光电检测技术知识点

1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括〔光电导〕和〔光生伏特效应〕。

2、真空光电器件是一种基于〔外光电〕效应的器件，它包括〔光电管〕和〔光电倍增管〕。结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中

3、光电导器件是基于半导体材料的〔光电导〕效应制成的，最典型的光电导器件是〔光敏电阻〕。

4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为〔光电导〕，在零偏置条件下的工作模式为〔光生伏特模式〕。

5、变象管是一种能把各种〔不可见〕辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。

6、固体成像器件〔CCD〕主要有两大类，一类是电荷耦合器件〔CCD〕，另一类是〔SSPD〕。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD〔外表沟道电荷耦合器件〕是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体外表一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输

7、光电技术室〔光子技术〕和〔电子技术〕相结合而形成的一门技术。

8、场致发光有〔粉末、薄膜和结型三种形态。

9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极〔PEA〕和负电子亲合势光电阴极〔NEA〕，正电子亲和势材料光电阴极有哪些〔Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物〕。

10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为〔2DU〕型和〔2CU〕型两种。

11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为〔微光管〕。

12、光导纤维简称光纤，光纤有〔纤芯〕、〔包层〕及〔外套〕组成。

13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为〔相干〕和〔非相干〕光源。

14、光纤的色散有材料色散、〔波导色散〕和〔多模色散〕。

15、光纤面板按传像性能分为〔普通OFP〕、〔变放大率的锥形OFP〕和〔传递倒像的扭像器〕。

16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的〔集光〕能力，决定了能被传播的光束的半孔径角

17、真空光电器件是基于〔外光电〕效应的光电探测器，他的结构特点是有一个〔真空管〕，其他元件都置于〔真空管〕。

18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为2DR〔以P型硅作基底〕型和〔2CR〕型两种。

19、根据衬底材料的不同，硅光点二、三级管可分为2CU和2DU、3CU和3DU

20、为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V〔f〕, 视见函数有〔明视见函数〕和〔暗视见函数〕。

21、PMT由哪几部分组成？入射窗口D、光子阴极、电子光学系统、电子倍增系统和光电阳极。

22、电子光学系统的作用是：〔1〕是光阳极发射的光电子尽可能全部汇聚到第一倍增级上，而将其他部的杂散热电子散射掉，提高信噪比。〔2〕使阴极面上各处发射的光电子在电子学系统的中渡越时间尽可能相等

23、P MT的工作原理

1．光子透过入射窗口入射在光电阴极K上

2．光电阴极K受光照激发，外表发射光电子

3．光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，将

发射出比入射电子数更多的二次电子。入射电子经N级倍增后，

光电子数就放大N次. 4．经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流Ip，在负载RL上产生信号电压0。

22、PMT的倍增极结构有几种形式个有什么特点？

〔1〕鼠笼式：特点结构紧凑，时间响应快。〔2〕盒栅式：特点光电子收集率高，均匀性和稳定性较好，但时间响应稍慢些。〔4〕百叶窗式，特点：管子均匀性好，输出电流大并且稳定，响应时间较慢。〔5〕近贴栅网式，特点：极好的均匀性和脉冲线性，抗磁场影响能力强。〔6〕微通道板式，特点：响应速度快，抗磁场干扰能力强，线性好

23、什么是二次电子？并说明二次电子发射过程的三个阶段是什么？光电子发射过程的三步骤？

答：当具有足够动能的电子轰击倍增极材料时，倍增极外表将发射新的电子。称入射的电子为一次电子，从倍增极外表发射的电子为二次电子。

二次电子发射3阶段：〔1〕材料吸收一次电子的能量，激发体内电子到高能态，这些受激电子称为内二次电子。

〔2〕内二次电子中初速指向外表的那部分像外表运动。〔3〕到达界面的内二次电子能量大

于外表垒的电子发射到真空中成为二次电子。

光电子发射过程的三步骤：(1) 物体吸收光子后体内的电子被激发到高能态；(2) 被激发电子向外表运动，在运动中因碰撞损失部分能量；(3) 克服外表势垒逸出金属外表。

24、简述Si-PIN光电二极管的结构特点，并说明Si-PIN管的频率特性为什么比普通光电二极管好？p69

25、简述常用像增强器的类型？并指出什么是第一、第二和第三代像增强器，第四代像增强器在在第三代基础上突破的两个技术是什么？p130

答：1)类型：级联式像增强器、第2代像增强器〔微通道板像增强器〕、第3代像增强器、X射线像增强器。2〕级联式像增强器由几个分立的单极变像管组合成属于第一代像增强器；微通道板像增强器属于第三代像增强器；第二代像增强其的微通道板结构配以负电子亲和势光电阴极构成第三代像增强器。3〕突破技术：一是管子采用新材料制成的寿命高、高增益、低噪声的无膜MCD；二是NEA光电阴极采用的自动控制门电流，有利于减小强光下到达MCD的电子流，以降低强光下列图像模糊效应。

26、什么是光电子技术?光电子技术以什么为特征？

光电子技术是：光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术。主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。以光源激光化、传输光纤化、手段电子化、现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征：是一门新兴的综合性交叉学科。

27、光源的光谱功率分为哪几种情况？画出每种情况对应的分布图？

分为：线状光谱〔有假设干条明显分割的西线组成〕、带状光谱(由一些分开的谱带组成，没个谱袋中包含许多连续谱线)、连续光谱〔光源发出的谱线连成一片〕、混合光谱〔前三种谱线混合而成〕

28、荧光屏外表蒸镀铝膜的作用是：引走荧光屏上积累的电荷，同时防止光反馈，增加发射光的输出。

29、从传输模式角度考虑，光纤分为：多模光纤和单模光纤。根据折射率变化规律分为阶跃型和梯度型

31、什么是负电子亲和势光电阴极？具有哪些优点？

NEA是指：将半导体外表做处理是外表区域能弯曲，真空能级降到导带之下，从而使有效地电子亲和势能变为负值。优点：1)量子率高；2〕光谱响应率均匀，且光谱响应延伸到红外。3〕热电子发射小；4〕光子的能量集中

