第一篇：光電子課程設(shè)計(jì)作業(yè)

光電子課程設(shè)計(jì)作業(yè)：

1.光敏電阻檢測(cè)光照亮度

2.基于PSD 的位置測(cè)量系統(tǒng)

3.基于PSD位置傳感器的楊氏模量測(cè)量

4.基于單片機(jī)的條紋計(jì)數(shù)器

? 要求：

? 在A4的紙上畫滿黑白相間的條紋，條紋寬度1CM，實(shí)現(xiàn)對(duì)黑白條紋的計(jì)數(shù)。

5.基于光電倍增管的弱光檢測(cè)

6.基于單片機(jī)的熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)

7.光電轉(zhuǎn)速計(jì)設(shè)計(jì)

8.智能光電定時(shí)器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：

1.封面采用統(tǒng)一格式（研究生學(xué)院下載）

2.標(biāo)題 宋+4號(hào)，黑體；正文 宋+小4；參考文獻(xiàn) 宋+5號(hào)。

3.格式：標(biāo)題、作者、中文摘要、關(guān)鍵詞、英文標(biāo)題、英文摘要、正文、參考文獻(xiàn)。

說(shuō)明：

1.每位同學(xué)任選一題。

2.要求盡量完成硬件

3.作業(yè)要求交紙質(zhì)版、電子版和作品，電子版用姓名作為文件名。

4.作業(yè)完成后統(tǒng)一交徐寶兄同學(xué)。交作業(yè)時(shí)間：2014.3.3日。

第二篇：光電子課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)心得

回顧此次課程設(shè)計(jì)，兩周時(shí)間里，從理論到實(shí)踐，不僅鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)踐相結(jié)合非常重要，光有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，從理論和實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。成功完成了此次實(shí)習(xí)要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的，是這個(gè)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程中，我們花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，更重要的是，我們?cè)趯W(xué)會(huì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時(shí)還懂得合作精神的重要性，學(xué)會(huì)了與他人合作。

以前沒(méi)有接觸過(guò)焊接，都不知道電烙鐵和吸錫器如何使用，通過(guò)課設(shè)使用到了作為電子信息專業(yè)的學(xué)生以后會(huì)用到的工具，對(duì)以后有很多幫助。焊接電路板和安裝調(diào)試中難免會(huì)遇到很多困難，但不應(yīng)想到放棄，必須堅(jiān)持做下去，才能最終得到正確的結(jié)果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，應(yīng)該以積極的心態(tài)去改正。

此外，這次課程設(shè)計(jì)與我們的日常生活是息息相關(guān)的，以前只知道學(xué)習(xí)書本知識(shí)，都不知道我們將來(lái)畢業(yè)會(huì)從事什么工作。這次課設(shè)使我知道我們將來(lái)或許可以做出比樓道聲光控制燈更加智能更加靈敏的現(xiàn)代科技產(chǎn)品，我很期待也很興奮，我覺(jué)得學(xué)好專業(yè)課學(xué)好一技之長(zhǎng)非常重要。

在這次的學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓我了解要多思考、多比較和多嘗試把所學(xué)的書本知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力。所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。

這次，我們是第二個(gè)完成的，雖然沒(méi)有第一組快。但是我們的板子很漂亮、布線也很整齊。

希望以后的學(xué)習(xí)中能有更多的這樣的機(jī)會(huì)，來(lái)培養(yǎng)自己的動(dòng)手操作能力。同時(shí)，很感謝老師對(duì)我們的耐心指導(dǎo)和幫助。

第三篇：《光電子應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》詳細(xì)教案

一.課程設(shè)計(jì)目的：

1． 學(xué)會(huì)用振蕩電路設(shè)計(jì)發(fā)光管調(diào)制電源的方法； 2． 了解微弱信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)思路； 3． 熟悉集成運(yùn)算放大器的各類性能參數(shù)； 4． 了解帶通濾波器從噪聲中檢出弱信號(hào)的方法；

5． 學(xué)會(huì)多重反饋有源帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)計(jì)算； 6． 練習(xí)如何進(jìn)行光電信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)； 7． 學(xué)會(huì)利用各種資源查找相關(guān)器件的參數(shù)特性

二.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

1． 發(fā)光二極管調(diào)制電源設(shè)計(jì)

A.利用NE555為HG412A砷化鎵發(fā)光二極管設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)制電源。B.要求電源調(diào)制頻率在最小可調(diào)范圍為3KHz～7KHz，輸出波形占空比50％。且發(fā)光二級(jí)管的輸出功率可以調(diào)節(jié)。C.畫出電路圖，簡(jiǎn)要說(shuō)明工作原理。

D.實(shí)際調(diào)試所設(shè)計(jì)的電路，并總結(jié)調(diào)試過(guò)程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題。2． 光電微弱信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)

A.應(yīng)用低噪聲集成運(yùn)放LF353的A Part設(shè)計(jì)一微弱信號(hào)放大電路，用于2CU2D型光電二極管輸出的微弱電流信號(hào)前臵放大。B.放大倍數(shù)1000～2000可調(diào)，且輸出要求除去1/f低頻噪聲。C.簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)原理。3． 多重反饋有源帶通濾波器設(shè)計(jì)

A.結(jié)合前臵放大器，利用運(yùn)放uA741設(shè)計(jì)一個(gè)二階有源低通濾波器對(duì)放大電路輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波。

B.濾波器要求品質(zhì)因素Q為10，中心頻率f0為5KHz，中頻增益H為5。

C.給出濾波器設(shè)計(jì)參數(shù)的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程；

D.要求利用其中一個(gè)可調(diào)電阻調(diào)整中心頻率f0，其余元件參數(shù)固定。4． 光電報(bào)警電路設(shè)計(jì) A.在已經(jīng)設(shè)計(jì)出的HG412A砷化鎵發(fā)光二極管光源和微弱信號(hào)放大器和帶通濾波器濾波器的基礎(chǔ)上，利用集成運(yùn)放LF353的B Part和普通紅色發(fā)光二極管，設(shè)計(jì)一個(gè)光電報(bào)警電路。

B.要求當(dāng)電路未接受到5KHz光脈沖時(shí)點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管，正常接收5KHz光脈沖時(shí)發(fā)光二極管不點(diǎn)亮。C.簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)原理。

三.基本原理

1．發(fā)光二極管調(diào)制電源

用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如圖1所示。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，也不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用輸出端OUT的高電平通過(guò)可變電阻R1向電容器C1充電，使UC1逐漸升高，升到2VCC/3時(shí)，輸出端OUT跳變到低電平，電容器C1通過(guò)電阻R1向輸出端OUT放電，使UC1下降，降到VCC/3時(shí)，輸出端OUT跳變到高電平，輸出端OUT又通過(guò)R1向電容器C1充電。如此循環(huán)，振蕩不停，電容器C1在VCC/3和2VCC/3之間充電和放電，輸出端OUT輸出連續(xù)的矩形脈沖。由于充放電通道相同，所以輸出的波形占空比為50％。

