光电检测知识点汇总

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1、考试高分笔记基本常识:电流灵敏度S =输出信号光电流输入光功率光通量=受光面积X光照度=AE 光通量-lm；照度-lx；亮度-sb；光强-M光敏电阻-正偏，光电二极管-反偏，光电池-没有外加偏置（这里偏置可以理解为器件之外有没有 添加电源，）重点简录：1、P33,量子效率，6量子效率叩=每秒产生的光电子数每秒入射波长为人的光子数I/eP / hv2、P52（5）,由禁带宽度Eg计算长波限入hv = E ,v = - n A =生 g A Eg长波限理论值小于实际值原因：1在实际中短波更易被吸收。2随温度的升高而向短波方向移动3、P52（6），光敏电阻，10光电导灵敏度S=Gg EG = Gp

2、+ Gd （亮电导=光电导+暗电导） 4、P75，光电二极管，10G U = GU + S =（U -U ）G000 e max b 0 L）（产生的总电流=暗电流+光电流） 5、P89，放大倍数，10124阳极电流IA =:=p-阴极电流IKA = （明）n0详尽考点：Chapter 2电致发光即场致发光，顾名思义，它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象，是将电能 直接转化为光能的过程。具体过程：物质中的原子受到电子轰击，使原子中的电子获得动能，由低能态 跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。知辐射通量求光通量：光通量=视见函数*辐射通量*皿（Km为光视效能，Km=

3、683 lm/W）例题：光谱光视效率V（505nm）=0.40730，波长为505nm、1mW的辐射光，其光通量为 0.2782 lm （计算式：0.40730 x 683 lm/W x 1 mW）LED发光机理P22 （就是电致发光）当给发光二极管的P-N结加正向电压时，夕卜加电场将削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运 动加强。由于电子迁移率总是远大于空穴的迁移率，因此电子由N区扩散到P区是载流子扩散运动的主体。 当导带中的电子与价带中的空穴复合时，电子由高能级跃迁到低能级；电子将多余的能量以发射光子的形式 释放出来，产生电致发光现象。外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物

4、体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电 子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等 内光电效应：实际影响的是电压或电导，如光电池，光电二极管Chapter 3P33,量子效率，6量子效率卜每秒秒产生舞的光子数P/加I/e1 / e 一单位时间内被光子激励的光电子数（电流I是单位时间的电荷量）P/加一单位时间内入射到探测器表面的光子数（功率P是单位时间的能量）门=IL = I = (qe / hv) P =侦P Pea 一光电转换因子，a=qe / hv上式即为光电转换定律。噪声等效功率NEP（Noise Equal Power）:当输出信号电流跟噪声一样大时对应的入

5、射光功率。 NEP总是越小越好（你可以这么想，噪声是越小越好的，所以噪声等效功率也一样。）。NEP = P =二（S 表示 Signal（信号），N 表示 Noise（噪声）us/Un 顷N光电导效应:入射光强改变物质导电率的物理现象。当光子能量大于禁带宽度（也因此有了长波限这个概念）， 也就是电子有足够的钱过河（禁带），价带中的电子跨过护城河（禁带）到了导带，留下老婆（空穴），然后老婆空 虚寂寞冷，离婚率（电导率）就增加了。（这个是某总打的比喻）由禁带宽度Eg计算长波限入hv = E ,v = c n A =些g A EgP52（6），光敏电阻，10光电导灵敏度S = G （G为光电导，E为

6、光照度，同样E、中、P可互换） g E亮电导=光电导+暗电导，即G = Gp + Gd（可以这么记，月球本来是暗的，受到光照后就变亮了，成为了月亮。p即photo（光），d即dim（暗），注意这是正偏的情况。）Chapter 4P75，光电二极管，10知识点:a G U = GU + S =(U -U )G0 00 e max b 0 L）（产生的总电流=暗电流+光电流。试从几何意义上理解。）U-转折电压0G0 -初始电导G0-结间漏电导（暗电导）勺-光电灵敏度G乙一负载电导%一偏置电压（就是那个两杠电池符号。也就是外加电压。可以让光电二极管工作在反向偏置状 态）一最大光通量（光通量中，光功率

7、P,光照度E在这个问题上是等价的，题目给什么条件，uux就用什么来代入。）用途：当其他条件已知，上式可用于计算初始电导G0或转折电压U。也可以求解负载电导Gl与 Rl.（Rl=1/Gl）o另：1. 当光通量改变时，只要将上式中的u0改为max改为max即：G0AU = GkU + e AO =（Ub-U）GL （可用于计算电压改变量和电流改变量AU，不要告诉我说你不知道 i=glau）2. 最大线性输出负载线：过偏置电压和转折点M所做直线在第一象限的部分。也就是倾斜方向 明显跟其他线段不一样的那根。3.U =+26 功P x Ins补充知识点：一般下标L表示Load（负载），下标b表示bias

