光電技術(shù)與光纖基礎總復習

1、光電技術(shù)與光纖基礎總復習（2016）內(nèi)容第一章：光電檢測應用中的基礎知識第二章：光電檢測中的常用光源第三章：結(jié)型光電器件第四章：光電導器件第五章：真空光電器件第六章：真空成像器件第七章：固體成像器件第八章：紅外輻射與紅外探測器第九章：光導纖維與光纖傳感器第一章 基礎知識輻射度學和光度學的基本概念及其計算半導體基礎知識基本定律光電探測器的噪聲和特性參數(shù)光學系統(tǒng)光源信息載體光電探測器信息處理光電檢測系統(tǒng)組成：輻射度學和光度學的基本概念及其計算1、輻射功率（輻射通量）單位：W（瓦特）2、輻射強度單位3、輻射亮度單位：4、輻射出射度單位：W/m25、輻照度單位：W/m2一、輻射度學基本物理量輻射度學和

2、光度學的基本概念二、光度學基本物理量1、視見函數(shù)(聯(lián)系了)555nm時最大！光通量（lm）表12，注意單位、相互之間關(guān)系2、基本物理量輻射度學和光度學的基本概念三、其他基本概念1、點源照度與距離平方反比半導體基礎知識一、基本概念1、能帶結(jié)構(gòu)2、雜質(zhì)半導體3、非平衡載流子(計算長波極限)4、擴散和漂移基本定律一、黑體輻射定律（概念）1、基爾霍夫定律2、普朗克輻射公式3、斯忒藩玻耳茲曼定律4、維恩位移定律基本定律二、光電效應1、內(nèi)光電效應2、外光電效應光電導效應、光伏效應會計算閾值波長（注意負親和勢）某材料禁帶寬度為2eV,親和勢為-1eV。求閾值波長？光電探測器的噪聲和特性參數(shù)一、特性1、響應率

3、2、光譜響應率3、響應時間與截止頻率4、等效噪聲功率5、量子效率第二章 常用光源光源的特性參數(shù)熱輻射源氣體放電光源固體發(fā)光光源激光器光源的特性參數(shù)輻射效率和發(fā)光效率求光譜功率分布光源的顏色光源的溫度: 色溫 相關(guān)色溫 分布溫度熱輻射源（能舉例&判別）太陽黑體模擬器白熾燈氣體放電光源（能舉例&判別）脈沖燈原子光譜燈汞燈氙燈固體發(fā)光光源（了解）結(jié)型發(fā)光光源發(fā)光二極管工作原理及量子效率激光器激光原理三種躍遷過程、必要條件激光器的結(jié)構(gòu)(能畫圖并指出各部分的作用)激光器的類型激光的特性單色性好、方向性好、亮度高、相干性好第三章 結(jié)型光電器件結(jié)型光電器件的工作原理硅光電池硅光電二極管和硅光電三極管結(jié)型光電

4、器件的放大電路特殊結(jié)型的光電二極管結(jié)型光電器件的應用實例光電耦合器件結(jié)型光電器件的工作原理熱平衡狀態(tài)下的PN結(jié)外加偏壓、反向飽和電流光照下的PN結(jié)光伏效應電流方程分析負載電路（如圖3-2）SEE硅光電池不加外電壓！IDIPRLURsCjRshILE=0E1E2UIL光伏工作區(qū)RL1RL2硅光電池特性參數(shù)光照特性開路時(電壓)、短路時(電流)、有限負載時ILUUoc4Isc4Isc1Isc2Isc3Uoc2Uoc1Uoc3線性區(qū)RL1RL2硅光電二極管和三極管一般在反向偏壓下工作光導工作區(qū)E=0E1E2UI與光電池的比較光電池工作區(qū)UbRLE=0E1E2UIL光電二極管工作區(qū)RLUb=0RLRL

5、Ub IP特殊結(jié)型光電二極管PIN型光電二極管結(jié)構(gòu)、原理光電位置傳感器原理位置表達式雪崩光電二極管(有電流放大作用)第四章 光電導器件工作原理主要特性參數(shù)偏置電路和噪聲特點與應用工作原理基于內(nèi)光電效應（光電導效應）暗電流、亮電流、光電流及三者的關(guān)系主要特性參數(shù)光電靈敏度(計算，單位)偏置電路(結(jié)合應用)UUbRLRPIIU=PmaxUbUb/RLE2E3禁區(qū)UIQ3Q2Q1E1E=0特點和應用光敏電阻的應用（如配合繼電器）第五章：真空光電器件光電陰極光電管與光電倍增管光電倍增管的主要特性參數(shù)光電倍增管的供電和信號輸出電路微通道板光電倍增管光電倍增管的應用光電陰極工作原理外光電效應光電陰極主要參

6、數(shù)靈敏度量子效率光譜響應曲線分類：反射與透射常用光電陰極材料負電子親合勢及其特點光電管與光電倍增管光電管玻殼、光電陰極和陽極組成，真空型和充氣型光電倍增管基于外光電效應和二次電子發(fā)射效應結(jié)構(gòu)上與光電管的區(qū)別：電子光學系統(tǒng)和倍增極光電倍增管工作原理典型參數(shù)陰極KA陽極AU1U2U5U6U3D2U4D3D1D4D5光電倍增管入射窗口端窗、側(cè)窗電子光學系統(tǒng)作用：匯聚、同步電子倍增極（作用與陰極的區(qū)別，分類）陽極光電倍增管的主要參數(shù)靈敏度光譜響應，陰極、陽極靈敏度放大倍數(shù)暗電流噪聲伏安特性（工作在飽和區(qū)）線性飽和光電倍增管的供電和信號輸出電路RfUoIP光電倍增管高壓電路的接地方式：陽極接地與陰極接地

