激光与光电子分析报告.pptx

激光与光电子技术;本模块的实验内容 ◆激光原理实验 ◆红外物理特性及其应用实验 ◆声光效应实验 ◆音频信号光纤通信实验 ◆表面等离子体实验;光电子技术：是现代信息技术的一个分支；是研究从红外光、可见光、紫外光、X射线到γ射线波段范围内的光波电子技术；它是以光电子学为理论基础，以光电子元器件为主体，综合利用光学、电学、机械学、计算机和材料技术，以实现具有一定功能的仪器、设备系统。;光电子学;§1激光原理与激光技术;一、 生活中的激光;激光器产生的背景 世界上第一台激光器 激光器的早期发展和种类 我国激光器的发展;1. 激光器的诞生背景;1958年，汤斯和肖洛提出了利用尺度远大于波长的开放式光谐振腔实现激光器的思想。布隆伯根提出了利用光泵浦三能级原子系统实现粒子数反转分布的构想。;美国的希尔多?梅曼（Maiman, Theodore Harold 1927.7.11-2007.5.5）在1960年7月演示了世界上第一台红宝石固态激光器。他以闪光灯的光线（Xe（氙）灯）照射进一根手指头大小的特殊红宝石晶体，创造出了相干脉冲激光光束。波长为6943×10-10米。;3. 激光器的发展;4. 我国激光器的发展;◆ 1961年9月，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。 ; 名 称 研制成功时间 研 制 人 ;在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近。;在多项国家级战略性科技计划中，激光技术受到重视。“863”计划七大领域中有激光技术和光电子技术（包括用于信息领域的激光技术）;三、He-Ne激光器的结构与工作原理;2. He-Ne激光器的工作原理;3. 激光原理实验内容及注意事项;3）注意事项;§2 红外物理特性及应用实验;二、红外光的分类：;红外大气窗口：大气对红外辐射基本是透明的;☆ 根据红外辐射产生的机理进行划分：;四、红外辐射的特点;五、红外技术;六、红外通信实验;2. 光源的调制;3. 信号接收与解调;§3 晶体声光效应;相应各级衍射光的频率为ω+mΩ，即衍射光相对入射光有一个多普勒频移。; Λsinθ=mλ m=0, ±1, … ;二、声光效应的应用举例:雷达波谱分析器;三、实验内容;§4 表面等离子体共振技术;一、现实中的等离子体;日冕;数密度：103 m-3 ---- 1033 m-3 温度：10-1ev ---- 106 ev (104 K---- 1010 K) 1ev ~ 11600 K; 等离子体是由自由电子、离子等带电粒子以及中性粒子(原子、分子、微粒等)组成的，宏观上呈现准中性、且具有集体效应的混合气体 等离子体是一种电离的气体，具有很高的电导率，与电磁场存在强烈的耦合作用，在宇宙中广泛存在，常被看作物质的第四态。 ;等离子体含义的要点：;3)、集体效应：是与中性气体的根本区别，是等离子体作为物质第四态的依据，区别一种物态应看作用于物态基本组元上的作用力—控制物态特性变化的基本作用力，对于固体，液体，气体均有所不同。 ;等离子体是物质第四态;三、表面等离子共振原理; 在金属中，价电子为整个晶体所共有，形成所谓费米电子气。价电子可在晶体中移动，而金属离子则被束缚于晶格位置上，但总的电子密度和离子密度是相同的，从整体来说金属是电中性的。人们把这种情况形象地称为“金属离子浸没于电子的海洋中”。这种情况和气体放电中的等离子体相似，因此可以把金属看作是一种电荷密度很高的低温（室温）等离子体，而气体放电中的等离子体是一种高温等离子体，电荷密度比金属中的低。;2. 表面等??子体共振的相关概念和 含义 ; 消逝波;这表示沿X轴方向传播而振幅衰减的一个波，这就是消逝波。全反射的光波会透过光疏介质约为光波波长的一个深度，再沿界面流动约半个波长再返回光密介质。光的总能量没有发生改变。透入光疏介质的光波成为消逝波。 ;我们在前面提到光在棱镜与金属膜表面上发生全反射现象时，会形成消逝波进入到光疏介质中，而在介质（假设为金属介质）中又存在一定的等离子波。当两波相遇时可能会发生共振——表面等离子体共振（SPR）。;当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会大幅度地减弱。能量从光子转移到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离子波吸收，使得反射光的能量急剧减少。;可以从反射光强的响应曲线看到一个最小的尖峰，此时对应的入射光波长为共振波长，对应的入射角为SPR角。SPR角随金属表面折射率变化而变化，而折射率的变化又与金表面结合的分子质量成正比。这就是SPR对物质结合检测的基本原理。;四、表面等离子体共振技术简介;发展简史;SPR用途简介;五、实验内容