发射体的功函数 电子离开发射体表面时电子离开发射体表面时的动能的动能 在光照下，物体向表面以外的空间发射电子（即光电子）在光照下，物体向表面以外的空间发射电子（即光电子）的现象。的现象。爱因斯坦方爱因斯坦方程程 总 结A2、光电导效应、光电导效应A3、光伏效应、光伏效应光电池光电池光电二极管光电二极管 总 结B1、温差电效应、温差电效应B2、热释电效应、热释电效应热释电材料热释电材料一种结晶一种结晶对称性很差的压电

30、晶体对称性很差的压电晶体（电介质）电介质）升高到升高到Tc值时，自发极化突然消失，值时，自发极化突然消失，TC称为称为居里温度居里温度总 结4.1.7 光电转换定律光电转换定律D探测器的光电转换因子探测器的光电转换因子dtdndtdn光电hveD 探测器的探测器的量子效率量子效率)()(tPhveti*光功率光功率P正比于光电场的平方正比于光电场的平方 平方律探测器平方律探测器非线性器件非线性器件(本质本质)。*光电探测器对入射功率有响应光电探测器对入射功率有响应(光电流光电流)一个光子探测器可视为一个电流源。一个光子探测器可视为一个电流源。总 结光电检测器件的特点光电检测器件的特点光子器件光

31、子器件热电器件热电器件响应波长有选择性，一响应波长有选择性，一般有截止波长，超过该般有截止波长，超过该波长，器件无响应波长，器件无响应响应波长无选择性，对响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感波长的辐射同样敏感响应快，吸收辐射产生响应快，吸收辐射产生信号需要的时间短，一信号需要的时间短，一般为纳秒到几百微秒般为纳秒到几百微秒响应慢，一般为几毫秒响应慢，一般为几毫秒总 结参数参数物理描述物理描述表达式表达式单位单位积分灵敏度积分灵敏度光电转换特性的量度光电转换特性的量度安安/瓦瓦伏伏/瓦瓦光谱灵敏度光谱灵敏度对某一波长光电转换的量度对某一波长光电转换的量度

32、安安/瓦瓦频率灵敏度频率灵敏度电流随调制频率变化的量度电流随调制频率变化的量度安安/瓦瓦量子效率量子效率吸收的光子数和激光的电子数之比吸收的光子数和激光的电子数之比通量阈通量阈探测器所能探测的最小光信息功率探测器所能探测的最小光信息功率瓦瓦噪声等效功率噪声等效功率单位信噪比时的信号光功率单位信噪比时的信号光功率瓦瓦归一化探测度归一化探测度与噪声等效功率成倒数、光敏面积与噪声等效功率成倒数、光敏面积和噪声功率有关和噪声功率有关厘米厘米.赫赫兹兹1/2/瓦瓦pidpdiRidPiR piRffiRehinthRiP 1iSNRsPNEPNEPfAD/*pudpduRu4.2 光电探测器的性能参数光

33、电探测器的性能参数 总 结注意注意P136第一段，典型的光敏电阻，以及第一段，典型的光敏电阻，以及一、原理及结构一、原理及结构 4.4 光电探测器光电探测器光敏电阻光敏电阻总 结总 结总 结总 结 光敏电阻阻值对光照特别敏感，是一种典型的利光敏电阻阻值对光照特别敏感，是一种典型的利用用光电导效应光电导效应制成的光电探测器件。制成的光电探测器件。对于本征型，可用来检测可见光和近红外辐射对于本征型，可用来检测可见光和近红外辐射 对于非本征型可以检测波长很长的辐射对于非本征型可以检测波长很长的辐射总 结如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A为发光为发光

