光电信息技术复习第二章
光电信息技术的发展与应用
光电信息技术的发展与应用第一章：光电信息技术的概述光电信息技术是一门集光学、电子、计算机、通信等多学科知识于一身的高科技领域，其核心理论是基于半导体材料的光电子技术。
随着电子信息技术的进步和计算能力的提升，光电信息技术逐渐成为了信息技术的新焦点。
它广泛应用于通信、医疗、生物、材料等领域，受到了全球范围内的高度关注。
第二章：光电信息技术的发展历程20世纪初，人们开始研究光电效应，创建了光电子学这门学科，为光电信息技术奠定了基础。
20世纪60年代，光纤通信技术的出现使得光电信息技术得以实现长距离的信息传输，同时半导体发光器件的发明也为光纤通信技术提供了重要的基础。
80年代初，人们发明了有源光纤放大器，使得光纤通信技术得以取代传统的电缆传输技术。
此后，光电信息技术不断发展，出现了新型的光电器件，如光电探测器、光纤光栅等，进一步推动了光电信息技术的发展。
第三章：光电信息技术的应用1. 光通信光通信作为光电信息技术的重要应用，已经成为现代通信领域的主流技术。
光通信具有传输速度快、信号干扰小、抗噪声干扰性能强等优点，广泛应用于电话、电视、互联网等领域，极大提高了信息传输速度和可靠性。
2. 光储存光电存储是光电信息技术应用中的又一领域。
它以光敏材料为媒介，采用激光或光电银盐技术，实现了激光、照相、银盐等传统影像技术数字化、网络化的转型，有效提高了图像存储和传输的效率。
3. 生物医学光电信息技术在生物医学领域的应用日益广泛。
利用激光技术对细胞或组织进行检测、治疗和修复，可大大提高治疗效果，同时也减少了手术的创伤和疼痛。
此外，光电信息技术还可用于体积成像、结构成像、功能性成像等方面，帮助医生更加准确地进行疾病诊断和治疗。
4. 太阳能光伏产业光电信息技术在太阳能光伏产业中的应用也十分广泛。
半导体材料的光伏效应可转换太阳能为电能，促进了太阳能光伏产业的发展。
光伏电池技术的不断创新和发展也为太阳能光伏产业的应用提供了更加广泛的可能性。
光电技术期末复习
第一章：光辐射与光源1辐射度的基本物理量1.辐射能Qe：一种以电磁波的形式发射，传播或接收的能量。
单位为J（焦耳）。
2辐射通量Φe：又称为辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率，单位为W（瓦），是单位时间内发射，传播或接收的辐射能，Φe=dQe/dt(J/S焦耳每秒)3辐射强度Ie：点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射能量单位为W/sr（瓦每球面度）Ie=dΦe/dΩ.4辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射能量，Ee=dΦe/dA单位为（W/㎡瓦每平方米）。
dA是投射辐射通量dΦe的面积元。
5辐射出射度Me：扩展辐射源单位面积所辐射的通量，即Me=dΦ/dS。
dΦ是扩展源表面dS在各方向上（通常为半空间360度立体角）所发出的总的辐射通量，单位为瓦每平方米（W/㎡）。
6，辐射亮度Le：扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角，单位投影面积内发出的辐射通量，单位为W/sr*㎡(瓦每球面度平方米)。
7光谱辐射量：也叫光谱的辐射量的光谱密度。
是辐射量随波长的辐射率。
光辐射量通量：Φe（λ）：辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。
Φe（λ）=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。
2明视觉光谱光视效率V（λ）：视觉主要由人眼视网膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。
暗视觉光谱光视效率：视觉主要由人眼视网膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。
3，辐射度量和光度量的对照表辐射度量符号单位光度量符号单位辐射能Qe J 光量Qv Lm/s辐射通量或辐射功率Φe W 光通量Φv lm辐射照度Ee W/㎡光照度Ev Lx=lm/㎡辐射出度Me W/㎡光出射度Mv Lm/㎡辐射强度Ie W/sr 发光强度Iv Cd=lm/sr辐射亮度Le W/sr*㎡光亮度光谱光视效率LvV(λ)Cd/㎡按照人眼的视觉特性V(λ)来评价的辐射通量Φe即为光通量Φv：Φv=Km780380Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最大光谱光谱光视效率函数，也成为光功当量。