32、什么是‘胖0’电荷？什么是‘胖0’工作模式？引入‘胖0’电荷的优缺点？

“胖0”电荷的引入：降低了势阱的深度；减小了信号电荷的最大存储量；降低了CCD的动态范围；增大了器件的转移噪声。P158

36、CCD有哪几部分组成，并说明每部分的作用？为什么说CCD是非稳态器件？CCD能否工作，其电极间距为？p147

1)电耦合器件组成：信号输入部分、电荷转移部分、信号输出部分。信号输入部分作用：将信号电荷引入到CCD的第一个转移栅下的势阱中；电荷转移部分作用：将重复频率相同、波形相同并且彼此间有固定相位关系的多相时钟脉冲分组依次加到CCD转移部分的电极上，是电极按一定规律变化，从而在半导体外表形成一系列分布不对承德陷阱；信号输出部分作用：讲CCD最后一个转移栅下势阱中的信号电荷引出

2〕CCD是利用在电极下SiO2-半导体界面形成的深耗尽层进行工作的，所以属于非稳态器件

3〕CCD能否成功工作首先取决于金属电极排列，需找金属栅极间的最正确间隙宽度，一般小于3um

37、对于CCD来说电荷注入方式有电注入和光注入，什么是电注入？什么是光注入？p147,148

电注入：主要由输入二极管Id和输入栅Ig组成。可以将信号电压转换为势阱中等效电荷，即给输入栅施加适应的电压，在其下面道题外表形成一个耗尽层。在滤波、延迟线和存储器应用情况下用电注入。

光注入：摄像器件采取的唯一注入方法。〔P148〕光注入过程如下：摄像时光照射到光敏面上，光子被敏元吸收产生电子一空穴对，多数载流子进入耗尽区以外的的衬底，然后通过接地消失，少数载流子便被收集到势阱中成为信号电荷。当输入栅开启后，第一个转移栅上加以时钟电压时，这些代表光信号的少数载流子就会进入到转移栅的势阱中，完成注入过程。

38、画出ZnCdTe靶的结构图，并说明每层的作用？p138

第1层：ZnSe层属于N型半导体，厚50～100nm；无光电效应，其作用是增强对短波光的吸收，提高整个可见光区的灵敏度。另外它也阻止光生空穴向成象面一边扩散，有提高灵敏度，减小暗电流的作用；

第2层：碲化锌和碲化镉的固溶体〔ZnxCd1-xTe〕，属于P型半导体，厚3～5μm；光电效应主要发生在该层，x值的大小对灵敏度、暗电流和光谱特性都有较大的影响，x值小，灵敏度高，体内暗电流增大，光谱特性的峰值波长向长波方面移动；

第3层：无定形三硫化二锑Sb2S3，厚100nm；其作用是减小扫描电子束的电子注入效应，减小暗电流和惰性第1层与第2层之间形成异质结；第2层与第3层之间不形成结。

39、画出CdSe靶的结构图，并说明每层的作用？p138

第1层：沉积在玻璃板上的透明的导电层SnO2，作信号电极,属N+；

第2层：是N型CdSe层,它与N+型层SnO2构成对空穴的阻挡层；CdSe层是异质结CdSe靶的基体，厚2微米；是完成光电转换的光敏层，其禁带宽度为1.7eV，具有良好的光电导特性；

第3层：亚硒酸镉(CdSeO3)层是由CdSe 氧化而成,是一层绝缘体,有利于降低暗电流,但不影响光电灵敏度；

第4层：As2S3层是靶的扫描面，是在高空状态下气湘沉积而成，呈玻璃态，厚0.2微米；是一个高阻层，禁带宽度为2.3eV，具有很高的电阻率。其作用是防止电子进入靶内，形成对电子的阻挡层，并且承担电荷的积累和储存。

40、什么是MCP？简述微通道板〔MCP〕的工作原理？p130

微通道板是由成千上万根直径为15～40μm、长度为0.6～1.6mm的微通道排成的二维列阵，简称MCP。

微通道板〔MCP〕的工作原理：微通道是一根根的玻璃管，内壁镀有高阻值二次发射材料，具有电阻梯度，施加高电压后，内壁出现电位梯度，光电阴极发出的一次电子轰击微通道的一端，发射出的二次电子因电场加速轰击另一端，再发射二次电子，连续发射二次可得约10的四次方的增益。

41、什么是微通道板〔MCP〕的自饱和效应？二代像增强器利用该效应解决了什么问题？p130

在近聚焦式的MCP位增益中，光电阴极和第一微通道板的间距约为0.3mm，级间电压为150V，第二微通道板和阴极的间距为1.5mm，级间电压为300V，外加偏置电压的变化只改变微通道板上的电压，可以调节总增益

第二代像增强器利用它代替电子光学系统，实现电子图像的增强。在第二代增强器中光电阴极的光电在电场作用下，进入微通道板输入端，经MCP电子倍增加速后到达荧光屏上，输出光学图像。

42、以p型N沟道MOS电容器为例，说明势阱存储电荷的原理。〔第七章〕

43、什么是光纤面板？简述光纤面板由哪几种玻璃组成？每种玻璃的作用？p197

用多根单光纤经热压工艺而制成真空气密性良好的光纤棒，然后进行切片、抛光而成的一种可传递光学图像的光纤器件；

光纤面板主要由3种玻璃组成，芯玻璃，包皮玻璃和光吸玻璃

芯玻璃：是一种高折射率，是光的通路；

包皮玻璃为低折射率玻璃，起界面全反射作用；

光吸收玻璃是一种不透明的黑色玻璃，作用是将穿透包皮玻璃的杂散光吸收掉，以提高图像的比照度和分辨率；

44、什么是光纤面板的三环效应？该效应对传像有什么影响？

三环效应出射角最小的第一环带光；出射角相等的第二环带光；出射角最大的第三环带光

45、简述光纤面板的传像原理，像管应用光纤面板有什么优点?