8、（偏置，线偏振的偏也是这个bias）。光电池U ， I !Chapter 5负电子亲和势：电子处于随时可以脱离的状态，用电子亲和势为负值的材料制作的光电阴极，由光子激发出 的电子只要能扩散到表面就能逸出，因此灵敏度极高。（电子亲和势指的是半导体导带底部到真空能级间的能 量值，它表征材料在发生光电效应时，电子逸出材料的难易程度。电子亲和势越小，就越容易逸出。）P89，放大倍数，1012知识点：4阳极电流IA =- = -p上 阴极电流IK（记忆技巧：PK,去P的是阳极，被K的是阴极，跟SM是一回事） A = S（SO ）n8 0电子光学系统收集率8 倍增级收集率。一二次电子发射系数Chapter

9、 6电荷耦合器件分为表面沟道CCD（SCCD）和体沟道或埋沟道器件（BCCD）。（多容易记，S与B的组合，S表Surface（表面），B 表 Bury（埋）在CCD器件中，设原有的信号电荷量为Q。，转移到下一个电极的信号电荷量为Q1，没有被转移的电荷量为 00。电荷转移效率n = Qo1x 100%Q电荷转移损失率s = x 100% = 1-nQ0胖零：即使是零信号，势阱中也有一定量的电荷，从而减少损耗，提高转移效率。Chapter 7直接检测（非相干检测的一种）与相干检测的区别:非相干光检测（如直接检测）相干光检测光源非相干或相干光源相干光源原理利用光强度携带信息，将光强度转换为电信 号，

10、解调电路检出信息。利用光的振幅、频率、相位携带信息，检测 时需要用光波相干原理。调制方法光强度调制、偏振调制光振幅调制、相位调制，频率调制特点直接检测是一种简单实用的方法测量精度（灵敏度）更高，作用距离更远直接检测系统的基本特性：光检测器的平方律特性：光电流正比于光电场振幅的平方，电输出功率正比于入射光功率的平方。莫尔条纹:结构示意图1-照明打2聚光镜3-主光栅尺4-指示光栅5光电器件简要说明：当主光栅尺随着被测物体移动，两个光栅产生变化的莫尔条纹，光电器件接收到的光强就会周期 性变化。利用X= m,测得波数值n即可定量计算出位移值x（T为光栅的栅距，波数是指变化的周期的个数）。例如这样波数值

11、N就是2.P142,相位测量，6例：现在测量某一段长度为386.57m的距离，相位的测量精度为0.1%，请分析现在需要选用何种测尺，每 种测尺的长度为?其频率分别为？答：测尺长度为：10m和1000m。用f=c/L就能计算出频率。分析：国标就两把尺子，10m和1000m的，你记住就行了。如果你还想进一步了解那我再继续讲，这是测 绘学的知识。你拿出一把长度固定的尺子，用它去测一段距离，如果这段距离比你的尺子小，那么你的尺子 就可以测量它。如果距离比尺子大，我就得用这把尺子测量好几次。相位测量也是一样，但是相位测量仪器 很笨，它无法知道这段距离自己用尺子测量了几次，它只能读取最后一段的长度，比如我

12、的尺子长度是10m， 我得到的数就只能是0-10m之间的一个数，我用它测21m，就只能得到读数1m。如果我的尺子精度很高， 那么我只要用一把长度很大的尺子去量，总是可以量出距离。现在我用1000m的大尺子只能量出这段距离大 概是386m。所以我又用一把10m尺去量。10m尺的测量精度0.1%，那么10m*0.1%=1cm，也就是说可以精 确到一厘米，用它测386.57m的距离可以获得数据6.57m，结合386m和6.57m就能知道长度原来是386.57m。P156，PSD 应用，6 用PSD测量两平面的相对平行度:图6两平而相射平行度示竟倒利用图6所示装置可对两平面的相时平行魔进 行测星其中激光繇发出乾海光束经过半反射镜Ml 后分成两部分，其中一个光束依次经过半度射谴 ML全反射镜MS和平面M4之后，再按原路返回到 半反射瞭Ml 一最后经过凸透镣L聚埃到PSD的中间 点K.即图中坐标的。点，另一个光束经过半技射荒 Ml孜射到平面M2,由于平面W与图中自勺水平 虚声）成倾角日.所以.从卜伫再次返回的光束将在偏 离入射光束*之后穿过半反射镜HI ,鼠后经过凸 透镜L聚焦到离P的中间K距离为心的位置 上。这样.通过朋星Z的太小即可通过简单的运算 测得和醇i之间的佩斜程度“