34、仪器，仪器，B为水平传送带，由电动机带动做匀速直线运动。为水平传送带，由电动机带动做匀速直线运动。R1为光敏电阻，为光敏电阻，R2为定值电阻，为定值电阻，R1、R2串联在电路中，电串联在电路中，电源电压保持不变每当传送带上有易拉罐挡住由源电压保持不变每当传送带上有易拉罐挡住由A射向射向R1的光线时，的光线时，R1的电阻值就增大，计数器就计数一次。则：的电阻值就增大，计数器就计数一次。则：（1）当传送带上有易拉罐挡住由）当传送带上有易拉罐挡住由A射向射向R1的光线时，定值的光线时，定值电阻电阻R2两端的电压将两端的电压将_。（填。（填“变大变大”、“变小变小”或或“不变不变”）（2）已知相邻的两

35、个易拉罐中心之间的距离均为）已知相邻的两个易拉罐中心之间的距离均为20cm，若计数器从易拉罐第一次挡住光线开始计时，到恰好计数若计数器从易拉罐第一次挡住光线开始计时，到恰好计数101次共用时间次共用时间40s，则传送带的速度为多少，则传送带的速度为多少m/s？总 结光敏电阻适于作为光敏电阻适于作为 ()()A、光的测量元件、光的测量元件B、光电导开关元件、光电导开关元件C、加热元件、加热元件D、发光元件、发光元件光敏电阻的性能好、灵敏光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定电压下度高，是指给定电压下 ()()A、暗电阻大、暗电阻大B、亮电阻大、亮电阻大C、暗电阻与亮电阻差值大、暗电阻与亮电阻差值大

36、D、暗电阻与亮电阻差值小、暗电阻与亮电阻差值小总 结 4.5 pn结光伏探测器的工作模式结光伏探测器的工作模式利用半导体利用半导体PN结光伏效应制成的器件称为光伏器件，结光伏效应制成的器件称为光伏器件，也称结型光电器件。也称结型光电器件。其中包括各种其中包括各种光电池光电池、光电二极管、光电二极管、光电晶体管、光电晶体管、光电场效应管、光电场效应管、PIN管、管、雪崩光电二极管、光可雪崩光电二极管、光可控硅、控硅、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器（感探测器（PSD）、光电耦合器件、光电耦合器件等。等。通常有通常有光电池光电池和和光电二极管光电

37、二极管之分，也就是说，之分，也就是说，光伏探测器有着不同的工作模式。光伏探测器有着不同的工作模式。总 结光伏探测器的工作原理光伏探测器的工作原理总 结 4.6 硅光电池硅光电池太阳电池太阳电池P146前三段。前三段。总 结总 结 4.7 光电二极管光电二极管总 结总 结外形光变化电流变化光电转换器光敏特性或光 输 入-+UR输 出 （a）（b）光电二极管的符号与光电特性的测量电路（a）符号 （b）光电特性的测量电路硅光电二极管总 结光电二极管的伏安特性光电二极管的伏安特性Si光电二极管、光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管、雪崩光电二极管、光电光电二极管、光电3极管极管优点优点?。总

38、结P163 第一段。第一段。4.8 光热探测器光热探测器1 热敏电阻热敏电阻 热敏电阻热敏电阻由由Mn、Ni、Co、Cu氧化物，或氧化物，或Ge、Si、InSb等半导体材料做成的电阻器，其阻值随温度而等半导体材料做成的电阻器，其阻值随温度而变化。变化。电阻随温度变化的规律：电阻随温度变化的规律：RTRT)/(TRRT热敏电阻的热敏电阻的温度系数温度系数 正温度系数正温度系数负温度系数负温度系数 0T0T总 结作业：P177 4.1、4.2总 结第第6 6章章 显示技术显示技术总 结CRT的的缺点：缺点：质量和体积大。质量和体积大。优点：优点：显示质量优良、制作和驱动简单。显示质量优良、制作和驱