VCC12VVCCR12K?_LIN50%Key = A 18VCC47623U1OUT32RSTDISTHRTRICONGNDR2400?460%R3752K?_LINKey = Space LED1U20.2uF0U30.01uF1LM555CN

圖1 發(fā)光二極管調(diào)制電源原理圖

輸出信號(hào)脈寬周期T的計(jì)算公式如下：

vC(?)?vC(0)vC(?)?vC(T1)?VCC???lnVCC?1323VCCVCCT1?T2??ln??ln2?0.7R1C 因此輸出的矩形脈沖的頻率為：

f?1T1?T2?11.4R1C

調(diào)節(jié)R1的大小即可調(diào)節(jié)輸出的頻率。此處C1固定為0.2uF，通過(guò)計(jì)算可知，7KHz 輸出頻率對(duì)應(yīng)的R1約為0.5K，5KHz輸出頻率對(duì)應(yīng)的R1約為0.7K，3KHz輸出頻率對(duì)應(yīng)的R1約為1.2K。因此R1選用2K大小的可調(diào)電阻。

用NE555組成振蕩器來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光管時(shí)，要注意發(fā)光管上一定要串聯(lián)一個(gè)限流電阻。使輸出電流小于或等于發(fā)光管的最大正向電流IF。若振蕩器的輸出電壓為VO，則限流電阻R2取值為：

R1?VO?VFIF?VO?1.530mA

設(shè)輸出VO高電平為5V，則R2應(yīng)不小于116Ω，如果輸出為12V（VCC為12V），則R2應(yīng)不小于350Ω，因此R2取0.4K，為了調(diào)節(jié)發(fā)光管的輸出功率，采用2K的可調(diào)電阻R3的來(lái)控制發(fā)光管輸出功率，因此最小輸出電流為4.375mA。

課程設(shè)計(jì)考查點(diǎn)：

1.50％占空比，即電路結(jié)構(gòu) 2.輸出頻率調(diào)節(jié)范圍 3.二極管限流電阻 4.輸出功率可調(diào)

2．微弱信號(hào)放大電路

由于光敏二極管在工作時(shí)近似于一個(gè)電流源Is，因此在進(jìn)行微弱電流信號(hào)放大時(shí)必須考慮如何進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換，有兩種方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一是直接電阻轉(zhuǎn)換，即電流源連接電阻R，然后與取R上的電壓進(jìn)行放大；二是采用跨阻放大的方法進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換。

采用直接轉(zhuǎn)換的方法時(shí)，如果Is不是一個(gè)理想的電流源，則R不能獲得所有的電流；另外如果R后面接放大器時(shí)，放大器的內(nèi)部電阻是和R并聯(lián)的，這將使得Is流過(guò)的等效電阻變得不確定。因此通常不采用直接電阻轉(zhuǎn)換的方法。

R11.0k?VCC12V2CU2D21384R22K?_LINKey = A 50%VEE-12VU1AC10.1uFLF353PVCC12VR31.0k?

采用跨阻放大的方法，如圖所示，Is全部流過(guò)反饋電阻Rf，與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)，所以就能正確地從電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。在此類應(yīng)用中，OP放大器的偏流Ib與信號(hào)一起流過(guò)Rf，再考慮到偏臵電壓Vio，輸出為：

Vo?(Is?Ib)Rf?(1?RfRs)Vio

因此Rf不宜過(guò)大，否則放大器的偏流將在Rf上行程較大的偏壓，當(dāng)需要更大的轉(zhuǎn)換電阻時(shí)，可以考慮采用T型網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)提高放大倍數(shù)，同時(shí)避免過(guò)大的輸出偏壓。

U3和U2組成高通濾波電路是為了在測(cè)量中除去電路中的1/f低頻噪聲，根據(jù)3dB截止頻率fc的估算公式1/2лRC，C1取0.1uF，R3取1KΩ，3dB截止頻率約為1.6KHz。

50%Rf20K?_LINKey = Space Ra1.0k?Rb100?VCC12V22VEE-12V4U4AU31380.1uFLF353PVCC12VU21.0k?

參考：

光敏二極管通常溫度系數(shù)比較大，故很少用于光強(qiáng)的精確測(cè)量。光敏二極管的等效電阻室溫下比較大，約為1000M，溫度升高10度減少一半。等效電容隨結(jié)面積和二極管偏壓變化，零偏壓下典型值50pF。

光伏模式：零偏臵，無(wú)暗電流，線性度好，低噪聲（熱噪聲，等效電阻引起），精密應(yīng)用

光導(dǎo)模式：反偏臵，有暗電流，非線性，較高噪聲（熱噪聲＋散粒噪聲，導(dǎo)電引起），高速應(yīng)用

對(duì)放大器的要求：

高阻應(yīng)用中，放大器偏流必須很小，精確測(cè)量數(shù)十pA范圍的光電二極管電流，運(yùn)放的偏流不應(yīng)大于數(shù)pA。OP07偏流高達(dá)4000pA，帶偏流補(bǔ)償?shù)某码p極型運(yùn)放OP97在室溫下偏流約為100pA，適用于高溫場(chǎng)合。所以通常選擇帶FET輸入的靜電計(jì)級(jí)運(yùn)放，但只能工作于有限溫度范圍內(nèi)，如AD549，AD645，AD795等，采用JFET輸入級(jí)，BiFET工藝，將失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移減至最低。

工藝要求：

1.另外必須注意實(shí)際電路中潛在的泄漏路徑：在＋125度時(shí)，長(zhǎng)1英寸的PCB上相隔0.05英寸的平行導(dǎo)電印制線具有大約1011歐姆的泄漏電阻，若兩條印制線之間存在15V電壓，將有150pA的電流流動(dòng)。2.反饋電阻應(yīng)用玻璃絕緣的陶瓷電阻或玻璃上的薄膜電阻。3.補(bǔ)償電容應(yīng)具有聚丙烯或聚苯乙烯介質(zhì)。4.連線足夠短，電纜盡可能采用聚四氟乙烯絕緣。

5.將放大器的輸入與印制電路板上的大電壓梯度進(jìn)行隔離，減少寄生泄漏電流。保護(hù)措施是一種環(huán)繞輸入線路的低阻抗連接，通過(guò)將泄漏轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離敏感節(jié)點(diǎn)的方法來(lái)緩沖泄漏。

