LED的相干特性的应用.pptVIP

LED的相干特性及其在光谱上的应用 主要内容 研究背景 相干的基本概念 LED的时间与空间相干特性 基于LED的透射型傅里叶变换光谱仪 用LED做超快研究的探讨 研究背景 LED的主要优点 目前LED的主要应用领域 相干的基本概念 相干度 可见度 时间和空间相干性 准单色光依据 时间相干性 空间相干性 LED的时间与空间相干特性 实验装置 测量结果 傅里叶变换光谱 LED的相干度 LED的时间相干性 LED的空间相干性 LED发光面积的估算 基于LED的透射型傅里叶变换光谱仪 实验原理 实验设备 实验结果 傅里叶变换光谱图 Nd(NO)3的吸收光谱 用光谱较宽的白色LED做光源 极限分辨率分析 用LED做超快研究的探讨 * * 寿命长：长达10万小时，普通白炽灯1千小时 相应速度快：几十钠秒，一般白炽灯需要零点几秒 功耗低：目前25lm/w，预计2010年可达150lm/w 结构牢固、抗振动、体积小、易集成、可视性高、 亮度高、低放热等。 （宋贤杰等，《高亮度发光二极管及其在照明领域中的应用》，《半导体光电》，Vol.23, No.5, Oct.2002 ） （方志烈，《半导体发光材料和器件》，复旦大学出版社，1992 ） LED的相干特性？ 用于交通信号灯和交通信息显示板 作为LCD的背景光源 汽车车灯的应用 全彩色显示屏的应用 作为照明光源的开拓应用 （[日]青木昌治，《发光二极管》，人民邮电出版社， 1981） （陈大华等，《LED光源的研制和市场动态》，《中国照明电器》， 2001年第2期 ） 以上均是用到LED的发光特性，可否用到它的相干特性？ 图1 两点光源在P点的空间－时间相干 S1 S2 P点的总光强为 完全相干 部分相干 完全不相干 定义互相干度 （刘思敏等，相干光学原理及应用[M]，南开大学出版社，2001.9第二版 ） （刘思敏等，相干光学原理及应用[M]，南开大学出版社，2001.9第二版 ） 当 I1=I2 时 和 表示条纹中相邻的最大光强与最小光强 V值反映了干涉条纹的对比度，可见，在双光束干涉中，为了得到清晰的干涉条纹，使参与干涉的两光束光强接近相等是一个重要的条件 光源的单色性对干涉条纹可见度的影响定义为时间相干性 光源的大小对干涉条纹可见度的影响定义为空间相干性 为总的相干度 为时间相干性 为空间相干性 对准单色光 LED一般有 满足准单色依据，可用上面公式计算相干度 实验上，在迈克尔逊干涉仪中，设发射光经分光后两束光的光程差为d。对一准单色光，从干涉条纹最清晰到消失所对应的d的变化长度称为相干长度Lm 相干时间 相干时间精确定义 相干长度 LED F H β 图2 空间相干度的影响 空间相干度 光源的峰值波长 H 矩形的横向半高宽或狭缝的半高宽 F 准直透镜的焦距 离轴光线的偏离角 (李良德，基础光学[M]，中山大学出版社，1987.12第一版) Current source LED Lens M1 Step motor M2 Delay M3 M4 Chopper Detector Lock-in Computer BS He-Ne laser Aperture 图3 实验装置图 图4 LED的干涉信号图 （发表在《中国激光》，已接收 ） 图5 由干涉信号图做傅里叶变换得到的光谱 图6 LED相干度 将图4中干涉信号的Imax和Imin代入可见度V的公式可得到LED可见度V即相干度如图6虚线所示。如只考虑时间相干性，LED的时间相干度应为可见度归一化后的值，其结果如图6实线所示。 将图6实线所示的时间相干度代入相干时间的精确定义得到LED的相干时间为78.32fs，而将图5中单色仪测得的光谱特性代入相干时间的表达式可得相干时间为78.49fs，两者基本一致 代入空间相干性的表达式，计算得到H=0.15mm，即LED的发光体发光面积为约0.3×0.3mm2 本实验参数 F=10cm 利用图6的可见度和时间相干度计算得到的空间相干度 吸收谱 背景光谱 吸收后光谱 装置同图 3 样品： 的硝酸溶液 图7 干涉图 绿色LED 吸收后 图8 做傅里叶变换得到的光谱图 图9 的吸收光谱图 （发表在《中山大学》学报自然科学版，已接收 ） 背景光干涉图 吸收后光干涉图 傅里叶变换得到的光谱 吸收谱 （张光昭，傅里叶变换光谱学原理[M],中山大学出版社, 1988. 11） L