光电信号检测实验指导书.docxVIP

《光电信号检测》 实验指导书 宁波工程学院电信学院 二零一四年三月修订  目录 实验一 LED/LD光源特性测试实验…………………………………3 LD电流源操作说明………………………………………………………………8 温度仪操作说明…………………………………………………………………9 光功率计操作说明………………………………………………………………11 实验二 光敏电阻综合特性实验………………………………………15 实验三 光电二极管三极管综合特性测试 ………………………25 实验四 光电耦合开关应用实验………………………………………41 实验五 PIN光电二极管特性测试……………………………………47 实验六 硅光电池综合特性测试………………………………………61 实验七 PSD位置传感器应用实验……………………………………68 实验八 光电报警红外遥控实验………………………………………72 实验九 CMOS成像原理及应用实验………………………………82  实验一 LD/LED光源特性测试实验 LD尾纤是黄色，Led的尾纤是白色的。 实验简介 激光二极管LD和发光二极管LED是光通讯系统中使用的主要光源。通过本实验可以了解工程应用中半导体激光器和发光二极管，掌握它们平均输出光功率与注入电流的测试方法及器件好坏的判断，掌握它们阈值电流的测试方法及对其寿命的影响，掌握它们基本特性曲线的测试方法，了解半导体激光器自动功率控制APC的工作原理，了解温度对它们输出功率的影响，以及半导体激光器自动温度控制ATC的工作原理。 LD/LED光源特性测试实验仪是由光功率计、温控器、电流表、电压表等全部内置组成于箱体，方便调节和测试，所有实验均在一个箱体上完成。 实验目的 1、掌握LD激光器和LED发光二极管的工作原理及主要技术参数 2、掌握LD激光器和LED发光二极管的特性测试方法 3、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响 4、掌握LD激光器和LED发光二极管的基本使用方法 实验内容 1、LD激光器的V/I特性测试实验 2、LD激光器的P/I特性测试实验 3、LD激光器的T/V/I特性测试实验 4、LD激光器的T/V/P特性测试实验 5、LED发光二极管（1310nm）的V/I特性测试实验 6、LED发光二极管（1310nm）的P/I特性测试实验 7、LED发光二极管（1310nm）的T/I特性测试实验 8、LED发光二极管（1310nm）的T/P特性测试实验 实验仪器 1、LD/LED光源特性测试实验仪 1台 2、LD激光二极管（1310nm） 1只 3、LED发光二极管（1550nm） 1只 4、电源线 1根 5、连接线 实验原理 激光二极管LD和发光二极管LED是光通讯系统中使用的主要光源。LD和LED都是半导体光电子器件，其核心部分都是P-N结。因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性曲线，如图1所示： I I 由V-I曲线我们可以计算出LD/LED总的串联电阻R和开门电压VT。 在结构上，由于LED与LD相比没有光学谐振腔。因此，LD和LED的功率与电流的P-I关系特性曲线则有很大的差别。LED的P-I曲线基本上是一条近似的线性直线。 从图中可以看出LD的P-I曲线有一阈值电流Ith，只有在工作电流IfIth部分，P-I曲线才近似一根直线。而在IfIth部分，LD输出的光功率几乎为零。 对于LD可以根据其P-I曲线可以求出LD的外微分量子效率ηD。其具有如下关系： 因此在曲线中，曲线的斜率表征的就是外微分量子效率。 由于光电子器件是由半导体材料制成，因此温度对其光电特性影响也很大。随着温度的增加，LD的阈值逐渐增大，光功率逐渐减小，外微分量子效率逐渐减小。阈值与温度的近似关系可以表示为： 式中，为室温，为室温下的阈值电流，为特征温度。不同温度下，LD的P-I曲线如图，根据此图可以求出LD的特征温度。 P T1 T2 (T2T1) Ith1 Ith2 I 注意事项 1、恒功测量时，如果仅调节“粗调”旋钮，而“细调”旋钮在最小位置，将不一定能把LD输出功率调到足够大。此时必须使用“细调”旋钮来把输出功率调大。恒流测量时，调节“细调”旋钮无效。 2、插拔LD/LED之前，务