6.對(duì)于偏流極小的應(yīng)用場(chǎng)和，如利用輸入偏流為100fA的AD549的場(chǎng)合，所有與該運(yùn)放輸入端的連線都應(yīng)接到?jīng)]有玷污過(guò)的聚四氟乙烯隔離絕緣端子上。而不穿過(guò)印制電路板上的通孔，印制電路板本身需要仔細(xì)清潔，然后用優(yōu)質(zhì)共形涂覆材料加以密封，防止?jié)駳夂突覊m侵入。7.整個(gè)電路應(yīng)當(dāng)用接地金屬屏進(jìn)行良好屏蔽，以防止接受雜散信號(hào)。失調(diào)電壓和漂移分析；

1.光敏二極管等效電阻隨溫度的變化對(duì)電路的直流噪聲增益產(chǎn)生劇烈的影響。

2.電路每升高10度，偏流加倍。3.熱電勢(shì)，不同溫度下不同金屬之間進(jìn)行電氣連接將產(chǎn)生熱電勢(shì)。最好是相同材料，相同溫度。

4.主要因素為偏流，因此最好降低放大器工作電壓，降低輸出驅(qū)動(dòng)要求，采取散熱措施。

5.輸入失調(diào)電壓可以通過(guò)外部失調(diào)調(diào)零電路。帶寬：

信號(hào)帶寬由補(bǔ)償電容決定，閉環(huán)帶寬則由增益帶寬積決定。較小的補(bǔ)償電容得到較大的信號(hào)帶寬，但相位容限也相應(yīng)減少。

低頻增益由電阻決定，高頻增益由電容決定。

增大補(bǔ)償電容，降低高頻噪聲增益，降低信號(hào)帶寬，但積分帶寬增大，即閉環(huán)帶寬增大。后續(xù)增加簡(jiǎn)單的德濾波器就能顯著降低輸出噪聲，主要是濾去了大部分閉環(huán)帶寬內(nèi)的噪聲，此時(shí)電阻噪聲和電流噪聲便成為噪聲主要來(lái)源。

噪聲分析：

單極點(diǎn)帶寬變成等效噪聲帶寬，需要乘上系數(shù)1.57（π/2），電阻器的熱噪聲為：VR＝（4kTR）1/2，k為玻爾茲曼常數(shù)：1.38*10-23J/K，＋25度時(shí)1k的電阻噪聲譜密度為4nV/Hz1/2，其它電阻的熱噪聲可以通過(guò)將4nV乘以電阻值與1k之比的平方求得。

失調(diào)調(diào)零電路比失調(diào)調(diào)零腳的效果好，原因在于調(diào)零腳每調(diào)零1mV，失調(diào)電壓的溫度系數(shù)增加3uV/oC。

3．有源帶通濾波器

在放大電路中限制通頻帶是抑制干擾和噪聲很有效的一種方法。信號(hào)功率往往只限在很窄的頻率范圍之內(nèi)，而白噪聲是系統(tǒng)中固有的噪聲，其頻譜范圍很寬，如果信號(hào)放大過(guò)程中用濾波器僅濾出信號(hào)頻譜能量，抑制其他頻率的能量通過(guò)，則能顯著提高系統(tǒng)信噪比。

C10.01uFR1V16.2k?1 V 5kHz 0Deg C2R362k?VEE-12V42U10.01uFR2100?R4100?_LIN50%Key = A 63715741VCC12V 電路如圖所示，二階有源濾波器的設(shè)計(jì)公式如下： a)電路的電壓增益

H(s)?Vo(s)Vi(s)??Ass?Bs?C2

其中：

A?1R1C1;B?1C1?1C2R3;C?1R1?1R2R3C1C2;s?j2?f?j?

b)帶通濾波器的中心頻率f0

f0?12?1R1?1R2R3C1C2

c)中頻增益H

H?R3C2R1?C1?C2?

d)品質(zhì)因素Q

Q?R3?1R1?1R2?C2C1?C1C2

e)帶寬Δf

?f?f0Q?1C1?1C22?R3

電容器比較難以調(diào)節(jié)，所以設(shè)計(jì)這種電路時(shí)，往往假設(shè)C＝C1＝C2，且C是某個(gè)實(shí)際固定值。三個(gè)電阻R1、R2和R3對(duì)濾波器性能的影響如下式所示：

R1?12??fHC?Q2?f0HC

Q2?f0C2QR2??f2?C2f1??20??fHQ2???2?H?

R3???fC?f0C

由上可知： a)R1影響Δf和H b)R2影響f0、Δf和H，但是對(duì)Δf和H的影響很小 c)R3只影響Δf 設(shè)計(jì)步驟如下：

a)根據(jù)放大器uA741在f0處的開(kāi)環(huán)增益檢查中頻增益H的合理性

在f0等于5KHz時(shí)，開(kāi)環(huán)增益Av約為500，而H＝5，因此H≈0.01Av(f0)，這樣，即使Av變化100％，也能保證H的變化不大于1％。

b)根據(jù)運(yùn)放的輸入偏臵電流對(duì)R3進(jìn)行估值

令C＝C1＝C2＝0.01uF，Q取10，由此對(duì)R3進(jìn)行估值

R3?1??fC?Q?f0C?10??5000?10?8?63662 若R3取63.7K，根據(jù)運(yùn)放uA741的輸入偏臵電流Ib的求輸出直流偏移Voo＝IbR3＝800nA×63.7K＝51mV。若輸出信號(hào)在5V左右，則誤差在1%左右。c)計(jì)算R1

R1?Q2?f0HC?102??5000?5?10?8?6366

d)計(jì)算R2

R2?Q2?f0C2Q?H?2??102??5000?10?8?2?100?5??163

e)驗(yàn)證H、Q和Δf

H?R3C2R1(C1?C2)?636622?6366?5

Q?R3?1R1?1R2?C2C1?f0Q?C1C2??63662?16366?11632210?8??10

?f?1C1?1C22?R32??63662?499.99

三、光電報(bào)警電路

電路如圖所示，用LF353配臵成一個(gè)比較放大器。放大器的正端加2V的左右的偏壓，負(fù)端加信號(hào)電壓。當(dāng)光線未阻斷時(shí)，從主放大器來(lái)的交流信號(hào)經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)C2低通濾波后得到直流電壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于（等于）正輸入端電位，則放大器輸出電壓近似為零，LED管截止，不發(fā)光。當(dāng)光線被阻斷時(shí)，信號(hào)消失，放大器只有正端加正電壓，輸出為正電壓，LED管導(dǎo)通發(fā)出紅色光以示報(bào)警。

R48.0K?VEEJ1Key = S 5 V 5kHz 0Deg V1-12VC10.1uFD11N4007R1R21.0k?1.5K?C210uF12VR32.0k?R58.0k?VCCR621384U1BR70.2k?LF353PVCCLED50%2K?_LIN12VKey = Space