39、动简单。总 结黑白黑白CRT一、电子枪一、电子枪一般分为：一般分为：双电位电子枪（双电位电子枪（BPF）单电位电子枪（单电位电子枪（UPF）。）。总 结二、玻璃外壳二、玻璃外壳 玻璃外壳由管颈、锥体和面玻璃三部分组成。玻璃外壳由管颈、锥体和面玻璃三部分组成。三、荧光屏三、荧光屏l荧光屏荧光屏一般由玻璃基板、荧光粉层和和铝膜层构成，一般由玻璃基板、荧光粉层和和铝膜层构成，也称作屏幕。也称作屏幕。l荧光粉层完成显像管内的荧光粉层完成显像管内的光电转换光电转换功能功能.l荧光粉的另一个重要参数是荧光粉的另一个重要参数是余辉时间余辉时间余辉时间余辉时间定义为亮度减少到定义为亮度减少到1/10时所用的时

40、间，时所用的时间，l余辉太长运动画面会有拖影，余辉太短平均亮度降余辉太长运动画面会有拖影，余辉太短平均亮度降低，低，电视电视采用采用中余辉中余辉荧光粉，荧光粉，示波器示波器等则采用等则采用长余辉长余辉荧光粉。荧光粉。总 结l在荧光粉层表面蒸镀一层在荧光粉层表面蒸镀一层0.10.5m的的铝膜铝膜l 可以可以提高提高图像图像显示性能显示性能。主要优点为：可以防。主要优点为：可以防止负电荷积累导致的荧面电位下降，从而限制了亮止负电荷积累导致的荧面电位下降，从而限制了亮度的提高；铝可将荧光粉发向管内的光线反射到观度的提高；铝可将荧光粉发向管内的光线反射到观察者一侧，提高亮度；阻档负离子对荧光层的轰击察

41、者一侧，提高亮度；阻档负离子对荧光层的轰击防止离子斑。防止离子斑。总 结四、扫描方式四、扫描方式l在显像管中电子束的扫描是通过磁偏转来实现的。在显像管中电子束的扫描是通过磁偏转来实现的。l按电子束运动的规则可分为按电子束运动的规则可分为直线扫描直线扫描、圆扫描、螺圆扫描、螺旋扫描等旋扫描等。l在电视系统中，采用了匀速在电视系统中，采用了匀速单向直线扫描单向直线扫描分为分为逐行扫描逐行扫描和和隔行扫描隔行扫描两种方式。两种方式。总 结液晶LCD平板显示器等离子体PDP平板显示器LCD主要在主要在微型微型和和中小屏幕中小屏幕占优势。占优势。PDP由于制作由于制作工艺相对简单工艺相对简单，易于制作，

42、易于制作大屏幕大屏幕，是发展多媒体显示，壁挂式电视和是发展多媒体显示，壁挂式电视和HDTV最有竞最有竞争力的显示技术。争力的显示技术。总 结彩色彩色CRT 彩色显像管采用红绿蓝（简称彩色显像管采用红绿蓝（简称RGB）三基色相加）三基色相加混色原理实现彩色图像的显示。混色原理实现彩色图像的显示。彩色显像管应能产生三束电子流，它们可以是来彩色显像管应能产生三束电子流，它们可以是来自一个电子枪（自一个电子枪（单枪三束单枪三束），也可以来自三个电），也可以来自三个电子枪（子枪（三枪三束三枪三束），），自会聚彩色自会聚彩色显像管。显像管。（1）荫罩式彩色显像管）荫罩式彩色显像管（2）荫栅式彩色显像管）荫

43、栅式彩色显像管总 结2 液晶显示（液晶显示（LCD）液晶液晶溶致液晶溶致液晶热致液晶热致液晶近晶相近晶相向列相向列相胆缁相胆缁相液晶显示液晶显示扭曲向列型液晶显示（扭曲向列型液晶显示（TN-LCD）超扭曲向列型液晶显示（超扭曲向列型液晶显示（STN-LCD）有源矩阵液晶显示（有源矩阵液晶显示（AM-LCD）MIM、TFT型型总 结3 等离子体显示（等离子体显示（PDP）单色单色PDP：DC-PDPAC-PDP彩色彩色PDP 具有平板电极的低气压放电系统同直流电源串具有平板电极的低气压放电系统同直流电源串联，得到如图联，得到如图3.1所示的伏安特性曲线。所示的伏安特性曲线。图图3.1 PDP中气

