南郵光電綜合設(shè)計(jì)

1、光電綜合設(shè)計(jì) 學(xué)院：光電工程學(xué)院專業(yè)：光電信息工程 姓名：徐一 學(xué)號(hào)：B120604022016年1月4日2016年1月15日目 錄一、課題1：半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算分析11.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)11.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路11.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）11.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析2二、課題2：光學(xué)系統(tǒng)中的物像關(guān)系42.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)42.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路42.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）52.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析7三、課題3：橢圓偏振光的仿真計(jì)算93.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)93.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路93.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）93.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析10四、課題7：光

2、學(xué)諧振腔的設(shè)計(jì)133.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)33.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路33.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）33.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析3五、課題11：光電探測(cè)器光電流的計(jì)算33.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)33.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路33.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）33.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析3六、課程設(shè)計(jì)小結(jié)4一、課題1：半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算分析1.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)：若鍺中含有一定數(shù)量的雜質(zhì)元素Sb，試根據(jù)要求分析雜質(zhì)濃度與電離度以及電離溫度之間的關(guān)系：（1）當(dāng)Sb濃度分別為和時(shí)，計(jì)算雜質(zhì)99，90和50電離時(shí)的溫度各為多少？（2）根據(jù)一定雜質(zhì)類型和雜質(zhì)濃度，畫出電離度和溫度的關(guān)系

3、圖線，并確定半導(dǎo)體處于強(qiáng)電離區(qū)（電離度>90）的溫度范圍。設(shè)計(jì)要求：（1）具有友好輸入輸出界面； （2）調(diào)整輸入數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)結(jié)果，并進(jìn)行分析。1.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路本題是已知摻雜一定數(shù)量雜質(zhì)的半導(dǎo)體，分析其雜質(zhì)濃度、電離度及電離溫度之間的關(guān)系，并且在已知雜質(zhì)濃度的條件下根據(jù)電離度計(jì)算溫度。由固體電子導(dǎo)論中載流子濃度的知識(shí)，隨著溫度升高，電離程度加大，載流子濃度也增加，但溫度進(jìn)一步升高后，雜質(zhì)全部電離，此時(shí)以本征激發(fā)為主，載流子濃度迅速增加，本題中鍺中摻Sb時(shí)，形成n型半導(dǎo)體，任務(wù)是要作出一定摻雜濃度下電離度和溫度的關(guān)系曲線，計(jì)算公式如下：濃度為1014時(shí)電離度與溫度的關(guān)系式為：D=

4、1-exp(116./T)*10(14)/10(15)./T.(1.5)濃度為1017時(shí)電離度與溫度的關(guān)系式為：D=1-exp(116./T)*10(17)/10(15)./T.(1.5)1.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）global a;global b;c1=solve('116/T=1.5*log(T)-2.3');c2=solve('116/T=1.5*log(T)-9.2');c3=solve('116/T=1.5*log(T)');c4=solve('116/T=1.5*log(T)-6.9');c5=solve('11

5、6/T=1.5*log(T)+3');c6=solve('116/T=1.5*log(T)-3.9');set(handles.edit1,'String','');switch a case 1 if b=1 set(handles.edit1,'String',double(c1); elseif b=2; set(handles.edit1,'String',double(c3); elseif b=3; set(handles.edit1,'String',double(c5); e

6、nd; case 2 if b=1 set(handles.edit1,'String',double(c2); elseif b=2; set(handles.edit1,'String',double(c4); elseif b=3; set(handles.edit1,'String',double(c6); end; end1.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析由程序運(yùn)行結(jié)果可以得出在不同的雜質(zhì)濃度下電離度與溫度的關(guān)系曲線，并且可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在雜質(zhì)濃度一定的條件下，隨著溫度的升高，電離度也越來越大，并且逐漸趨于飽和，此時(shí)半導(dǎo)體中為高溫本征激發(fā)。二、

7、課題2：光學(xué)系統(tǒng)中的物像關(guān)系2.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）已知，確定上圖所示光學(xué)系統(tǒng)的主面、焦點(diǎn)位置，以及焦距；（2）對(duì)任意輸入的物距、物高，計(jì)算出像距、像高。設(shè)計(jì)要求：（1）具有友好輸入輸出界面；（2）可根據(jù)輸入的不同參數(shù)值，查看結(jié)果。2.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路題目要求確定由凹凸透鏡所確定的光學(xué)系統(tǒng)的主面、焦點(diǎn)位置及焦距，根據(jù)應(yīng)用光學(xué)相關(guān)知識(shí)，平行光入射及平行光出射可分別確定焦點(diǎn)及主面所在位置，進(jìn)而可以計(jì)算出焦距，如平行光入射光學(xué)系統(tǒng)可以確定像方焦點(diǎn)和像方主平面的位置，像方焦距隨之確定，物方有關(guān)參量以此類推。本題中可將凹透鏡與凸透鏡看成兩個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，分別確定各自的焦點(diǎn)、主面

8、及焦距，再根據(jù)理想光學(xué)系統(tǒng)的組合知識(shí)即可計(jì)算出組合系統(tǒng)的相關(guān)參量。 其中，以焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)算物距和像距的物象公式叫牛頓公式:xx=ff高斯公式:f/l+f/l=1本題中主要運(yùn)用的公式為:L=(-R*d)/(n*(R-R)+(n-)*d)2.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）插入圖片：handles.output = hObject;himage=findobj('tag','axes1');axes(himage);logo=imread('B.jpg');image(logo);set(himage,'visible','off&#