C1和R1是承接主放大電路的高通濾波部分，其截止頻率為

fc?12?R1C1?12??1000?10?7?1.6KHz

D1和R3組成二極管檢波電路，同時(shí)R3作為C2的放電通道，D1導(dǎo)通時(shí)C2開(kāi)始充電，設(shè)輸入信號(hào)經(jīng)高通濾波后通過(guò)二極管半波整流后的有效值為0.45Vrsm，Vrsm是輸入脈沖幅度的最大值，此處設(shè)為4V，則C2充電的最終值約為0.45×4＝1.8，考慮到R2對(duì)C2的放電效應(yīng)，實(shí)際電壓應(yīng)該小于1.8V，此處估計(jì)C2的最終充電電壓為1.7V。

在本設(shè)計(jì)中C2的放電時(shí)間顯得更為重要，它決定了系統(tǒng)的時(shí)間靈敏度，如果光脈沖在被阻斷的一瞬間，C2上的電壓還沒(méi)有降到預(yù)定值1V以下，則會(huì)出現(xiàn)漏報(bào)錯(cuò)誤，根據(jù)5KHz的光脈沖頻率可知光脈沖周期為0.2mS，每次留給C2的放電時(shí)間只有半個(gè)周期，即0.1mS，即在這個(gè)時(shí)間內(nèi)C2上的2V電壓無(wú)法通過(guò)R3放電而降到預(yù)定值1V以下，設(shè)靈敏度為10mS，即出現(xiàn)1mS的光脈沖被阻斷，C2上的電壓在T2=1mS的時(shí)間段放電至1V以下而發(fā)出警報(bào)，當(dāng)C2取10uF時(shí)可知：

T2??lnR3?0?20?1??0.7R3C210mS0.7?10－5T20.7C2

?1.5KC2的充電電壓達(dá)到1V時(shí)LF353組成的比較放大器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，C2充電電壓達(dá)到1.6V左右時(shí)輸出應(yīng)該接近零，而圖中反相放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為－4，正相放大倍數(shù)為5，因此為了使輸出端接近零，LF353的正相輸入端電壓大約為4×1.7/5=1.36V。由此可以大致確定R5和R6的值。當(dāng)光脈沖信號(hào)被阻斷時(shí)，C2的電壓近似為零（實(shí)際不為零），則LF353的輸出應(yīng)該在6.8V（1.36×5＝6.8）附近，LED應(yīng)該加上幾百歐姆的限流電阻R7。

根據(jù)LF353組成的比較器可知，C2上的電壓需要達(dá)到約1V才能使LF353輸出翻轉(zhuǎn)，因此充電時(shí)間為：

T1??lnvC(?)?vC(0)vC(?)?vC(T1)???ln1.7?01.7?1??ln2.428?0.89RDC2

其中1.7V是C2的最終充電電壓，RD為二極管的導(dǎo)通電阻，非常小，因?yàn)镃2取值在uF量級(jí)，因此大致可以估計(jì)出充電時(shí)間T1在微秒（uS）量級(jí)以下。充電時(shí)間的大小影響到系統(tǒng)從警報(bào)狀態(tài)到警戒狀態(tài)的恢復(fù)時(shí)間，還影響電路開(kāi)啟時(shí)進(jìn)入警戒狀態(tài)的時(shí)間，充電時(shí)間越快，進(jìn)入警戒狀態(tài)的時(shí)間越短。

四、實(shí)驗(yàn)儀器

1.示波器3臺(tái)以上； 2.烙鐵5把以上 3.直流電源3臺(tái)以上 4.線材：飛線、電源線若干

第四篇：光電子總結(jié)

周口師范學(xué)院2013~2014學(xué)第二學(xué)期期末考試

《光電子學(xué)基礎(chǔ) 》試卷

物理與機(jī)電工程學(xué)院 光電子技術(shù)科學(xué)專業(yè) 李潔 201105100039

激光器的種類和應(yīng)用

激光器的種類

按功率分:超大功率、大功率、中功率、小功率激光器.按輸出激光連續(xù)性狀況分：連續(xù)激光器、脈沖激光器；按泵浦方法分：光泵浦激光器、電泵浦激光器等。一般按激光工作物質(zhì)的類型來(lái)劃分:氣體.液體.固體.半導(dǎo)體激光器

氣體激光器

以氣體為工作物質(zhì)的激光器。

目前應(yīng)用最廣泛的一類激光器：小功率He-Ne激光器，大功率二氧化碳激光器等。大多數(shù)能連續(xù)工作，激勵(lì)過(guò)程中涉及能級(jí)較固定，采用氣體放電中的電子碰撞激發(fā)。根據(jù)能級(jí)躍遷類型，又分為原子、離子、分子、準(zhǔn)分子型氣體激光器。

1.原子氣體激光器

工作物質(zhì)：中性氣體原子。

典型代表：He-Ne激光器。其激活介質(zhì)按He:Ne=1:10填充，氖提供激光躍遷能級(jí)

2.離子氣體激光器

工作物質(zhì)：離子氣體。

輸出波長(zhǎng)：大多在紫外和可見(jiàn)光區(qū)域，輸出功率比原子氣體激光器高。

3.分子氣體激光器

工作物質(zhì)：中性氣體分子的激光器。

代表: CO2激光器，其能級(jí)與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)。充氣：

又可分為直流放電型、橫向放電大氣壓(TEA)型和波導(dǎo)型

4.準(zhǔn)分子激光器

工作物質(zhì)：稀有氣體或稀有氣體與鹵素氣體的混合氣體，液體激光器

激光工作物質(zhì)：液體。

可分為無(wú)機(jī)液體激光器和有機(jī)液體激光器。染料激光器最有代表性，典型例子：若丹明6G染料激光器。

固體激光器

激光工作物質(zhì)：生長(zhǎng)期間人為摻入雜質(zhì)原子的晶體。

特點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)，易維護(hù)，輸出功率大且適于調(diào)Q產(chǎn)生高功率脈沖、鎖模產(chǎn)生超短脈沖

典型例子：紅寶石激光器、Nd:YAG（摻釹的釔鋁石榴石激光器）、鈦藍(lán)寶石激光器等。半導(dǎo)體激光器

工作物質(zhì)：半導(dǎo)體材料（主要是化合物半導(dǎo)體）

泵浦：電流注入

激光器的應(yīng)用

繼固體激光器后, 氣體激光器、化學(xué)激光器、染料激光器、原子激光器、離子激光器、半導(dǎo)體激光器、X 射線激光器和光纖激光器相繼問(wèn)世, 運(yùn)用范疇也擴(kuò)展到比如電子、輕工、包裝、禮物、小五金工業(yè)、醫(yī)療器械、汽車、機(jī)械制作、鋼鐵、冶金、石油等, 為傳統(tǒng)工業(yè)的技能改造和制作業(yè)的現(xiàn)代化供給領(lǐng)先的技能裝備。