光电技术复习第二章
光电导效应，代表器件—光敏电阻，特征：光敏电阻在微弱辐射作用下的光电导灵敏度与光敏电阻两个电极间距离的平方成反比，是以多子为主导参与导电
典型光敏电阻：
--CdS（硫化镉）光敏电阻，最常见，光谱响应最接近人眼光谱光视效率，在可见光波段灵敏度最高，
--PbS（硫化铅）光敏电阻，近红外波段最灵敏
--InSb（锑化铟）光敏电阻，InSb光敏电阻是3~5μm光谱范围内的主要探测器件之一
，结论：光敏光阻上的电压UR近似与电源电压Ub相等
三极管实现恒压电路
结论：电路的输出电压与光敏电阻的阻值R无关，与光电导灵敏度Sg成正比，与入射辐射成线性关系
光敏电阻应用举例
--照明灯的光电开关控制
工作原理：
1.二极管D和电容C组成半波整流滤波电路，为光电控制电路提供直流电源
2.电阻R、光敏电阻和继电器绕组组成测光与控制电路
3.继电器常闭触头构成执行电路，它控制照明灯的开关
强光照时（白天），电阻值降低，通过光敏电阻的电流增大，继电器工作，常闭触头断开，路灯熄灭。
弱光照时，光敏电阻的阻值很大，电路中的电流很小，而不足以驱动继电器工作，常闭触头保持，路灯点亮。
--火焰探测报警电路
工作原理：光敏电阻接收到火光时，阻值突然变小，恒压偏置电路的输出从高电平突变为低电平，该跳变信号经过电容耦合输出给后级放大电路放大
☆亮电流与暗电流之差称为光电流。
光电导&光电流
光电特性：总公式
--入射辐射较弱时，γ＝1，
--入射辐射很强时，γ＝0.5
光敏电阻阻值与光辐射的关系——
取对数为，
斜率为-
伏安特性
1、在给定偏压下，光照度较大，光电流也越大。
2、在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。
光电信息技术在精密制造中的应用
光电信息技术在精密制造中的应用第一章绪论近年来，随着科技的发展，光电信息技术在各个领域得到了广泛应用。
其中，精密制造领域是光电信息技术应用的重要领域之一。
精密制造领域对于产品的加工精度、自动化程度、生产的环节控制等要求较高，而光电信息技术在这些方面都有很好的应用价值。
本文主要介绍光电信息技术在精密制造中的应用。
第二章光电信息技术在精密加工中的应用2.1 光学检测技术光学检测技术是一种利用光学原理对物体进行检测的技术。
在精密加工中，通过使用光学检测设备对产品进行检测，可以提高产品加工质量和精度。
常用光学检测设备有激光干涉仪、红外线线扫描仪等。
这些设备能够对加工后的产品进行形状、尺寸、表面质量等各方面的检测，以保证产品符合质量标准。
2.2 光学测量技术光学测量技术是一种利用光学原理对物体进行测量的技术。
在精密加工中，通过使用光学测量设备对加工产品进行测量，可以提高产品加工精度和准确度。
其中，常用光学测量设备有激光测量仪、投影仪等。
这些设备能够对产品的直径、圆度、平行度等各方面的尺寸数据进行测量，从而提高产品的加工精度。
2.3 激光加工技术激光加工技术是一种利用激光束对物体进行加工的技术。
在精密加工中，通过使用激光加工设备进行加工，可以提高产品的加工速度和精度。
例如，在汽车制造过程中，使用激光切割技术可以将零件的切割时间减少50%以上，而且能够提高零件的加工精度和表面质量。
第三章光电信息技术在智能化生产中的应用3.1 光电传感器技术光电传感器技术是一种利用光电原理对物体进行感应和检测的技术。
在智能化生产中，通过使用光电传感器技术对工件进行检测和监控，可以实现自动化生产和智能化控制，提高产品质量和生产效率。
常用光电传感器设备有红外线传感器、光电编码器等。
3.2 光电识别技术光电识别技术是一种利用光电原理对物体进行识别和鉴定的技术。
在智能化生产中，通过使用光电识别技术对工件进行识别和鉴定，可以实现自动化生产和精准控制，提高生产效率和产品质量。
光电子技术复习要点
第一章 绪论1. 光电子技术（optoelectronic technology ）准确地应该称为信息光电子技术，是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术，涉及光显示、光存储、激光等领域，是未来信息产业的核心技术。
2. 本课程主要讲了四大部分分别是：激光光源、光波的传输、光波的调制与控制、光波的探测。
第二章 激光原理与半导体光源1. 世界上第一台激光器是1960年梅曼制作的红宝石激光器。