光纤面板的传像原理：光纤间相关排列，由棒中切出的每块面板的输入和输出端面空间阵列相对应，从而正确传递图像。

优点是：

●增加了传递图像的传光效率；

●提供了采用准球对称电子光学系统的可能性，改善了像质；

●可制成锥形OFP或光纤扭像器。

光电测试技术

光电测试技术的总结 光电测试技术主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。光电测试技术具有高精度、高速度、远距离、非接触测量、寿命长、具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理等特点。 以下是我对这门课学习后的大概的总结： 第一章讲了光电测试系统的组成，还有光学变换和光电转换的区别与概念。介绍了光度的基本物理量，比如光量、光通量、发光强度、光亮度、照度等的物理意义、表达式、计算单位。 第二章需要知道三个光度学基本定律：余弦定律、亮度守恒定律（光在同一种介质中传播时，若传输过程中无能量损失，则光能传输的任一表面亮度相等）、照度与距离的二次方反比定律。光电测试技中常用的光学系统包括显微光学系统、望远光学系统、摄影系统、投影光学系统，其中显微光学系统在精密光电测量仪器中应用广泛，主要用于瞄准读数及观测测量。需要注意掌握显微镜光路原理，了解显微光学系统一般由物镜、目镜、照明系统组成，显微镜的视觉放大倍率是显微物镜和目镜的放大倍率的乘积。显微镜的分辨本领的含义及公式，显微物镜数值孔径越小，分辨力越大，分辨本领越小。掌握显微镜的有效放大率、显微系统的景深的含义及分类、显微物镜的选用。了解望远光学系统的原理和性质，其中，反射式与折反式望远物镜的原理。摄影系统的主要技术参数，如视场、光圈的概念及公式，摄影物镜的相对孔径越大，分辨力越高，像面照度越大。

第三章介绍了光源的基本参数，如发光效率的概念，寿命，光谱功率谱分布、空间光强分布特性、光源光辐射的稳定性、光源的色温和显示性。第二节中光电测量的常用电源，其中热辐射光源包括：太阳光、白炽灯、卤素灯，并掌握卤素灯与白炽灯的工作原理和区别，白炽灯内充气后，钨要蒸发，只不过速度减慢而已，但卤素灯中充入一定量的卤素元素，可以产生钨的再生循环。需要知道气体放电光源的优缺点，电致发光光源中，掌握LED的特点与应用、激光光源的特点，He-Ne气体激光器工作原理及其使用特点，如光速特性、光的单色性、方向性、亮度、相干性等，还需了解He-Ne气体激光器的注意事项。知道照明系统的设计原则：光孔转接原则、照明系统的拉赫不变量应大于或等于物镜的拉赫不变量。 第四章光电测试技术中常用光电器件有光电探测器件、光电成像器件、光调制器件等。光电探测器件工作的物理基础是光电效应。光电器件的主要性能参数有：光电器件的探测灵敏度、响应时间和频率响应、噪声等效功率、探测度D与比探测度、量子效率。需知道频率响应特性的定义及截止频率的公式，噪声等效功率NEP的计算公式、探测度D与比探测度的公式、单位，量子效率是描述光电器件光电转换能力的一个重要参数，是在某一特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比，通常小于1。知道光电发射效应的概念，爱因斯坦方程的物理意义及应用，光电倍增管的特点、工作原理、倍增系统，其特性参数：阴极、阳极灵敏度，电流增益G 的定义及公式，光电倍增管的使用要点，并知道微通道板MCP光电

传感器知识点

传感器与自动检测技术 第一章 1、检测的定义：检测是利用各种物理、化学反应、选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或者定量结果的过程。能够自动的完成整个检测处理过程的技术成为自动检测与转换技术。 2检测系统的一般构成框图： 1）传感器是检测系统的第一环节，设计时要充分考虑被测量和被测对象的特点，在了解被测对象和各种传感器的特性的基础上，根据被测量精度的要求、被测量变化范围、被测量所处的环境条件、传感器的体积以及整个检测系统的性能要求等限制，合理地选择传感器。 2）信号调理电路是对传感器的传输电信号做进一步的加工处理，多数是进行信号之间的转换，包括对信号的转换、放大滤波等。 3）纪录、显示仪器是将所测的信号变成一种能成为人们所理解的形式，以供人们观察和分析。 4）信号分析处理用来对测试所得的实验数据今夕处理、运算、逻辑判断、线性变换，对动态测试结果做频谱分析（幅值谱分析、功率谱分析）、相关分析等，完成这些工作必须采用计算机技术。数据处理结果通常送到显示器和执行机构去。所谓的执行机构通常指各种继电器、电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电动机等，他们在电路中是起通断、控制、调节、保护等作用的电气设备。 3、传感器的定义：能够感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的期间或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 4、传感器一般由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成。 1)敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件。 2）转换元件——又称传感元件，是传感器的重要组成元件。 5、信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换成便于显示、纪录和控制点有用信号的电路。 传感器组成框图：

光学测量与光学工艺知识点答案

目录 第一章基本光学测试技术 (2) 第二章光学准直与自准直 (5) 第三章光学测角技术 (9) 第四章：光学干涉测试技术 (12) 第六章：光学系统成像性能评测 (15)

第一章 基本光学测试技术 ? 对准、调焦的定义、目的； 对准又称横向对准，是指一个对准目标（？）与比较标志（？）在垂直瞄准轴（？）方向像的重合或置中。例：打靶、长度度量 人眼的对准与未对准： 对准的目的：1.瞄准目标（打靶）； 2.精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 调焦又称纵向对准，是指一个目标像（？）与比较标志（？）在瞄准轴（？）方向的重合。 人眼调焦： 调焦的目的 ：1.使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位 于同一空间深度； 2.使物体（目标）成像清晰； 3.确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 12 1'2' 1'P 2' 2' '