激光與通常光對(duì)比有4個(gè)特性即: 單色性(單一波長(zhǎng))、相干性、方向性和高光強(qiáng)。激光束易于傳輸, 其時(shí)刻特性和空間特功用夠別離操控, 經(jīng)集合后可得到極小的光斑, 具有極高功率密度的激光光束能夠熔化、氣化任何資料, 也可對(duì)資料的有些區(qū)域進(jìn)行精細(xì)疾速加工。加工過(guò)程中輸入工件的熱量小,熱影響區(qū)和熱變形小;加工功率高;易于完成自動(dòng)化。激光技能是一門歸納性高新技能, 觸及光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)等學(xué)科。一樣, 激光加工設(shè)備也觸及到很多學(xué)科, 因此決議了它的高科技性和高收益率?？v觀世界和國(guó)內(nèi)激光運(yùn)用狀況經(jīng)過(guò)多年的研討開(kāi)發(fā)和完善, 今世的激光器和激光加工技能與設(shè)備已適當(dāng)老練, 形成了系列激光加工技能。

我們來(lái)介紹激光加工技能在金屬切開(kāi)、焊接方面的運(yùn)用狀況。激光切開(kāi)的特色及運(yùn)用

激光切開(kāi)是當(dāng)時(shí)各國(guó)運(yùn)用最多的激光加工技能, 在國(guó)外許多范疇, 例如, 汽車制作業(yè)和機(jī)床制作業(yè)都選用激光切開(kāi)進(jìn)行鈑金零部件的加工。跟著大功率激光器光束質(zhì)量的不斷提高, 激光切開(kāi)的加工目標(biāo)規(guī)劃將愈加廣泛, 簡(jiǎn)直包含了一切的金屬和非金屬資料。例如能夠運(yùn)用激光對(duì)高硬度、高脆性、高熔點(diǎn)的資料進(jìn)行形狀雜亂的三維立體零件切開(kāi), 這也正是激光切開(kāi)的優(yōu)勢(shì)地點(diǎn)。

激光切開(kāi)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技能是光、機(jī)、電一體化的歸納技能。激光光束的參數(shù)、機(jī)器與數(shù)控體系的功用和精度都直接影響激光切開(kāi)的功率和質(zhì)量。激光切開(kāi)的精準(zhǔn)度、功率和質(zhì)量因不一樣的參數(shù)而改動(dòng), 如切開(kāi)功率、速度、頻率、資料厚度及原料等, 故操作人員的豐厚經(jīng)歷特別重要。

激光切開(kāi)的首要長(zhǎng)處

(1)切開(kāi)質(zhì)量好: 切斷寬度窄，精度高、切斷外表粗糙度好, 切縫通常不需求二次加工即可焊接。

(2)切開(kāi)速度快, 例如選用2kW激光功率, 厚度8mm的碳鋼切開(kāi)速度為1.6m/min;厚度2mm的不銹鋼切開(kāi)速度為3.5m/min, 熱影響區(qū)小, 變形極小。

(3)清洗、安全、無(wú)污染, 大大改進(jìn)了操作人員的作業(yè)環(huán)境。

激光切開(kāi)歸于非觸摸光學(xué)熱加工, 被譽(yù)為“永不磨損的全能東西”。工件能夠進(jìn)行恣意方法的嚴(yán)密排料或套裁, 使原資料得到充分運(yùn)用。因?yàn)閷?duì)錯(cuò)觸摸加工, 加工后的零件的歪曲表象降至最低并減少了磨損量。

其實(shí)激光切開(kāi)亦有其不足之處, 就精度和切斷外表粗度而言, 激光切開(kāi)未能超越電加工, 就切開(kāi)厚度而言難以達(dá)到火焰和等離子切開(kāi)的水準(zhǔn)。別的它亦不能像轉(zhuǎn)塔沖床一樣進(jìn)行成型、攻牙及折邊等。

激光切開(kāi)的典型運(yùn)用汽車范疇的運(yùn)用

領(lǐng)先的三維激光設(shè)備, 不光能夠完成車體零件的切開(kāi), 還可完成整個(gè)轎車車身全體的切開(kāi)、焊接、熱處理、熔覆、乃至三維丈量, 然后完成慣例加工無(wú)法完成的技能需求。德國(guó)通快公司的三維激光設(shè)備在奔、通用公司、福特公司、雷諾公司、SKODA公司、歐寶公司、SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克萊斯勒公司成功地運(yùn)用多年。航空范疇的廣泛運(yùn)用

世界上很多的航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司選用三維激光設(shè)備進(jìn)行燃燒器段的高溫合金資料的切開(kāi)和打孔使命, 在軍用和民用航空器的鋁合金資料或特別資料的激光切開(kāi)都獲得了成功。

2.激光焊接的特色及運(yùn)用

激光焊接是一種高速度、非觸摸、變形極小的焊接方法, 十分合適很多而接連的在線加工。跟著激光設(shè)備和加工技能的開(kāi)展, 激光焊接才能也在不斷增強(qiáng)。當(dāng)前, 運(yùn)用4kW的C02激光器焊接1mm的板材, 焊接速度高達(dá)20m/min, 例如, 汽車職業(yè)的轎車箱底的大板拼接焊接作業(yè)等。激光焊接的方法首要有傳導(dǎo)焊和穿透焊2 種。當(dāng)前全球的激光運(yùn)用首要以穿透焊為主。近些年來(lái), 高功率萬(wàn)瓦級(jí)激光器在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)部門獲得了日益廣泛的運(yùn)用。

激光焊接機(jī)與其他焊接技能對(duì)比, 首要長(zhǎng)處是:

(1)激光焊接速度快, 焊縫深寬比很大(可達(dá)5~10), 變形小。

(2)合適于精細(xì)件、箱體件和有密封需求焊接件的加工。激光束經(jīng)集合后可獲得很小的光斑, 能精細(xì)定位, 可運(yùn)用于大批量自動(dòng)化出產(chǎn), 不只出產(chǎn)功率大大提高, 且熱影響區(qū)小, 焊點(diǎn)無(wú)污染, 大大提高了焊接的質(zhì)量。