9、39;);計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)參量：if(isempty(get(handles.edit1,'String') | isempty(get(handles.edit2,'String') msgbox('請(qǐng)輸入折射率','出錯(cuò)啦.');else n1=str2num(get(handles.edit1,'String'); n2=str2num(get(handles.edit2,'String'); d2=20; R1=100; R2=-50; d1=8; lh1=(-R1*d1)/(n1*(R2-R1

10、)+(n1-1)*d1) lh2=(-R2*d1)/(n1*(R2-R1)+(n1-1)*d1) R3=-200; R4=120; d3=3; lh3=(-R3*d3)/(n2*(R4-R3)+(n2-1)*d3) lh4=(-R4*d3)/(n2*(R4-R3)+(n2-1)*d3) f1=-R1./(n1-1) f2=n1.*R1./(n1-1) f3=n1*R2./(n1-1) f4=-R2./(n1-1) s=d1-f2+f3 ff1=-f2.*f4./s ff2=-ff1 f1=-R3./(n2-1); f2=n2.*R3./(n2-1); f3=n2*R4./(n2-1); f4=

11、-R4./(n2-1); s=d3-f2+f3 ff3=-f2.*f4./s ff4=-ff3 %組合系統(tǒng)四個(gè)獨(dú)立的主面位置 Fx1=ff2+lh1 Fx2=d1+lh2+ff1 Fx3=d1+d2+lh3+ff4 Fx4=d1+d2+d3+lh4+ff3 %s=d2-lh2+lh3-ff1+ff4 s=Fx3-Fx2 xF1=-ff3.*ff4/s %XF' xF2=ff2.*ff1/s %XF x1=Fx1+xF2 %F x2=Fx4+xF1 %F' fff1=-ff1.*ff3./s %f' fff2=ff2.*ff4./s %f x3=x1+fff1 %主面位置

12、 x4=x2-fff1 %主面位置 set(handles.edit16,'String',num2str(x1); set(handles.edit17,'String',num2str(x2); set(handles.edit4,'String',num2str(x3); set(handles.edit18,'String',num2str(x4); set(handles.edit3,'String',num2str(fff2); set(handles.edit19,'String',n

13、um2str(fff1); guidata(hObject, handles);Endif (isempty(input) msgbox('請(qǐng)先計(jì)算像方焦距','出錯(cuò)啦.');else l=str2num(get(handles.edit12,'String')%物距 y=str2num(get(handles.edit13,'String')%物高 if(isempty(l) msgbox('請(qǐng)輸入物距','出錯(cuò)啦.'); else if(isempty(y) msgbox('請(qǐng)輸入物高&

14、#39;,'出錯(cuò)啦.'); else f=input;%像方焦距 l1=l.*f./(f+l) %像距 b=l1./l%放大率 y1=b.*y%像高 set(handles.edit14,'String',num2str(l1); set(handles.edit15,'String',num2str(y1); end end2.4.仿真結(jié)果與結(jié)果分析經(jīng)過多次模擬可以看出物方和像方兩焦距之間存在一定關(guān)系，大致符合f/f=n/n，并且在凸透鏡折射率和凹透鏡折射率大小關(guān)系改變情況下，兩焦點(diǎn)F和F位置表現(xiàn)出明顯差異，程序數(shù)據(jù)與理論值相符。三、課題3：橢

15、圓偏振光的仿真計(jì)算3.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)橢圓偏振光公式：（1）做出對(duì)應(yīng)不同值的橢圓偏振圖；（2）兩橢圓（包括圓）偏振光的疊加。設(shè)計(jì)要求：（1）具有友好輸入輸出界面；（2）可根據(jù)輸入的不同參數(shù)值，查看結(jié)果。3.2.課題分析及設(shè)計(jì)思路題目要求作出不同值的橢圓偏振光，并且給出了橢圓偏振光的公式，橢圓根據(jù)物理光學(xué)相關(guān)知識(shí)，我們知道橢圓偏振光可看做兩個(gè)振動(dòng)方向相互垂直的線偏振光疊加而成，線偏振光的振動(dòng)幅度及兩者之間的相位差不同，疊加而成的橢圓偏振光也不同，兩者相互疊加可構(gòu)成線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。據(jù)此，若已知兩個(gè)相互垂直的線偏振光的振幅大小和相位差便可作出對(duì)應(yīng)的橢圓偏振光。

16、3.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）X=str2num(get(handles.editx,'String');Y=str2num(get(handles.edity,'String');a=str2num(get(handles.edita,'String');syms x yf=(x./X).2+(y./Y).2-2.*(x./X).*(y./Y).*cos(a)-sin(a).*sin(a);axes(handles.axes1);ezplot(f,-2*X,2*X);grid on;guidata(hObject, handles);X=str2nu

17、m(get(handles.editx2,'String');Y=str2num(get(handles.edity2,'String');a=str2num(get(handles.edita2,'String');%a=pi/2;syms x yf=(x./X).2+(y./Y).2-2.*(x./X).*(y./Y).*cos(a)-sin(a).*sin(a);axes(handles.axes2);ezplot(f,-2*X,2*X);grid on;guidata(hObject, handles);X=str2num(get(han

18、dles.editx,'String');Y=str2num(get(handles.edity,'String');a=str2num(get(handles.edita,'String');%a=pi/2;syms x yf1=(x./X).2+(y./Y).2-2.*(x./X).*(y./Y).*cos(a)-sin(a).*sin(a);X2=str2num(get(handles.editx2,'String');Y=str2num(get(handles.edity2,'String');a=str2num(get(handles.edita2,'String');%a=pi/2;syms x yf2=(x./X2).2+(y./Y).2-2.*(x./X2).*(y./Y).*cos(a)-sin(a).*sin(a);f=f1+f2;axes