?人眼调焦的方法及其误差构成； 常见的调焦方法有清晰度法和消视差法。 清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦误差是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。 消视差法是以眼镜在垂直平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。误差来源于人眼的对准误差。 （消视差法特点： 可将纵向调焦转变为横向对准； 可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度； 不受焦深影响） ?对准误差、调焦误差的表示方法； 对准误差的表示法：人眼、望远系统用张角表示； 显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦误差的表示法：人眼、望远系统用视度表示； 显微系统用目标与标志轴向间距表示； ?常用的对准方式； 常见的对准方式有压线对准，游标对准，夹线对准，叉线对准，狭缝叉线对准或狭缝夹线对准。 ?光学系统在对准、调焦中的作用； 提高对准、调焦精度，减小对准、调焦误差。 ?提高对准精度、调焦精度的途径； 使用光学系统进行对准，调焦；光电自动对准、光电自动调焦； ?光具座的主要构造； 平行光管（准直仪）；带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）；透镜夹持器；带目镜测微器的测量显微镜；底座 ?平行光管的用途、简图； 作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。 简图如下：

光电检测与技术知识点总结

光电检测与技术知识点总结 一、光电检测基础知识 1. 光电效应：光子射入物质时，将能量传递给物质，或者将物质中的粒子激发出来。前者称为光吸收，后者称为光发射。 2. 光电效应分类：外光电效应、内光电效应和光热效应。 3. 光电效应的应用：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。 二、光电检测技术基础 1. 光电检测器的分类：根据工作原理，可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。 2. 光电检测器的工作特性：光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。 3. 常用光电检测器：光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。 三、光电检测系统

1. 光电检测系统的基本组成：光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。 2. 光电检测系统的应用：测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。 3. 光电检测系统的误差来源：光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。 四、常用光电检测技术 1. 红外线检测技术：利用红外线的热效应，可以测量物体的温度和辐射功率。红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。 2. 激光雷达技术：利用激光的反射和散射，可以测量物体的距离和形状。常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。 3. 光纤传感器技术：利用光纤的传光特性，可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。 4. 图像传感器技术：利用图像传感器将光学图像转换为电信号，可以测量物体的尺寸和形状。常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。 5. 色彩传感器技术：利用色彩传感器测量物体的颜色和色差，可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。

光电检测技术知识点

1、光电效应应按部位不同分为光电效应和外光电效应，光电效应包括〔光电导〕和〔光生伏特效应〕。 2、真空光电器件是一种基于〔外光电〕效应的器件，它包括〔光电管〕和〔光电倍增管〕。构造特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中 3、光电导器件是基于半导体材料的〔光电导〕效应制成的，最典型的光电导器件是〔光敏电阻〕。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为〔光电导〕，在零偏置条件下的工作模式为〔光生伏特模式〕。 5、变象管是一种能把各种〔不可见〕辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件〔CCD〕主要有两大类，一类是电荷耦合器件〔CCD〕，另一类是〔SSPD〕。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD〔外表沟道电荷耦合器件〕是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体外表一定深度的体，并沿着半导体一定方向传输 7、光电技术室〔光子技术〕和〔电子技术〕相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有〔粉末、薄膜和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极〔PEA〕和负电子亲合势光电阴极〔NEA〕，正电子亲和势材料光电阴极有哪些〔Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物〕。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为〔2DU〕型和〔2CU〕型两种。 11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为〔微光管〕。 12、光导纤维简称光纤，光纤有〔纤芯〕、〔包层〕及〔外套〕组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为〔相干〕和〔非相干〕光源。 14、光纤的色散有材料色散、〔波导色散〕和〔多模色散〕。 15、光纤面板按传像性能分为〔普通OFP〕、〔变放大率的锥形OFP〕和〔传递倒像的扭像器〕。 16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个根本参数、它反映了光纤的〔集光〕能力，决定了能被传播的光束的半孔径角 17、真空光电器件是基于〔外光电〕效应的光电探测器，他的构造特点是有一个〔真空管〕，其他元件都置于〔真空管〕。 18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为2DR〔以P型硅作基底〕型和〔2CR〕型两种。 19、根据衬底材料的不同，硅光点二、三级管可分为2CU和2DU、3CU和3DU 20、为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V〔f〕, 视见函数有〔明视见函数〕和〔暗视见函数〕。 21、PMT由哪几局部组成？入射窗口D、光子阴极、电子光学系统、电子倍增系统和光电阳极。 22、电子光学系统的作用是：〔1〕是光阳极发射的光电子尽可能全部会聚到第一倍增级上，而将其他部的杂散热电子散射掉，提高信噪比。〔2〕使阴极面上各处发射的光电子在电子学系统的中渡越时间尽可能相等 23、P MT的工作原理 1．光子透过入射窗口入射在光电阴极K上 2．光电阴极K受光照激发，外表发射光电子 3．光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，将 发射出比入射电子数更多的二次电子。入射电子经N级倍增后，

光电效应知识点高二

光电效应知识点高二 光电效应是指当光照射到金属或半导体材料表面时，光子的能量足够大时，会促使金属或半导体材料中的电子从原子中释放出来，形成光电子的现象。光电效应的研究与应用在现代物理学和光电子技术领域起着重要作用。本文将从光电效应的基本原理、光电效应的实验现象以及光电效应在实际应用中的重要性等方面进行阐述。 一、光电效应的基本原理 光电效应的基本原理是根据爱因斯坦的光量子假设，即光的能量以粒子形式存在。当光照射到金属表面时，光子与金属中的自由电子发生相互作用，光子的能量转移给了自由电子，当光子的能量足够大时，超过了金属内自由电子的束缚能，自由电子便能从金属中解离出来，形成电子-光子的转换。 二、光电效应的实验现象 1. 光电流的产生：当光照射到金属或半导体表面时，如果光的频率大于一定的频率门槛（临界频率），就能够引起光电效应，此时会有电子被释放出来，并形成光电流。