(3)激光焊縫機(jī)械功用好, 通常焊縫的機(jī)械功用均強(qiáng)于母材。

激光焊接的典型運(yùn)用激光焊接汽車用大板拼接的運(yùn)用

為了滿意汽車職業(yè)對(duì)寬幅鋼板和特別功用鋼板的需求, 經(jīng)過(guò)激光焊接進(jìn)行大板拼接, 滿意汽車廠大型三維功用沖壓件的需求。全球汽車制作商都已完成此類部件的激光焊接運(yùn)用。例如, 奔馳、寶馬、通用、豐田、歐寶SAAB、戴姆勒一克萊斯勒等很多公司都早已運(yùn)用。能夠把1m寬的冷軋鋼板, 經(jīng)過(guò)激光焊接, 拼成2m 寬的鋼板。激光焊接在齒輪加工方面的運(yùn)用

激光焊接齒輪的技能從根本上改動(dòng)了傳統(tǒng)的描繪和制作理念, 為齒輪箱體類部件的加工供給了非常好的經(jīng)濟(jì)性和更為緊湊的布局。運(yùn)用激光焊接齒輪技能, 需求先加工整個(gè)環(huán)狀長(zhǎng)齒圈, 然后截成若干個(gè)齒圈, 再別離依據(jù)齒輪箱的需求焊在傳動(dòng)軸上

激光加工技能已在很多范疇得到廣泛運(yùn)用, 跟著激光加工技能、設(shè)備、技能研討的不斷深入, 將具有更寬廣的運(yùn)用遠(yuǎn)景。

第五篇：光電子技術(shù)

光電子技術(shù)

1.世界上第一臺(tái)激光器，由修斯研究室的梅曼研制，并最終在1960年成功運(yùn)轉(zhuǎn)。（紅寶石激光器）

2.黑體：能夠完全吸收任何波長(zhǎng)的電磁輻射。

3.躍遷：原子中的電子在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)，并具有能量，各能量級(jí)能量不連續(xù)，當(dāng)原子從某一能級(jí)吸收或釋放了能量，轉(zhuǎn)移到另一能級(jí)時(shí)，就稱為躍遷。4.自發(fā)輻射：處于高能級(jí)E2上的原子自發(fā)的向低能級(jí)E1躍遷，并發(fā)射一個(gè)頻率v=（E2-E1）/h的光子的過(guò)程稱為自發(fā)輻射躍遷。5.受激輻射：處于高能級(jí)E2上的原子在頻率為v=（E2-E1）/h的輻射場(chǎng)激勵(lì)作用下或在頻率為v=（E2-E1）/h的光子誘發(fā)下，向低能級(jí)E1躍遷并輻射出一個(gè)與激勵(lì)輻射場(chǎng)光子或誘發(fā)光子的狀態(tài)(包括頻率、運(yùn)動(dòng)方向、相位等)完全相同的光子的過(guò)程稱為受激輻射躍遷。

6.受激吸收：受激輻射的反過(guò)程為受激吸收過(guò)程，一般也稱作吸收。

7.激光產(chǎn)生的基本原理：在受激輻射躍遷的過(guò)程中，一個(gè)誘發(fā)光子可以使處在上能級(jí)上的發(fā)光粒子產(chǎn)生一個(gè)與該光子狀態(tài)完全相同的光子，這兩個(gè)光子又可以去誘發(fā)其他發(fā)光粒子，從而產(chǎn)生更多狀態(tài)相同的光子。必要條件：使激光工作物質(zhì)處于粒子束反轉(zhuǎn)狀態(tài)。粒子束反轉(zhuǎn)：采用諸如光照、放電等方法從外界不斷地向發(fā)光物質(zhì)輸入能量，把處于下能級(jí)的發(fā)光粒子激發(fā)到上能級(jí)去，便可使上能級(jí)E2的粒子數(shù)密度超過(guò)下能級(jí)E1的粒子數(shù)密度的狀態(tài)。此時(shí)，受激輻射大于受激吸收。

8.激光器構(gòu)造：由三部分構(gòu)成，包括激光工作物質(zhì)(基質(zhì)與激活粒子)、泵浦源（對(duì)激光工作物質(zhì)進(jìn)行激勵(lì)）和光學(xué)諧振腔（得到穩(wěn)定、持續(xù)、有一定功率的高質(zhì)量激光輸出）。9.激光粒子的能級(jí)系統(tǒng)：1三能級(jí)系統(tǒng)2四能級(jí)系統(tǒng)（P9頁(yè)）

10.光學(xué)諧振腔：是常用激光器的三個(gè)主要組成部分之一。它是在激活物質(zhì)兩端適當(dāng)位置放置兩個(gè)反射鏡組成。主要作用：1.提供光學(xué)正反饋?zhàn)饔谩?.產(chǎn)生對(duì)振蕩光束的控制作用。11.諧振腔的Q值：品質(zhì)因數(shù)Q=ωW/ρ,式中ω為角頻率，W為存儲(chǔ)在諧振腔內(nèi)的能量，ρ為每秒損失的能量。（P21頁(yè)）12.橫模：激光光束橫截面上穩(wěn)定的光場(chǎng)分布稱之為橫模。

13.激光縱模：激光器諧振腔內(nèi)獲得振蕩的幾種波形（波長(zhǎng)稍微不同）沿光軸方向的分布。14.縱模的選擇:1短腔法：兩個(gè)相鄰縱模間的頻率差Δνq=νq-νq-1=c/2L’

(L’=(L-l)+nL表示諧振腔的光學(xué)長(zhǎng)度；n晶體折射率，L物理長(zhǎng)度，l晶體長(zhǎng)度，c表示真空中的光速）例：在氦氖激光器中，其熒光譜線ΔνF約為1500MHZ。若激光器腔長(zhǎng)為10cm，則縱模間隔Δνq為Δνq= c/2L’=3*108m/s /2*1*10*10-2m=1500MHZ 15.穩(wěn)頻技術(shù):通常講的頻率的穩(wěn)定性包括兩方面：一是“穩(wěn)定度”，指的是激光器在連續(xù)工作期間內(nèi)它的頻率該變量Δν’在振蕩頻率ν中所占的比例，即

Δν’/ν。二是“復(fù)現(xiàn)度”，指的是同樣設(shè)計(jì)、同樣方法制成的激光器在同樣條件下使用時(shí)相互之間的頻率偏差，或是在完全不同設(shè)計(jì)、和不同條件下，用相同的能級(jí)躍遷所制成的激光器，其振蕩頻率與與原子躍遷中心頻率的偏差，如果這方面的偏差用Δν表示，則其在ν中所占比例Δν’’/ν稱為復(fù)現(xiàn)度。

16.固體激光器：一般采用光激勵(lì)（泵浦燈），其能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，所以效率低。（光的激勵(lì)能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能）。氣體激光器：一般采用電激勵(lì)，其效率高、壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)采用連續(xù)方式。

17.摻釹釔鋁石榴激光器（YAG）：典型的四能級(jí)系統(tǒng)，激光波長(zhǎng)為1.0641μm，優(yōu)點(diǎn)是閾值功率低，可以做成連續(xù)激光器，輸出功率已達(dá)千瓦量級(jí)。激光輸出為多縱模。每次脈沖