2. 原子从高能级向低能级跃迁时，相当于光的发射过程；而从低能级向高能级跃迁时，相当于光的吸收过程；两个相反的过程都满足玻尔条件：n m n m E E h E E hνν-=-=或。
3. 处于热平衡状态的原子体系，设其热平衡绝对温度为T ，则原子体系的各能级上粒子数目的分布将服从波尔兹曼分布律：exp(/)n n N E kT ∝-，其中N n 为在能级E n 上的粒子数，k 为波尔兹曼常数， k=1.3807×10-23 J·K -1。
即，随着能级增高，能级上的粒子数N n 按指数规律减少。
4. 爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。
该文提出的受激光辐射理论是激光理论的核心基础。
在这篇论文中，爱因斯坦将光与物质的作用分为三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。
5. 在二能级系统中，粒子在高能级E 2 能级上停留的平均时间称为粒子在该能级上的平均寿命，简称寿命6. 下面三个图分别描述了二能级系统中光与物质的作用的三种过程：它们可以由下面三个方程描述：对于受激辐射过程（E2→E1 ）：21212()dN B u v N dt= 对于受激吸收过程（E1→E2）：12121()dN B u v N dt= 对于自发辐射过程（E2→E1 ）：21212dN A N dt = 其中u(v)为辐射场中单色辐射能量密度：()()30348(),exp 1h u v T c c hv kT πνγν==-7. 二能级系统中，当（N 2/N 1）＞1时，高能级E 2上的粒子数N 2大于低能级E 1上的粒子数N 1，出现所谓的“粒子数反转分布”情况，它是形成激光的必要条件之一。
光电技术总复习
题型：选择 填空 名词解释 简答 计算第一章1. 辐（射）能和光能以辐射形式发射、传播或接收的能量称为辐（射）能，用符号Q e 表示，其计量单位为焦耳（J ）。
光能是光通量在可见光范围内对时间的积分，以Q v 表示，其计量单位为流明秒（lm ·s ）。
2.辐（射）通量和光通量辐（射）通量或辐（射）功率是以辐射形式发射、传播或接收的功率；或者说，在单位时间内，以辐射形式发射、传播或接收的辐（射）能称为辐（射）通量，以符号Φe 表示， 其计量单位为瓦（W ），即 tQ Φd d ee =• 对可见光，光源表面在无穷小时间段内发射、传播或接收的所有可见光谱，光通量Φv ，即tQ Φd d vv =Φv 的计量单位为流(明)（lm ）。
• 3.辐(射)出(射)度和光出(射)度• 对有限大小面积A 的面光源，表面某点处的面元向半球面空间内发射的辐通量d Φe与该面元面积d A 之比，定义为辐(射)出(射)度M e ，即AΦM d d ee =M e 的计量单位是瓦（特）每平方米[W ／m 2]。
对于可见光，面光源A 表面某一点处的面元向半球面空间发射的光通量d Φv 、与面元面积d A 之比称为光出(射)度M v ，即AΦM d d νv =其计量单位为勒(克司)[lx]或[lm/m 2]。
例 若可以将人体作为黑体，正常人体温的为36.5℃，（1）试计算正常人体所发出的辐射出射度为多少W/m2？（2）正常人体的峰值辐射波长为多少μm ？峰值光谱辐射出射度M e,s,λm 为多少？（3）人体发烧到38℃时峰值辐射波长为多少？发烧时的峰值光谱辐射出射度M e,s,λm 又为多少？解 （1）人体正常体的绝对温度为T =36.5+273=309.5K ，根据斯特藩-波尔兹曼辐射定律，正常人体所发出的辐射出射度为24,s ,e m /W 3.5205.309=⨯=σMm m Tm μμλ36.9)(2898==（2）由维恩位移定律，正常人体的峰值辐射波长为12155,s ,e 72.310309.1---=⨯=m Wcm T M m μλ（3）人体发烧到38℃时峰值辐射波长为μm 32.9382732898=+=m λ发烧时的峰值光谱辐射出射度为12155,s ,e 81.310309.1---=⨯=m Wcm T M m μλ例 已知某He-Ne 激光器的输出功率为3mW ，试计算其发出的光通量为多少lm ？解 He-Ne 激光器输出的光为光谱辐射通量，发出的光通量为 Φv,λ=K λ,e Φe,λ=K m V(λ)Φe,λ=683×0.24×3×10-3=0.492(lm)光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。
光电信息技术复习提纲.
