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光电检测与信息处理实验 实验一 红外光源曲线标定实验 一、实验目的 1 通过实验使学生了解光源的原理和种类。 2 了解输出光的光功率和接收电压之间的关系。 二、基本原理 1、光源原理 本实验所用的光源为红外功率可调光源，主要由红外发光二极管构成；所用的接收器件是光敏二极管。 采用的发光二极管发射的是自发辐射光，没有谐振腔对波长的选择，谱线较宽。而半导体激光器在直流驱动下，发射光波长有一定分布，谱线具有明显的模式结构。 光敏二极管又称光电二极管，光敏二极管是基于光伏效应原理工作的光电器件。当入射光子在本征半导体的p-n结及其附近产生电子—空穴对时，光生载流子受势垒区电场作用，电子漂移到n区，空穴漂移到p区。电子和空穴分别在n区和p区积累，两端便产生电动势，这称为光生伏特效应，简称光伏效应。光敏二极管基于这一原理。如果在外电路把p-n短接，就产生反向的短路电流，光照时反向电流会增加，并且光电流和照度成线性关系。 2、红外光源曲线标定原理 红外光源的参数测试原理如图1-2所示，在发射端，将红外发光二极管LED接入到晶体三极管的集电极，通过改变可调电源输出电压的大小来调节三极管基极偏置电压来改变集电极电流Ic 。由于在电流较小时，P-I曲线的线性较好，所以可获得需求的辐射光功率；在接收端，将光电二极管电流转换成可用电压，用一个运算放大器作为电流--电压的转换电路。这意味着反馈电阻必须非常大，而放大器的偏置电流必须极小。 三、实验仪器 1、光电检测与信息处理实验台（一套 ） 2、红外功率可调光源探头 3、红外接收探头 4、光电信息转换器件参数测试实验板 5、光学支架 6、万用表 7、导线若干 四、实验步骤 本实验根据红外发光二极管和光敏二极管的特性，对红外发光二极管发出的光功率进行测量。由于光敏二极管的谱线宽，可见光会影响测量的结果，因此实验最好在暗室中进行。 1、按图1-1连接实验线路。 （1）把红外功率可调光源探头与红外接收探头位置固定好； 注：保证两者的精确对准，否则将影响光功率的测量。 （2）在光电信息转换器件参数测试实验板上的JP1的‘1’、‘2’ 加上跳帽，JP2的‘1’、‘2’加上跳帽。将光电信息转换器件参数测试实验板插在光电检测与信息处理实验台的总线模块PLUG64－1、PLUG64－２、PLUG64－3的任意位置上。 （3）将总线模块上的+5V，-5V，AGND分别和模拟电源+5V，-5V，GND相连。 （4） 用导线将红外功率可调光源探头的VCC与GND分别与实验箱上的模拟电源+5V和AGND相连， Vin与实验箱的可变电源的+5V相连； 图1-1 红外光源曲线标定连线图 图1-2 测试原理图 （4）用导线将红外接收探头的PIN1与总线模块上的22接线端相连，PIN2与24接线端相连； （5）用万用表检查实验线路，保证线路连接准确无误后进入下一步。 （6）将一只万用表的正极接红外功率可调光源探头GND，负极接实验箱上的模拟电源AGND。（该表用于测量电流，电流表选20毫安档）。 （7）将用于测量电压的万用表接到可调电源的输出电压两端，电压表选20伏档。 2、打开电源，调整可变电源的电压，使测量电压的万用表测量的读数分别达到实验数据记录中给定的目标电压，分别记下对应的电流表的读数。将测量电压用的万用表的正极改接到总线模块中的40接线端，负极接模拟电源地，电压表选2000毫伏档，慢慢降低可调电源的输出电压，使电流表的示数分别为实验数据记录表中刚才读出的数值，然后读出和记录下电压表的读数。 3、在图1-3中用描点法将接收电压与发射光功率之间的关系绘制成曲线。观察所绘曲线在0.6V-4.5V之内是否成线性关系。 五 数据记录与处理 表一　光源数据表格 发射电压(V)0.511.522.533.544.54.64.74.84.9电流（mA）接收电压（mV）光功率(uW）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　图1-3　　光源的功率曲线 五、思考题 1、观察输入电压0.6V以下和4.6V以上的曲线，是否成线性关系？为什么？ 2、通过测试结果分析P-I特性曲线的特点？实验二 光电池特性实验 一、实验目的： 1 通过实验掌握光电器件—光电池的工作原理及相关特性。 2 了解光电池特性曲线及其测试电路的设计。 二、基本原理： 1、光电池工作原理 光电池是根据光生伏特效应制成的，不需要加偏压就能把光能转换成电能的P—N结的光电器件。当光照射到光电池的P—N结上时，便在P—N结两端产生电动势。这种现