光学与光电子学专门化试验介绍-光信息专业试验.ppt

傅立叶光学的应用 指纹识别 卫星遥感图像 全息照相术 相衬显微镜 消除图像模糊（逆滤波器） 光学去污 黑白照片的彩色化 等等 ……. 3.散斑干涉实验 散斑 (Speckle) 光束射到粗糙表面上时，粗糙表面反射形成的明暗杂乱相间的亮斑与暗斑。 (干涉)信息载体 粗糙表面的三维形貌、位置变化和变形 散斑干涉技术 散斑原理图 散斑产生原理图 多个子波源干涉 散斑形貌图 散斑产生条件 为使散射光均匀，粗糙表面深度必须大于波长； 入射光线相干度足够高。 散斑干涉实验结果图 4.共焦测量实验 共焦测量 基于共焦成像原理实现的新型测量技术。 光源、试样、探测器均在透镜的焦点上！ 共焦测量技术特点 具有很高的纵向分辨率，可用于精密测量 的定位 使用光阑可大大减小杂散光，使信号噪声最小 图像存在层析性，利用离焦信号，可精确测定 表面的三维成像，重构出表面形貌。 共焦测量实验结果图 共焦眼底扫描系统 共焦测量技术的应用实例 5.纳米测量光学实验 纳米测量技术是纳米科学的一个重要分支。 具有纳米分辨率的测量仪器 扫描隧道显微镜 原子力显微镜 扫描近场显微镜 激光力显微镜 光子扫描隧道显微镜 纳米微结构 光学干涉纳米测量技术 优点：结构简单，响应速度快！ 提高分辨率，减少噪声 LED属于固态光源，其基本结构是一块电致发光的半导体材料（芯片），置于一个有引线的架子上（引脚），然后四周用环氧树脂密封（灯杯），起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 6. 发光二极管（LED）特性测量 LED芯片结构 常规InGaN / 蓝宝石LED芯片剖面图 P型 电极 N型 电极 InGaN LED 芯片俯视图 外延层 LED主要特性 光谱分布、峰值波长和光谱辐射带宽：在最大光谱能量(功率)处的波长成为峰值波长。光谱辐射带宽是指光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔，它表示发光管的光谱纯度。GaN基发光二极管的光谱射带宽在25至30nm范围。 光通量：光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉的那部分，称为光通量ΦV（单位是流明lm），是指向整个空间在单位时间内发射的能引起人眼视觉的辐射通量。 国际照明委员会(CIE)为人眼对不同波长单色光的灵敏度作了总结，在明视觉条件下，归结出人眼光效率函数在555nm上有最大值，此时1W辐射通量等于683lm。 实例： 100W白炽灯 1500lm 40W日光灯 3500lm 发光强度：若某个光源在法线方向上，辐射强度 为(1/683)W/sr（即一单位立体角度内光通量为1 流明）时，则称其发光强度为1坎德拉(candela)， 符号为cd。 要求光源是一个点光源，或者要求光源的尺 寸和探测器的面积与离光探测器的距离相比足够 小(这种要求被称为远场条件)。 为了解决这个问题，使测量结果可通用比较， CIE推荐使用“平均发光强度概念:照射在离LED一 定距离处的光探测器上的通量,与由探测器构成的 立体角的比值。其中立体角可将探测器的面积 S 除以测量距离 d 的平方计算得到。 CIE平均LED发光强度标准测试条件 LED顶端到探测器的距离d 立体角 平面角（全角） 应用 标准条件A 316mm 0.001sr 2° 窄视角LED 标准条件B 100mm 0.01sr 6.5° 一般LED 两个条件使用探测器的面积均为1cm2(对应直径为 11.3mm) 色温：不同的光源，由于发光物质成份不同，其光谱功率分布有很大差异，一种确定的光谱功率分布显示为一种相应的光色，我们可以将光源所发的光与“黑体”辐射的光相比较来描述它的光色。人们用黑体加热到不同温度所发出的不同光色来表达一个光源的颜色，称作光源的颜色温度，简称色温。 发光效率：光源发出的光通量除以所消耗的功率（单位是lm/w）。它是衡量光源节能的重要指标。其计算关系式定义为: 分别是LED的正向电流和正向电压。 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性。也就是颜色的逼真程度。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数（ra）定为100。各类光源其显色指数各不相同。例如：白炽灯的显色指数大于90，荧光灯的显色指数在60至90之间。 V－I 特性：在正向电压 小于阈值时，正向电流 极小，不发光。当电压 超过阈值后，正向电流 随电压迅速增加。 正向导通电压与半导体禁带宽度存在对应关系！ P－I 特性：即LED轴向光强与正向注入电流关系之间的特性。 LED光强的测量是按照光度学上的距离平方反比定律来实现的。根据CIE127-1997标准，取LED到探测器端面距离d＝100mm，探测器接收面直径a＝11.3mm。 7. 色度学测量实