’’輸出功率在幾千瓦以上。

18.紅寶石激光器：屬于三能級(jí)激光器，是最早的一種激光器。它的效率比較低，但由于它發(fā)射694.3nm的紅光且能得到相干性好的單模輸出，當(dāng)研究順便過(guò)程的全息照相時(shí)，作為可見(jiàn)光脈沖光源是比較合適的。

19.尖峰振蕩效應(yīng)：不加任何特殊裝置的固體脈沖激光器，在一次輸出中，激光脈沖的寬度大約是ms數(shù)量級(jí)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的觀察和分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)脈沖并不是平滑的，而是包含著很多寬度更窄的短脈沖序列。而且隨著激勵(lì)的增強(qiáng)，短脈沖的時(shí)間間隔會(huì)更小。這種現(xiàn)象被稱做弛豫振蕩效應(yīng)或尖峰振蕩效應(yīng)。其定性解釋：一個(gè)短脈沖形成和消失，可以由激光系統(tǒng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的增減變化來(lái)解釋。造成系統(tǒng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度增加的因素是光泵浦，其增加速率在一個(gè)短脈沖序列的消長(zhǎng)過(guò)程中可以看成是不變的。是反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度減少的因素是受激輻射，其減少速率則是因腔內(nèi)光子數(shù)密度的多少而變化。20.調(diào)Q技術(shù)原理：初期它處于關(guān)閉狀態(tài)（Q值很低），抑制受激輻射的作用，在泵浦抽運(yùn)工作一段時(shí)間后，突然將Q值提高（Q開(kāi)關(guān)導(dǎo)通），上能級(jí)粒子瞬間釋放，獲得高功率巨脈沖。（腔內(nèi)儲(chǔ)存的能量通過(guò)受激輻射一下釋放出來(lái)，瞬間達(dá)到獲得高功率巨脈沖的目的）。

21.電光調(diào)Q激光器 ：（電光效應(yīng)：對(duì)于某些晶體經(jīng)過(guò)特殊方向的切割后，如果在某個(gè)特定的方向上外加電壓，就可以通過(guò)它的線偏振光改變振動(dòng)方向。）原理流程圖如下（P60頁(yè)）

22.聲光Q開(kāi)關(guān)原理：聲光介質(zhì)在超聲波的作用下，介質(zhì)的折射率會(huì)發(fā)生周期性的變化，使介質(zhì)變成為正弦相位光柵，當(dāng)光通過(guò)此介質(zhì)時(shí)，由于衍射會(huì)造成光的偏折。如果這個(gè)裝置放在激光器腔內(nèi)，就會(huì)增加損耗改變腔的Q值。

其流程如下：（Ｐ６１頁(yè)）

23.三基色：本質(zhì)是三基色具有獨(dú)立性，三基色中任何一色都不能用其余兩種色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出來(lái)，并且混合后得到顏色數(shù)目最多。紅、綠、藍(lán)為色光三基色。為了統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，１９３１年國(guó)際照明委員會(huì)規(guī)定了三基色的波長(zhǎng)：紅光為７００．０ｎｍ，綠光５４６．１ｎｍ，藍(lán)光為４３５．８ｎｍ。

24.相加混色原理 ：由兩種或兩種以上的色光相混合時(shí)，會(huì)同時(shí)或者在極短時(shí)間內(nèi)連續(xù)刺激人的視覺(jué)器官，使人產(chǎn)生一種新的色彩感覺(jué)。稱這種色光混合為加色混合。這種由兩種以上色光相混合，呈現(xiàn)一種色光的方法稱為色光加色法。

25.激光顯示技術(shù)：分三種類型；第一種是激光陰極射線管LCRT（laser cathode tube）,其基本原理是用半導(dǎo)體激光器代替陰極射線顯像管熒光屏的一種新型顯示器件；第二種是激光光閥顯示，基本原理是激光束僅用來(lái)改變某些材料（如液晶等）的光學(xué)參數(shù)（如折射率或透過(guò)率）而再用另外的光源使這種光學(xué)參數(shù)變化而形成的像投射到屏幕上，從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示；第三種是直觀式（點(diǎn)掃描）電視激光顯示，它是將經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制過(guò)的RGB三色激光束直接通過(guò)機(jī)械掃描方法偏轉(zhuǎn)掃描到顯示屏上。

26.德國(guó) Jenoptik 公司ＲＧＢ全固態(tài)激光器光路圖：Oscillator振蕩器；Amplifier放大器；SHG倍頻，頻率增加一倍，波長(zhǎng)減少一半;SFM和頻;OPO（Optical Parametric Oscillation）光學(xué)參量振蕩器；AOM（Acoustic Optical Modulator）聲光調(diào)制器；KTA crystal（KTA晶體，砷酸鈦氧鉀）；LBO晶體（三硼酸鋰）；流程圖如下：（p113頁(yè)）

27.光電探測(cè)器的物理效應(yīng)：通常分為兩大類：光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)。光子效應(yīng)：指單個(gè)光子的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng)，對(duì)光波頻率表現(xiàn)出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其影響速度一般比較快。（光電效應(yīng)：在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來(lái)而形成電流。）光熱效應(yīng)：指材料收到光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動(dòng)加劇，溫度升高，由于溫度的變化而造成物質(zhì)的電學(xué)特性變化。

28.光電發(fā)射效應(yīng)：在光照下，物體向表面以外的空間發(fā)射電子（即光電子）的現(xiàn)象，稱為光電發(fā)射效應(yīng)。愛(ài)因斯坦方程：Ek=hυ—Eψ，Ek=mv/2是電子離開(kāi)發(fā)射體表面時(shí)的動(dòng)能；m是電子質(zhì)量；v是電子離開(kāi)時(shí)的速度；hυ是光子能量，Eψ是光電發(fā)射體的功率函數(shù)。光電發(fā)射效應(yīng)發(fā)生的條件：υ≥Eψ/h≡υc（入射光波的截止頻率），或用波長(zhǎng)表示時(shí)：λ≤hc/ Eψ≡λc（截止波長(zhǎng)）。

29.光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，對(duì)于半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子空穴對(duì)，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值降低，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。（P148頁(yè)）30.光伏效應(yīng)：如果光導(dǎo)現(xiàn)象是半導(dǎo)體的材料的體效應(yīng)，那么光伏現(xiàn)象則是半導(dǎo)體材料的“結(jié)”