7、。放大倍數(shù)與電壓的關(guān)系，電壓穩(wěn)定度比測量精度約高10倍微通道板光電倍增管結(jié)構(gòu) 原理 應用光電倍增管的應用光譜測量微弱光探測（圖5-26）射線探測了解！第六章：真空成像器件光電成像器件真空成像器件固體成像器件像管變像管像增強管攝像管光電發(fā)射型像管（攝像管）光電導型像管（視像管）無存儲直視不可見光可見光弱光強光有存儲非直視電荷耦合器件CCD自掃描光電二極管列陣SSPD第六章：真空成像器件像管常見像管攝像管光導靶和存儲靶攝像管的特性參數(shù)攝像管的發(fā)展方向像管包括變像管和像增強管結(jié)構(gòu)和工作原理光電陰極電子透鏡熒光面照像機或人眼 像管結(jié)構(gòu)原理示意圖常見像管常見變像管紅外、紫外常見像增強器級聯(lián)式、微通道板、

8、X射線能舉例！攝像管與變像管的區(qū)別（作用）分類光電發(fā)射型攝像管、光電導型攝像管兩者的不同之處:前者有移像區(qū),后者無光電陰極電子光學系統(tǒng)移像區(qū)兩者相同之處:掃描區(qū)電子槍燈絲,熱陰極,控制柵極,各加速電極,聚焦線圈,偏轉(zhuǎn)線圈,校正線圈光導靶和存儲靶視像管靶硅靶(結(jié)構(gòu))，工作原理存儲靶二次電子傳導靶 三個過程：（1）無光照掃描 充電(歸零)（2）有光照無掃描 光 電（3）電子束再次掃描, 輸出(歸零)三個過程：（1）無光照掃描 零電位（2）有光照無掃描 電位升高（3）電子束再次掃描 輸出第七章：固體成像器件電荷耦合器件（原理及結(jié)構(gòu)）電荷耦合器件的分類CCD攝像機分類CCD的性能參數(shù)自掃描光電二極管列

9、陣發(fā)展現(xiàn)狀和應用CCD： （Charge Coupled Device）電荷耦合器件固體成像器件SSPD：（Self Scanned Photodiod Array)自掃描光電二極管列陣電荷耦合器件結(jié)構(gòu)耦合原理與電極結(jié)構(gòu)CCD的組成與工作原理輸入、轉(zhuǎn)移、輸出10V10V2Vt22）電荷的耦合10V2V2Vt14V10V2Vt32V10V2Vt42V4V10Vt52V2V10Vt6t1t2t3t4123tttt5UUU三相時鐘t6電荷耦合器件的分類線陣CCD單邊、雙邊面陣CCD幀轉(zhuǎn)移、行間轉(zhuǎn)移CCD攝像機分類能舉例CCD的性能參數(shù)轉(zhuǎn)移效率和轉(zhuǎn)移損失率（公式要熟,位與轉(zhuǎn)移次數(shù)的關(guān)系）自掃描光電二極

10、管列陣結(jié)構(gòu)形式和工作原理（圖7-1517）連續(xù)（N+1條引出線）電荷存儲（三個過程：準備、曝光、再充電）線陣、面陣工作原理7-4準備過程：場效應管導通，電容器被充電 曝光過程：場效應管截止，同時有光入射到光敏二極管上，產(chǎn)生電子空穴對，光電流流過電容器，對電容器放電，放電電量正比于入射的光強度再充電過程，場效應管再次導通，電容器再次被充電，流過負載電阻的電流在負載上產(chǎn)生電壓降，即輸出電壓，輸出電壓的大小正比于電容放電的多少，即正比于入射的光通量的大小。 第八章 紅外輻射與紅外探測器紅外輻射特性紅外探測器分類紅外熱電探測器的原理與種類（4種）紅外測溫原理熱釋電型紅外探測器特點第九章：光導纖維與光纖

11、傳感器光導纖維基礎知識光導纖維的應用光纖傳感器的分類及構(gòu)成功能型光纖傳感器非功能型光纖傳感器光導纖維基礎知識光纖的結(jié)構(gòu)光纖的種類光纖的傳光模式光纖的傳光原理（n1大于n2）能在光纖中發(fā)生全反射的入射光的入射角不能大于C：數(shù)值孔徑越大，光纖集光能力越強數(shù)值孔徑NA最大張角例：石英光纖的NA=0.20.4 張角為：11.523.6纖芯包層外套光導纖維的應用能舉例光纖傳感器的分類及構(gòu)成分類（圖示）功能型：不僅起傳光作用而且又是敏感元件非功能型：只作為傳輸回路基本構(gòu)成光源光電元件功能型光纖傳感器相位調(diào)制型原理壓力 溫度傳感器光強調(diào)制型（壓力、位移）非功能型光纖傳感器傳輸光強調(diào)制型（溫度）反射光強調(diào)制型（壓力、形變）頻率調(diào)制型（速度）光纖液位傳感器復習意見基本概念、原理及特性認真仔細復習作業(yè)1、對于階躍型光纖及型梯度光纖，通過子午面的光線軌跡分別有何特點？2、何謂功能型及非功能型光纖傳感器？請舉例。3、光纖的集光本領與哪些因素有關(guān)？626-2、簡述光電導型攝像管的結(jié)構(gòu)和工作過程基本結(jié)構(gòu)包括：光電導靶，電子束掃描區(qū)；工作過程：進入攝像管的光學圖像在光電導靶上由于光電效應轉(zhuǎn)換成與光照對應