光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1、光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)第1頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一第2頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一第3頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一 單色儀的工作原理第4頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一【光柵衍射原理】衍射公式：（其中：d:光柵常數(shù)，i入射角， 衍射角）第5頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一【DS100 小型單色儀外形與參數(shù)】波長范圍:200-800nm ，焦距：f=100mm 衍射光柵：1200L/mm;相對口徑：D/F=1/5 ，波長精度: 1nm 第6頁，共17頁，2022年，5月

2、20日，4點(diǎn)20分，星期一 單色儀讀數(shù)校正原理主要利用汞的長中短波長，一般使用使用253.7nm, 546.1nm, 871.6nm等來進(jìn)行，具體方法各廠家也不相同。這樣校正過的波長在分析區(qū)域190-900nm，即可以得到偏差較小的波長準(zhǔn)確度了。 本實(shí)驗(yàn)中，利用能肉眼觀察到的汞燈主要譜線波長的讀數(shù)與真實(shí)值相比較，計算偏差，取平均值來代替。第7頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一【汞燈特征譜線】顏色 波長（nm） 相對強(qiáng)度BH深紫 4046.7 7紫 4077.8 5藍(lán)紫 4358.3 10綠紫 4916.0 8綠 5460.7 10黃 5769.6 10紅 6234.4 7

3、深紅 6907.2 7 第8頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一 光電探測電路 基于光生伏特效應(yīng)，將一定強(qiáng)度的光照轉(zhuǎn)換成一定大小的電流的器件【光電二極管工作原理】第9頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一回路電壓-電流公式伏安特性第10頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一它包含一個被輻射光激發(fā)的電流源、一個理想的二極管、結(jié)電容和寄生串聯(lián)及并聯(lián)電阻。圖中，IL為二極管的漏電流；ISC為二極管的電流；RPD為寄生電阻；CPD為光電二極管的寄生電容；ePD為噪聲源；Rs為串聯(lián)電阻。【等效電路】第11頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)2

4、0分，星期一硅二極管結(jié)電容的數(shù)值范圍大約在20或25pF到幾千pF以上。而光電二極管的寄生電阻RPD(也稱作分流電阻或暗電阻)，則與光電二極管的偏置有關(guān)。在光伏模式時，光電二極管可非常精確的線性工作；而在光導(dǎo)模式時，光電二極管可實(shí)現(xiàn)較高的切換速度，但要犧牲一定的線性。一般來說，在光電精密測量中，被測信號都比較微弱，而反偏狀態(tài)下具有一定的暗電流。因此，暗電流的影響一般都非常明顯。所以，盡量避免噪聲干擾是首要任務(wù)，所以，設(shè)計時采用光伏模式。 第12頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一 圖(a) 光伏模式 圖(b) 光導(dǎo)模式【光電二極管前置放大電路】輸出信號微弱，阻抗較高，所以，需采用前置放大第13頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一【2CU2B光電二極管性能指標(biāo)】第14頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一【主放大】第15頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一 采用該電路對溴鎢燈光譜進(jìn)行測試 1）搭建光路第16頁，共17頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)20分，星期一 2）調(diào)節(jié)單色儀的測微頭，得某一單色光輸出并讀數(shù) ，采用前面測得的讀數(shù)誤差 對波長讀