光电技术与光纤基础(复习二2013).

光电技术与光纤基础总复习（二）内容•第一章：光电检测应用中的基础知识•第二章：光电检测中的常用光源•第三章：结型光电器件•第四章：光电导器件•第五章：真空光电器件•第六章：真空成像器件•第七章：固体成像器件•第八章：红外辐射与红外探测器•第九章：光导纤维与光纤传感器•第十章：太赫兹的产生与检测第四章光电导器件•工作原理•主要特性参数•偏置电路和噪声•特点与应用工作原理•基于内光电效应（光电导效应）•暗电流、亮电流、光电流及三者的关系A)pn(qLUALUIpnP)(LqUNpn2主要特性参数•光电灵敏度(计算)•量子效率ESggpgpSg偏置电路(结合应用)UUbRLRPIIU=PmaxUbUb/RLE2E3禁区UIQ3Q2Q1E1E=0特点和应用•光敏电阻的应用第五章：真空光电器件•光电阴极•光电管与光电倍增管•光电倍增管的主要特性参数•光电倍增管的供电和信号输出电路•微通道板光电倍增管•光电倍增管的应用光电阴极•工作原理——外光电效应•主要参数–灵敏度–量子效率–光谱响应曲线•分类：反射与透射•常用光电阴极材料–负电子亲合势及其特点光电管与光电倍增管•光电管–玻壳、光电阴极和阳极组成，真空型和充气型•光电倍增管–基于外光电效应和二次电子发射效应–结构上与光电管的区别：电子光学系统和倍增级光电倍增管•工作原理•典型参数阴极KA阳极μAU1U2U5U6U3D2U4D3D1D4D5光电倍增管•入射窗口–端窗、侧窗•电子光学系统–作用：汇聚、同步•电子倍增极•阳极光电倍增管的主要参数•灵敏度–光谱响应，阴极、阳极灵敏度•放大倍数•伏安特性N321KP......II光电倍增管的供电和信号输出电路Rf=2MΩUoIP光电倍增管微通道板光电倍增管•结构原理应用光电倍增管的应用•微弱光探测（图5-26）第六章：真空成像器件光电成像器件真空成像器件固体成像器件像管变像管像增强管摄像管光电发射型像管（摄像管）光电导型像管（视像管）无存储直视不可见光可见光弱光强光有存储非直视电荷耦合器件CCD自扫描光电二极管列阵SSPD第六章：真空成像器件•像管•常见像管•摄像管•光导靶和存储靶•摄像管的特性参数•摄像管的发展方向像管•包括变像管和像增强管•结构和工作原理光电阴极电子透镜荧光面照像机或人眼像管结构原理示意图常见像管•常见变像管–红外、紫外•常见像增强器–级联式、微通道板、X射线能举例！摄像管•与变像管的区别（作用）•分类–光电发射型摄像管、光电导型摄像管两者的不同之处:前者有移像区,后者无光电阴极电子光学系统移像区两者相同之处:扫描区电子枪灯丝,热阴极,控制栅极,各加速电极,聚焦线圈,偏转线圈,校正线圈光导靶和存储靶•视像管靶–硅靶(结构)，工作原理•存储靶–二次电子传导靶三个过程：（1）无光照扫描充电(归零)（2）有光照无扫描光→电（3）电子束再次扫描,输出(归零)三个过程：（1）无光照扫描零电位（2）有光照无扫描电位升高（3）电子束再次扫描输出摄像管的特性参数（了解）1、灵敏度2、光电转换特性第七章：固体成像器件•电荷耦合器件•电荷耦合器件的分类•CCD摄像机分类•CCD的性能参数•自扫描光电二极管列阵•发展现状和应用CCD：（ChargeCoupledDevice）电荷耦合器件固体成像器件SSPD：（SelfScannedPhotodiodArray)自扫描光电二极管列阵电荷耦合器件•结构•耦合原理与电极结构•CCD的组成与工作原理–输入、转移、输出10V10V2Vt22）电荷的耦合10V2V2Vt14V10V2Vt32V10V2Vt42V4V10Vt52V2V10Vt6t1t2t3t4Ф1Ф2Ф3tttt5UUU三相时钟t6电荷耦合器件的分类•线阵CCD–单边、双边•面阵CCD–帧转移、行间转移CCD摄像机分类•能举例CCD的性能参数•转移效率和转移损失率（能计算）自扫描光电二极管列阵•结构形式和工作原理（图7-14～16）–连续（N+1根引线）–电荷存储（三个过程：准备、曝光、再充电）•线阵、面阵–工作原理7-4LR，RQU/maxcdUCQsPsDPTITIIQ)(dccdCQUU①准备过程：场效应管导通，电容器被充电②曝光过程：场效应管截止，同时有光入射到光敏二极管上，产生电子空穴对，光电流流过电容器，对电容器放电，放电电量正比于入射的光强度③再充电过程，场效应管再次导通，电容器再次被充电，流过负载电阻的电流在负载上产生电压降，即输出电压，输出电压的大小正比于电容放电的多少，即正比于入射的光通量的大小。第九章：光导纤维与光纤传感器•光导纤维基础知识•光导纤维的应用•光纤传感器的分类及构成•功能型光纤传感器•非功能型光纤传感器光导纤维基础知识•光纤的结构•光纤的种类•光纤的传光模式•光纤的传光原理22211110cossinsinnnnnncC能在光纤中发生全反射的入射光的入射角不能大于θC：数值孔径越大，光纤集光能力越强数值孔径NA最大张角例：石英光纤的NA=0.2~0.4张角为：11.5°~23.6°纤芯包层外套光导纤维基础知识•传输损耗•色散类型•集光本领•光纤耦合的三个类型光导纤维的应用•能举例光纤传感器的分类及构成•分类–功能型：不仅起传光作用而且又是敏感元件–非功能型：只作为传输回路•基本构成–光源–光电元件•优点：几何适应性强；灵敏度高功能型光纤传感器•相位调制型–原理–压力温度传感器•光强调制型非功能型光纤传感器（举例）•传输光强调制型•反射光强调制型•频率调制型•光纤液位传感器(了解原理)