44、体放电伏安特性曲线中气体放电伏安特性曲线总 结PDP单元的状态只有两种，即单元的状态只有两种，即“点亮点亮”和和“熄熄火火”。其灰度的实现不同于。其灰度的实现不同于CRT的靠调制电子束的靠调制电子束流大小而实现明暗不同亮度的显示。流大小而实现明暗不同亮度的显示。PDP在实现灰度时要把一个电视场分为若干个子在实现灰度时要把一个电视场分为若干个子场，每一子场产生场，每一子场产生相同强度的辐射的时间不同相同强度的辐射的时间不同，亮度的高低是因这些相同光强辐射在人眼视网膜亮度的高低是因这些相同光强辐射在人眼视网膜上的辐射强度与作用时间的积分效应不同造成的。上的辐射强度与作用时间的积分效应不同造成的。总

45、 结4 电致发光显示电致发光（电致发光（EL）电能直接转换成光能电能直接转换成光能注入电致发光注入电致发光 在半导体在半导体PN结加正偏压时产生少数载流子注结加正偏压时产生少数载流子注入，与多数载流子复合发光入，与多数载流子复合发光高场电致发光高场电致发光 将发光材料粉末与介质的混合体或单晶薄膜夹将发光材料粉末与介质的混合体或单晶薄膜夹持于透明电极板之间，外施电压，由电场直接激励持于透明电极板之间，外施电压，由电场直接激励电子与空穴复合而发光电子与空穴复合而发光总 结一、注入电致发光显示一、注入电致发光显示 发光二极管（发光二极管（Light Emitting Diode,简称简称LED）是）

46、是注入电致发光显示器件的代表。发光二极管是利注入电致发光显示器件的代表。发光二极管是利用少数载流子流入用少数载流子流入PN结直接将电能转换为光能的结直接将电能转换为光能的半导体发光元件半导体发光元件二、高场电致发光显示二、高场电致发光显示交流薄膜电致发光交流薄膜电致发光显示显示（ACTFEL）金属电极发光层绝缘层绝缘层透明电极玻璃衬底总 结交流粉末电致发光显示交流粉末电致发光显示 有机发光器件有机发光器件Organic Light-Emitting Devic OLED总 结5 其它显示技术其它显示技术投影显示投影显示 前投式前投式 背投式背投式 真空荧光显示（真空荧光显示（VFD）电致变色显

47、示（电致变色显示（VFD）电泳显示（电泳显示（VFD）总 结作业：P249 6.3、总 结第第7 7章章 光电子技术应用实例光电子技术应用实例 7.1 光纤通信光纤通信 7.2 激光雷达激光雷达7.3 激光制导激光制导 7.4 红外遥感红外遥感7.5 红外跟踪制导红外跟踪制导 7.6 光纤传感光纤传感总 结7.1.1 光纤通信发展的光纤通信发展的4代？代？7.1.3 光纤通信系统的基本组成。光纤通信系统的基本组成。7.2.13 激光雷达的优点、组成、应用激光雷达的优点、组成、应用7.3 激光制导的分类激光制导的分类 寻的、驾束寻的、驾束7.4 红外遥感的优点、红外遥感的优点、分类（分类（扫描成像、光谱遥感仪扫描成像、光谱遥感仪）7.5 红外跟踪制导的分类（红外跟踪制导的分类（点源、成像制导点源、成像制导）7.6 光纤传感分类（光纤传感分类（传感型、传光型传感型、传光型）具体传感器：温度、位移、光纤陀螺。具体传感器：温度、位移、光纤陀螺。总 结B1、温差电效应、温差电效应总 结作业：复习