2. 光电子动能与光的频率关系：根据光电效应实验的结果，可以发现光电子的动能与照射光的频率有关，光的频率越高，光电子的动能越大。 三、光电效应的重要性及应用 1. 光电效应在太阳能电池中的应用：太阳能电池利用光电效应将太阳的光能转化为电能，使之成为一种可再生的能源。通过光电效应，太阳能电池可以将光子的能量转化为电子的动能，形成电流，从而供给给电子设备使用。 2. 光电效应在照相机中的应用：照相机中的底片或光敏电子元件利用光电效应来接收光信号，将光线折射成影像，实现照片的拍摄和成像。 3. 光电效应在光电子器件中的应用：光电子器件，如光电二极管、光电三极管等，都是基于光电效应设计和制造的。这些器件可以将光信号转化为电信号或者电信号转化为光信号，用于光通信、光电检测等领域。 4. 光电效应在纳米材料研究中的应用：光电效应被广泛运用于纳米技术和材料科学领域。通过光电效应，可以研究和改进纳米材料的光电特性，以便在纳米材料的设计与应用中取得更好的效果。

传感器与检测技术知识点归纳

传感器知识点归纳 1、传感器 定义：:是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 组成：敏感元件、转换元件、信号转换电路 静态特性： 1）线性度：指传感器输出与输入之间的线性程度。 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度 2）迟滞：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。、重复性：重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。 3）灵敏度：传感器输出的变化量y与引起该变化量的输入变化量x之比即为其静态灵敏度，其表达式为K=Δy/Δx 4）漂移：漂移指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移与灵敏度漂移。 分类： 1.按能传感器输出的信号类型分类： 1）模拟传感器2）数字传感器3）膺数字传感器4）开关传感器 2.按能量的转换情况分类：（1）能量控制型传感器（2）能量转换型传感器 2.1电阻式传感器 定义：是一种将被测非电物理量的变化转换成导电材料的电阻值变化的装置。 工作原理：将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路和装置显示或记录被测量值的变化 1、电阻应变片 定义：是一种能将被测试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件。 分类：1)丝式2)箔式3)薄膜式 工作原理：弹性敏感元件受到所测量的力而产生形变，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值变化，从而可以测量多种物理量。 电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻随着它的机械形变的变化而发生变化的现象。 电阻计算公式：R=ρl/A 伏安法测电阻电路直流/交流电阻 特性：横向效应、动态响应特性、温度效应 横向效应：既敏感纵向应变，又同时受轴向应变影响使其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小的现象. 2.2电感式传感器 定义：利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置 分类：转换原理：自感式、互感式、电涡流式 结构形式：变气隙型、变面积型、螺线管型 1、自感式传感器（由线圈、铁芯及衔铁组成） 工作原理：传感器的运动部分与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化。 2、互感式传感器工作原理：被测的非电量变化转换为线圈互感变化的一种磁电装置。工作原理类似于变压器。初、次级绕组的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移的改变而变化。

《光电检测技术》教学大纲.doc

课程编号：ME3321286 课稈名称：光电检测技术学分/学时：2/32+实验 适用专业：测控技术与仪器专业 《光电检测技术》教学大纲英文名称：Optic-electronic detection technology 课稈性质：选修课， 建议开设学期：6 先修课程：大学物理、电路、传感器、电了测量、电了测量技术、传感器与信号调理开课单位：机电工稈学院测控与仪器系 一、课程的教学目标与任务 木课稈是测控专业学生的一门技术基础课。光电技术是将传统的光学技术与现代微电了技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，它已渗透到许多科学领域，并得到迅猛的发展。光电技术是一门综合性的学科，是现代科学的重要组成部分。由它产生的一门重要技术：光电检测技术是现代测量技术屮的一个重要组成部分。特别是近年来，各种新型光电探测器件的出现，要求学测控专业的人才必须掌握这门课程。 二、课程具体内容及基本要求 （一）光电信息技术（3学时） 1.基木要求：了解信息与光电信息技术，光电信息技术与光电检测技术的关系，典型的光电测试系统，以及光电测试技术的发展及其特点。强调：“重要的不是获取知识，而是发展思 维能力”。 （二）光电检测技术基础（4学时） 1.基本要求：掌握光度学的基本物理量和基木定律，光辐射在空气屮传播的基本概念; 了 解和掌握光源的基木参数；了解光电系统中的常用光源：热辐射光源、气体放电光源、半导体 发光器件及激光光源等的原理、特性及其对光电检测的影响。 2.重点和难点 重点：光度学中各物理量的基木概念和基木定律。 难点：如何根据光电检测的实际要求，合理选用适当的光源。 （三）光电检测器件（6学时） 1.基木要求：了解光电管；光电倍增管；光敏电阻；光敏二极管；光敏三极管；光电耦合器；光电池；位敏传感器；热释电；热电偶；光栅尺；光电编码器等光电传感器。 2.重点和难点 重点光电探测器是光电探测系统的硬件支撑 难点原理 （四）光电探测系统的信噪比（4学时） 1.基木要求：了解光电测试系统的精度与信噪比的关系，噪声的来源与分类，噪声的抑制。

