光电技术与光纤基础(复习2014)浅析.ppt

光电技术与光纤基础总复习（一） 内容 第一章：光电检测应用中的基础知识 第二章：光电检测中的常用光源 第三章：结型光电器件 第四章：光电导器件 第五章：真空光电器件 第六章：真空成像器件 第七章：固体成像器件 第八章：红外辐射与红外探测器 第九章：光导纤维与光纤传感器 第十章：太赫兹的产生与检测 第一章 基础知识 辐射度学和光度学的基本概念及其计算 半导体基础知识 基本定律 光电探测器的噪声和特性参数 辐射度学和光度学的基本概念及其计算 辐射度学和光度学的基本概念 辐射度学和光度学的基本概念 半导体基础知识 基本定律 基本定律 光电探测器的噪声和特性参数 第二章 常用光源 光源的特性参数 热辐射源（太阳，白炽灯） 气体放电光源（脉冲灯，汞灯） 固体发光光源 发光二极管（P型和N型半导体结合的二极管） 激光器 自发辐射、受激吸收、受激辐射 三个条件：粒子数反转、谐振腔、光汞 光源的特性参数 辐射效率和发光效率 光谱功率分布 光源的颜色 光源的温度: 色温 相关色温 分布温度 热辐射源（能举例判别） 太阳 黑体模拟器 白炽灯 气体放电光源（能举例判别） 脉冲灯 原子光谱灯 汞灯 固体发光光源 结型发光光源 发光二极管工作原理及量子效率 激光器 激光原理 三种跃迁过程、必要条件 激光器的结构(能画图并指出各部分的作用) 激光器的类型（气体、固体、染料、半导体） 激光的特性 单色性好、方向性好、亮度高、相干性好 第三章 结型光电器件 结型光电器件的工作原理 硅光电池 硅光电二极管和硅光电三极管 结型光电器件的放大电路 特殊结型的光电二极管 结型光电器件的应用实例——光电耦合器件 结型光电器件的工作原理 热平衡状态下的PN结 外加偏压、反向饱和电流 光照下的PN结 光伏效应 电流方程?分析负载电路（如图3-2） 硅光电池 不加外电压！ 硅光电池 特性参数（负载小线性范围大） 光照特性——开路时(电压)、短路时(电流)、有限负载时 硅光电二极管和三极管 一般在反向偏压下工作 反向偏压加大内建电场！ 使ＰＮ结拉开，增大 势垒。 与光电池的比较 特殊结型光电二极管 PIN型光电二极管 结构、原理 光电位置传感器 原理 位置表达式 雪崩光电二极管(有放大作用) 紫外光电二极管（结浅） PIN型光电二极管优点 使PN结的结间距离拉大 内建电场基本集中在I层中 增加了对长波的吸收，提高了长波灵敏度 可承受较高的反向偏压 第四章 光电导器件 工作原理（无光照，电阻很大；受光照，电导率改变，电阻减小，光生载流子迅速增加） 主要特性参数 光电导灵敏度Sg=gp/E gp光电导 量子效率n=Nhv/Φ 输出的光电流与输入光电流之比 偏置电路和噪声 特点与应用（照相机的自动曝光电路，路灯自动控制电路） 工作原理 基于内光电效应（光电导效应） 暗电流、亮电流、光电流及三者的关系 流过光敏电阻的电流Ｉ＝Ｉp+ＩD I为亮电流 Ｉp光电流，ＩD 暗电流 主要特性参数 光电灵敏度(计算) 量子效率 偏置电路(结合应用) 第五章：真空光电器件（基于外光电效应） 光电阴极：能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体，光电发射体在光电器件中常作为阴极。（使辐射信号转为电信号） 光电管与光电倍增管（都是真空的） 光电倍增管的主要特性参数 光电倍增管的供电和信号输出电路 微通道板光电倍增管 光电倍增管的应用 光电阴极 工作原理——外光电效应 主要参数 灵敏度 量子效率 光谱响应曲线 分类：反射与透射 常用光电阴极材料 负电子亲合势及其特点 光电管与光电倍增管 光电管 玻壳、光电阴极和阳极组成，真空型和充气型 光电倍增管 基于外光电效应和二次电子发射效应 结构上与光电管的区别：电子光学系统和倍增级 光电倍增管 工作原理 典型参数 光电倍增管 入射窗口 端窗、侧窗 电子光学系统 作用：汇聚、同步 电子倍增极 阳极 光电倍增管的主要参数 灵敏度 阴极灵敏度Sk=Ｉk/Φ　Ｉk阴极输出光电流 阳极灵敏度Sp=Ｉp/Φ 放大倍数 光电倍增管的供电和信号输出电路 微通道板光电倍增管 结构 原理 应用 结构：微通道板是由成千上万根微通道排成的二维列阵（工作在真空） 原理：微通道是一根很细的玻璃管，它的内壁镀有高阻值的二次发射材料，施加高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，发射出二次电子因电场加速而轰击另一处，再发射二次电子，这样连续多次发射二次电子，可获得10的四次方增益。 应用：MCP光电倍增管 光电倍增管的应用 微弱光探测（图5-26）——光子计数 第六章：真空成像器件 第六章：真空成像器件 像管 常见像管 摄像管 光导靶和存储靶 摄像管的特性参数 摄像管的发展方向 像