效應(yīng)。當(dāng)照射光激發(fā)出電子-空穴對(duì)時(shí)，電勢(shì)壘的內(nèi)建電場(chǎng)將把電子-空穴對(duì)分開(kāi)，從而在勢(shì)壘兩側(cè)形成電荷堆積，形成光生伏特效應(yīng)。（光照零偏PN結(jié)產(chǎn)生開(kāi)路電壓的效應(yīng)，又稱光伏效應(yīng)。）31.溫差電效應(yīng)：當(dāng)兩種不同的配偶材料（可以是金屬或半導(dǎo)體）兩端并聯(lián)熔接時(shí)，如果兩個(gè)接頭的溫度不同，并聯(lián)回路中就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，回路中就有電流流通。如果把冷端分開(kāi)并與一個(gè)電流表連接，那么當(dāng)光照熔接端時(shí)，熔接端吸收光能使其溫度升高，電流表就有相應(yīng)的電流讀數(shù)，電流的數(shù)值間接反映了光照能量的大小。——用熱電偶來(lái)探測(cè)光能的原理。

232.熱釋電效應(yīng)：當(dāng)強(qiáng)度變化的光打到晶體上，引起材料溫度變化——電極化強(qiáng)度發(fā)生變化——面電荷發(fā)生變化——產(chǎn)生熱釋電電流。壓電晶體：發(fā)生壓電效應(yīng)的晶體。壓電效應(yīng)：某些晶體在特定的方向上施加外力，那么就會(huì)在某兩個(gè)表面產(chǎn)生面電荷，當(dāng)外力消失，晶體回到不帶電。

33.量子效率η：靈敏度R從宏觀描述了光電探測(cè)器的光電、光譜以及頻率特性，量子效率則是對(duì)同一問(wèn)題的微觀-宏觀描述。

η=hυRi/e（Ri電流的靈敏度），光譜量子效率

：ηλ =hcRiλ/eλ

(c是材料的光速)34.歸一化探測(cè)度D*：

D*大的探測(cè)器其探測(cè)能力一定好。

35.光電導(dǎo)探測(cè)器——光敏電阻：利用光電導(dǎo)效應(yīng)而工作的探測(cè)器。光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)，無(wú)需形成PN結(jié)，故又常稱為無(wú)結(jié)光電探測(cè)器。這種元件在光照下會(huì)改變自身的電阻率，光照愈強(qiáng)，元件自身的電阻率愈小，因此常常又稱光敏電阻或光導(dǎo)管。本征型光敏電阻一般在室溫下工作，適用于可見(jiàn)光和近紅外輻射探測(cè)；非本征型光敏電阻通常必須在低溫條件下工作，常用于中、遠(yuǎn)外輻射探測(cè)。由于光敏電阻沒(méi)有極性，只要把它當(dāng)做電阻值隨光照強(qiáng)度而變化的可變電阻器對(duì)待即可，因此在電子電路、儀器儀表、光電控制、計(jì)量分析、光電制導(dǎo)、激光外差探測(cè)等領(lǐng)域獲得了十分廣泛的應(yīng)用。常見(jiàn)的光敏電阻有CdS、CdSe、PbS以及TeCdHg等。其中CdS是工業(yè)上應(yīng)用最多的，而PbS主要用于軍事裝備。

36.光頻外差探測(cè)技術(shù)：原理：基于兩束相干光在探測(cè)器光敏面上的相干效應(yīng)。故也常稱為光波的相干探測(cè)。相干光：振動(dòng)方向相同，振動(dòng)頻率相同，相位相同或相位差保持恒定。37.曼萊-羅威關(guān)系：公式（P307頁(yè)）

相互作用中三個(gè)光電場(chǎng)光子數(shù)的變化關(guān)系：ω1和ω3的光子數(shù)之和及ω2和ω3的光子數(shù)之和在非線性過(guò)程中始終保持不變。ω1與ω2光子數(shù)之差保持不變。如果頻率為ω1與ω2的兩個(gè)光子同時(shí)湮滅，可以產(chǎn)生頻率為ω3的一個(gè)光子，這就是和頻與倍頻的情況。反過(guò)來(lái)ω3光子湮滅，同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)頻率為ω1與ω2的光子，這就是參量產(chǎn)生的過(guò)程。

38.相位匹配技術(shù)：為有效的進(jìn)行非線性光學(xué)頻率變換，必須使參與互作用的光波在介質(zhì)中傳播時(shí)具有相同的相速度。實(shí)現(xiàn)有效頻率變換的方法之一是相位匹配技術(shù)，利用非線性晶體的雙折射與色散特性達(dá)到相位匹配。39.單軸晶體的相位匹配條件及匹配角：(折射率)負(fù)單軸晶體——n0>ne。正單軸晶體——ne>n0.40.二次諧波的產(chǎn)生：能量守恒和動(dòng)量守恒（P314頁(yè)）

41.參量振蕩器：光學(xué)參量振蕩器（OPO）是利用非線性晶體的混頻特性來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率變換的器件，其中有一個(gè)或兩個(gè)光波具有振蕩特性，具有諧振腔。具有調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及工作可靠等特性。光學(xué)參量放大的原理：實(shí)質(zhì)上是一個(gè)差頻產(chǎn)生的三波混頻過(guò)程。由曼萊-羅威關(guān)系可知，在差頻過(guò)程中，每湮滅一個(gè)最高頻率的光子，同時(shí)要產(chǎn)生兩個(gè)低頻光子，在此過(guò)程中這兩個(gè)低頻獲得增益，因此光學(xué)參量放大器可作為他們的放大器。如果將非線性晶體置于諧振腔中，并用強(qiáng)的泵浦光照射，當(dāng)增益超過(guò)損耗時(shí)，在腔內(nèi)可以從噪聲中建立起相當(dāng)強(qiáng)的信號(hào)光及空閑光。在光學(xué)參量振蕩器中建立起來(lái)的兩種頻率的光波，任何一個(gè)光波都可以稱為信號(hào)光或者空閑光。

42.參量振蕩器的閾值：判斷閾值與什么參量有關(guān)系？（P331頁(yè)公式）

式中，k=

；gs為模耦合系數(shù)；l為有效參量增益長(zhǎng)度；τ為1/e處脈沖半寬度；L=L’+(n-1)l;L’為OPO腔長(zhǎng)；l為非線性晶體長(zhǎng)度；n為信號(hào)輸出 100μJ時(shí)（定義為閾值臨界狀態(tài)）腔內(nèi)振蕩次數(shù)；Pn為閾值處信號(hào)波能量；P0為參量量子噪聲能量；a為參量光在介質(zhì)中的場(chǎng)吸收系數(shù)；R為腔內(nèi)各種損耗的總和。

43.光的干涉：用波的疊加而引起強(qiáng)度從新分配的現(xiàn)象。三個(gè)必要條件：頻率相等，兩束光存在相互平行的振動(dòng)分量，位相差δ（P）恒定。