光电探测技术实验教学大纲

《光电探测技术》实验教学大纲 实验类别：课内实验实验课程名称：光电探测技术 实验室名称：动态参数校准实验室实验课程编号：06050302 总学时：16 学分： 1 适用专业：测控技术与仪器专业、光信息科学与技术 先修课程：现代光测技术 一、实验在教学培养计划中地位、作用； 《光电探测技术》课程是测控技术与仪器专业教学计划中的一门专业教选修课程，光电探测技术与国民经济和国防工业中有着十分广泛的应用，由于光电探测技术有很强的实践性，只有掌握了光的基本实验方法，才能真正掌握光电探测技术及其在实践中的应用。因此，测控技术与仪器专业光电探测技术实验设置的目的就是使学生熟悉光电技术领域里一些基本的仪器及使用方法，技术实验技能和动手能力，增培养学生具有严谨的实事求是的科学地工作作风。 要求学生掌握所做实验的原理，实验仪器的使用以及实验步骤并能运用所学理论对实验现象进行解释和分析。 二、实验内容、基本要求： 实验一光敏电阻特性及应用（2学时）验证性 内容： 分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。画出伏安特性曲线。 基本要求： 1．测试光敏电阻的暗电阻，亮电阻，光电阻； 2．光敏电阻的暗电流，亮电流，光电流； 3．光敏电阻的光谱特性； 4．光敏电阻的伏安特性； 5．绘制曲线图，总结规律； 实验二光敏管的应用—光控电路（ 2 学时）设计性 内容： 设计基于光敏管的光控电路，在不同光照条件下验证光强对电路影响。 基本要求 1．掌握光敏管的基本原理； 2．掌握光敏管的使用方法； 3．设计并验证光控电路； 4.根据暗通电路原理，设计亮通电路。 此实验函盖了光电器件的原理、光敏管在使用方法、基本电路设计等知识点。 实验三光敏三极管对不同光谱的响应（ 2 学时）验证性 内容：测出给定光敏三极管对不同光谱的响应曲线，总结使用光敏三极管时对光源的选择规律。 基本要求 1.搭建测量电路； 2.选用不同颜色的发光二极管，连接光源电路； 3.分别用不同光源照射光敏三极管光敏面，测试光电流的大小；

光学基础实验知识点

1.光拍法测量光的速度 1．实验目的？ 答: 用声光频移法获得光拍，通过测量光拍的波长和频率来确定光速。2．什么是拍？形成拍的条件是什么？ 答：两个频率都较大但相差很小的同向简谐振动合成时，所产生的振幅时而加强时而减弱的现象称为拍。速度相同，振面相同，频差较小而同向传播的简谐波的叠加形成拍。 3．什么是拍频？ 答：单位时间内振动加强或减弱的次数叫做拍频。 4．什么是声光效应？ 答：介质中的超声波能使入射的光束发生衍射，这就是所谓的声光效应。5．为什么两束光波没有发生干涉现象？ 答：因为两束光的频率不同。 6. 利用相位差法测量光速。 答：使用相位差法测定光速实现方法是:光发射器是一个以频率为50MHz发射光脉冲的发光二极管。接收器是能把光信号转换成50MHz交流信号的光敏二极管。(另一条信号线将一个与光信号同步且在测量之初同相位的参考信号传输给示波器。)所以当光程差增加了Δs,则接收到的信号相位会因传输时间的增加而变化:Δ<=2πfΔt (f=50MHz)。其中待测的传输时间将通过一种电子信号的处理手段进行放大和处理:即接收到的光电转换信号与参考信号在通过一个只通过低频信号的滤波器前,都将与一个频率为f′=49.9MHz的信号合成,这样通过的频率就是合成后的“拍频”:f-f′=0.1MHz。这种合成对传输引起的相位差没有影响,但是示波器更容易显示了。当光电转换信号与参考信号用李萨如图的方法在示波器上显示,发现示波器上显示的是一个类似圆波形。调

节光发射器到光接收器的光程差,则由于光电转换信号与参考信号相位差随着发生变化,所以圆波形发生翻转,当由正圆变到一条斜线段时位相差变了π/2 (当然由斜线段变到圆时也变化π/2)。记下相位差变了π/2的光程差Δs,则根据公式求得光速度值。 2.阿贝成像与空间滤波 1．阿贝成像的原理是什么？ 答：物是一系列不同空间频率的集合.入射光经物平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦面(频谱面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加,形成像. 2．画出阿贝成像的光路图。 3．阿贝成像的意义？ 答：阿贝把物体或图片看成是包含一系列空间频率的衍射屏，物体通过透镜成像的过程分为两步：第一步是信息分解：夫琅和费衍射起分频作用，将各种空间频率的平面波分开，在透镜的后焦面上形成频谱。第二步是信息合成：干涉起综合作用。它是光学信息处理的理论基础。它以一种新的频谱语言来描述信息，它启发人们用改造频谱的方法来改造信息。 4.什么是空间频率，空间频谱？ 答：空间频率：空间频率为vｘ=1/ｄｘ，空间圆频率kｘ=２π/ｄ=２πνｘ。在光学中，空间频率表示单位长度内复振幅的重复次数。对三维空间沿任意方向复振幅的周期性，可用ｘ、ｙ、ｚ坐标轴的空间周期（空间频率）分量表达。 空间频谱：在透镜的像方焦面上物体的夫琅和费衍射图样。 5.什么是空间滤波，怎样实现？ 答：空间滤波的具体作法如下，阿贝成像原理告诉我们，物信息的频谱展现

传感器与检测技术(重点知识点汇总)

传感器与检测技术知识总结 1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 （1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理 （1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变 化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压 电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动 定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传 感器；③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类 （1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型； （2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类 （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节；③数字环节。评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高灵敏度。3）工作可靠。4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。7）结构简单、小巧，使用维护方便等； 四、传感检测技术的地位和作用 1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。 五、基本特性的评价 1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围； 量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度：是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有微小变化，传感器就有较大输出。K值越大，对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度是线性度。线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y（=ymax—ymin）的百分比进行计算。

实验一光电探测原理实验

福建师范大学物理与光电信息科技学院光电检测 技术实验－实验一 1 实验一光电探测原理实验 一、内容简介 光电探测原理实验箱，是本公司为适合光电子、信息工程、物理等专业教学内容的需要，最新推出的光电类教学实验装置。本实验箱从了解和熟悉光电二极管和光电池的角度出发，讨论关于光电二极管和光电池的主要技术问题，主要知识点包括：光照度及其测量基本知识；光电池的结构、工作原理和光照特性及其应用；光电二极管的结构、工作原理和光照特性及其应用等。 本实验系统注重理论与实践的紧密结合，突出实用性，可作为光测控技术、光电子技术、光电子仪器仪表及精密仪器等专业本科生和研究生课堂实验与研究。 二、实验箱说明 实验箱配备有0～12V 可调的直流电压源，可为光电二极管提供可以调节的偏置电压。本实验箱还配有照度计、电压表和电流表，各表头显示单元和各种调节单元都放在面板上，而光源、照度计探头、硅光电池和硅光电二极管等不需要经常移动的器件都在实验箱里面固定，所有引出线都通过连线连接到面板上，学生做实验时只需要简单连线即可，连线、调节、观察和记录都很方便。 实验箱还配备10K 粗调电位器RP1和47K 多圈精密细调电位器RP2，可供学生配合其它元件自己动手搭建实验之用，提高学生动手动脑能力。 面板操作示意图：

实验（一）光照度测试 一、实验目的 1、了解光照度基本知识； 2、了解光照度测量基本原理； 3、学会光照度的测量方法。 二、实验内容 对光照度进行测量，观察现象。 三、预备知识 1、光照度基本知识 光照度是光度计量的主要参数之一，而光度计量是光学计量最基本的部分。光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量，是通过人眼的视觉效果去衡量的，人眼的视觉效果对各种波长是不同的，通常用V（λ）表示，定义为人眼视觉函数或光谱光视效率。因此，光照度不是一个纯粹的物理量，而是一个与人眼视觉有关的生理、心理物理量。 光照度是单位面积上接收的光通量，因而可以导出：由一个发光强度I的点光源，在相距L 处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，即： 2 E

光电功能材料知识点剖析

知识点补遗 1，光电功能材料按物质分类 答：根据材料的物质性进行分类：金属功能材料；无机非金属功能材料；有机功能材料；复合功能材料。 2，晶体的主要特征有哪些？ 答：晶体在宏观上的基本特性：自范性、均一性、对称性、异向性、稳定性。自范性：是指晶体具有自发地形成封闭的几何多面体外形，并以此为其占有空间范围的性质。 均一性：晶体在它的各个不同部分上表现出相同性质的特性，是晶体内部粒子规则排列的反映。 异向性：晶体内部粒子沿不同方向有不同的排列情况，从而导致在不同方向上表现出不同的宏观性质。 对称性：晶体的性质在某一方向上有规律地周期的出现 稳定性： 3，介电晶体的效应有哪些？分别有多少个点群？ 答： （1）压电效应：压电模量，三阶张量，非中心对称晶体。 （2）电致伸缩效应：电致伸缩稀疏，四阶张量， 所有晶体。 （3）热释电效应：热释电稀疏，一介张量，极性 晶体，可自发计划。 （4）铁电晶体：自发极化能随外加电场改变的晶 体。 各种介电晶体（数字表示此类性质的晶类数）： 压电效应： 晶体在受到机械应力的作用时，在其表面上会出现电荷，成为正压电效应。应力是二阶对称张量，其两个下标可以对调，压电模量是三阶张量，从而导致压 电模量中的后两个下标可以对调，此时压电效应可以写成： 逆压电效应：当电场加到具有压电效应的晶体上时，晶体将发生应变。 电致伸缩效应 当作用在晶体上的电场很强时，晶体的应变与电场不是线性关系，必须考虑

平方项，引起应变中的平方项称为电致伸缩效应。， iljk V 成 为电致伸缩系数。 热释电效应 晶体在温度发生变化时，产生极化现象，或其极化强度发生变化，称为热释电效应。当温度较小时，晶体极化强度变化与温度为线性关系。 电热效应：热释电效应的逆效应，即将某种热释电晶体置于电场中，会观察到温度变化。热释电材料主要用于红外探测。 晶体的铁电性质 在外场的作用下，自发极化的方向可以逆转或可以重新取向的热释电晶体。 铁电晶体的分类： (1)无序-有序型铁电晶体（软铁电体） (2)位移型铁电体（硬铁电体）：含有氧八面体构造基元者，也称钙铁矿型铁电体，如铌酸锂、钛酸钡等。 铁电体的宏观特性： (1)电滞回线：铁电体和非铁电体的判据。 非铁电晶体：P-E 关系为线性的。 铁电晶体：P-E 存在电滞回线。 (2)居里温度：晶体的铁电性质在一定的温度范围内存在，如钛酸钡晶体，温度低于120摄氏度是铁电项，高于120摄氏度铁电性消失。实际上是一个相变过程。 部分铁电晶体没有居里温度点，因为未达到相变温度时晶体已经溶解。 4，光率体的表达式和特征，三个轴与椭球截距的意义，折射率面，不沿主轴方向，通过晶体后引起的光程差的判定。 答：上册P-31 5，晶体的非线性光学——香味匹配条件以及实现相位匹配的途径（一种） 答：当激光的光强较强时，其通过物质时，物质内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用，可能产生入射光波在和频和差频处的谐波，这种与强光有关不同于非线性光学现象的效应称为非线性效应。 混频效应：和频、差频 当作用于晶体的光场包含两种不同的频率ω1和ω2时，就会产生第三种频率ω 3的光， ω3 =ω1 +ω2相加的称为和频，ω3 =ω1 −ω2相减的称为差频。 位相匹配： 在二级非线性极化的倍频过程中，入射光波在它经过的各个地方产生二次极化波，各个位置的二次极化波都发射出二次谐波，这些二次谐波在晶体中传播并相互于涉，相互干涉的结果，就是在 实验中观察到的二次谐波强度．这个强度与这些二次谐波的位相差有关．如果位相差为零，即各个二次谐波的位相一致，则相干加强，我们就能观察到产生的二次谐波．反之，则相干相消，我们就观察不到二次谐波。只有当入射光波的传播

光电检测知识点总结

辐射学和光度量学基本概念 辐射度学单位是纯粹物理量的单位，例如，熟悉的物理学单位焦耳和瓦特就是辐射能和辐射功率的单位，光度学所讨论的内容仅是可见光波的传播和量度，因此光度学的单位必须考虑人眼的响应，包含了生理因素。例如，光度学中光功率的单位不用瓦特而用流明。其它基本概念点源：照度与距离之间的平方反比定律扩展源：朗伯源的辐出度与辐亮度间的关系漫反射面：漫反射体的视亮度与照度间的关系定向辐射体 例题，已知太阳辐亮度为2x107W/(m2.sr)，太阳半径6,957x108m，地球半径 6.374x106m，太阳地球平均距离为1.496x1011m，求太阳辐出度、辐强度、辐通量及地球接收的辐通量，大气边沿的辐照度。黑体辐射定律绝对黑体：任何温度、任何波长的入射辐射的吸收比都等于1。任何物体的单色辐出度和单色吸收比之比，等于同一温度下绝对黑体的单色辐出度。（强吸收体也必是强发射体。）光谱辐出度随波长连续变化，每条曲线只有一个极大值；不同温度的曲线彼此不相交；某一波长上，温度越高，光谱辐出度越大；随温度升高，曲线峰值对应的波长向短波方向移动；波长小于λm的部分能量约占25%，波长大于λm的能量约占75%； 维恩位移定律(Wien‘s Displacement Law )将普朗克公式对波长λ求微分后令其等于0，则可以得到峰值光谱辐出度所对应的波长λm与绝对温度T的关系。维恩位移定律(Wien's Displacement Law )当黑体温度升高时，辐射曲线的峰值波长向短波长方向移动。 黑体，灰体和选择性发射体，发射率与材料的性质及表面状态有关，随物体本身的温度和辐射波长而改变，并随观测方向而有不同。（光谱发射率、半球发射率、方向发射率…）发射率不随波长变化且小于1的物体称灰体；发射率随波长变化的物体称为选择性辐射体；例题，已知太阳的峰值辐射波长为0.48um，太阳地球平均距离1.495x108km，太阳，如果将太阳与地球均近似看出黑体，求太阳的地球的表面温度。 半导体基础知识 半导体的能带1、能级理论：晶体中的电子只能处于能带的能级上，且每一个能带中都有与原子总数相适应的能级数。跟据能量最小原理，电子填充能带时，总是从最低的能带、最小能量的能级开始填充。 价带：绝对零度时，价带为价电子占满。而导带中没有电子。 费米分布函数半导体中的电子数：4*5*1022/cm3从整体看，热平衡下，电子按能量大小具有一定统计分布规 Ef，费米能级，与温度、半导体材料的导电类型、杂质含量等有关系。

光电原理实验指导书

内容简介 本实验系统从了解和熟悉光电系统的角度出发，讨论光电系统中的主要技术问题。主要知识点包括：光电系统中常用的光源及其特性；常用光电探测器的工作原理、特性参数及光电信号检测的基本线路；光学调制器；光电探测方法及光电信号处理方法；CCD电荷耦合器原理及其应用等。 本实验系统与理论紧密结合，注重实用，可作为测控技术与仪器、物理电子技术、仪器仪表、自动控制、精密仪器及办公自动化等专业本科生、研究生和有关科技人员课堂实验和研究。

目录 实验一 LD/LED的P-I-V特性曲线测试......................... - 3 -实验二光电探测原理实验 ................................... - 12 -实验三光电探测器直流特性测试............................. - 23 -实验四光纤端面处理、耦合及熔接........................... - 27 -实验五光纤衰减系数的测试 ................................ - 33 -实验六光电倍增管特性参数的测试........................... - 37 -

实验一 LD/LED 的P-I-V 特性曲线测试 一、实验目的 1、通过测量LD 半导体激光器域值电流、LED 发光二极管和LD 半导体激光器的输出功率－电流（P-I ）特性曲线和电压－电流（V-I ）特性曲线，计算阈值电流（Ith ）和外微分量子效率，从而对LED 发光二极管和LD 半导体激光器工作特性有个基本了解。 2、了解温度（T ）对阈值电流（Ith ）和光功率（P ）的影响。 二、实验内容 1、测试YSLED3215型LED 发光二极管的电压－电流（V-I ）特性曲线。 2、测试YSLED3215型LED 发光二极管的输出功率与电流（P-I ）特性曲线。 3、测试YSLD3125型半导体激光器电压－电流（V-I ）特性曲线。 4、测试YSLD3125型半导体激光器输出功率与电流（P-I ）特性曲线。 5、测试YSLD3125型半导体激光器工作域值电流。 6、测试LD 温度特性。 三、实验仪器 1、YSLD3125型半导体激光二极管（带尾纤输出，FC 型接口） 1只 2、YSLED3215型发光二极管 1只 3、ZY606 LD/ LED 电流源 1台 4、温控器（可选） 1台 5、光功率计 1台 6、万用表 1台 四、实验原理 1、激光器一般知识 激光器是使工作物质实现粒子数反转分布产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。激光，其英文LASER 就是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation （受激辐射的光放大）的缩写。 激光的本质是相干辐射与工作物质的原子相互作用的结果。尽管实际原子的能级是非常复杂的，但与产生激光直接相关的主要是两个能级，设E u 表示较高能级，E l 表示较低能级。原子能在高低能级间越迁，在没有外界影响时，原子可自发的从高能级越迁到低能级，并伴随辐射一个频率为 h E E l u /)(-=ν 的光子，这过程称自发辐射。 若有能量为l u E E h -≥ν的光子作用于原子，会产生两个过程，一是原子吸收光子能量从低能级越迁到高能级，同时在低能级产生一个空穴，称为受激越迁或受激吸收，此激发光子消失；二是原子在激发光子的刺激下，从高能级越迁到低能级，并伴随辐射一个频率 h E E l u /)(-=ν 的光子，这过程称受激辐射。 受激辐射激发光子不消失，而产生新光子，光子增加，而且产生的新光子与激发光子具