三、辐射能的传输
• • • • 1、辐射在光波导中的传输 （1）光波导中的导波模和辐射模 （2）光纤的传输特性： 色散：折射率等物理参数在不同频率下发生变化 的现象，有模式色散、材料色散、结构色散
11
2、光电信息转换的物理基础
• 1、能带理论（导带、价带、带隙、电子亲和 势的概念） • 2、载流子的产生、复合、扩散、漂移的概念 • 3、费米能级的概念 • 4、简并半导体与非简并半导体的概念 • 5、直接带隙半导体与间接带隙半导体的概念 • 6、半导体对光的吸收的种类 • 7、光电效应的定义及分类
17
5、半导体的吸收 • （1）本征吸收：h Eg • （2）非本征吸收： 杂质吸收：杂质能级上的电子（或空穴）吸收 光子能量从杂质能级跃迁到导带（空穴跃迁到 价带）； 自由载流子吸收：自由载流子在同一能带内不 同能级的跃迁而引起的吸收； 激子吸收：价带中的电子吸收小于禁带宽度的 光子能量也能离开价带，但能量不够跃迁到导 带成为自由电子。电子和空穴之间还保持着库 仑力的相互作用，形成一个电中性系统，称为 激子。
8
• 3、距离平方反比定律 • 点光源在传输方向上的辐照度与该点到点光源的 距离的平方成反比
E R2
• 4、普朗克定律 • （1）瑞利-金斯公式：适用于长波区域
C1 T M e , b ( , T ) C2 4
• （2）维恩公式：适用于短波区域 C2 5 M e,b ( , T ) C1 exp T
• 1、基尔霍夫定律 任一给定温度的热平衡条件下，任何物体的辐射 本领与吸收本领的比值与物体的性质无关，只是 波长和温度的函数，且等于同温度下绝对黑体的 ' 辐射本领。 M ( , T ) ' M , b ( , T ) ( , T ) • 2、郎伯余弦定律 辐射亮度与辐射方向无关的辐射源——漫辐射 源；郎伯余弦定律描述辐射源向半球空间内的辐 射亮度沿高低角变化的规律
光电信息技术在军事装备中的应用
光电信息技术在军事装备中的应用第一章：引言军事领域一直是技术发展的推动者之一，很多科技领域的成果都应用到了军事装备中。
其中，光电信息技术作为信息技术中重要的分支之一，也在军事领域中得到了广泛的应用。
本文旨在介绍光电信息技术在军事装备中的应用情况，让读者了解光电信息技术在战争中扮演的重要角色。
第二章：光电信息技术的概述光电信息技术是电子技术和光学技术的组合体，是一种使用光子作为信号传输媒介的信息技术。
它将两者优点结合起来，实现了高速率、高传输质量和抗干扰能力强的通信传输。
光电信息技术应用广泛，例如激光设备、光通信、光纤传感、光存储和光学成像等领域。
特别在军事装备中，光电信息技术被广泛应用。
第三章：光电信息技术在军事侦查中的应用在军事侦查中，掌握敌情信息是胜利的关键。
而光学成像技术是军事侦查的重要手段之一。
利用光学成像技术可以实现对地面、海面、空中等各类目标进行远程监视和目标跟踪。
光学成像技术可以通过红外成像、夜视成像、雷达成像等形式展现目标的特征，提高侦查的准确性和效率。
例如，现代军事装备中的全息自动目标识别系统（HAS）、便携式远程监控系统（PRS）等设备，均利用了光学成像技术。
这些设备能够在远距离、光线不足、天气恶劣的情况下，依然能够实现对目标的拍摄、分析、识别和追踪，提高了军队侦察的效率和精度。
第四章：光电信息技术在军事通信中的应用光电信息技术在军事通信中的应用越来越广泛，它可以实现高速率的信息传输，并具有抗干扰能力强的优点。
这对于军队在战争中保持通信畅通、信息共享非常有益。
例如，现代战争中的无人机系统，需要进行高速率的数据传输，而光电信息技术的应用可以满足这类需求。
同时，为了保证数据传输的隐秘性，光纤传输可以实现全程加密，保护重要信息不被泄露。
第五章：光电信息技术在军事轨道交通中的应用光电信息技术在军事轨道交通中也得到了广泛应用。
例如，现代的军用列车采用了光纤传感技术，对列车的运行状态进行监测，保证列车的安全运行。
光电信息技术在新型互联网产业中的应用
光电信息技术在新型互联网产业中的应用第一章、前言近年来，随着计算机技术和通信技术的迅速发展，互联网的普及和应用已成为全球化时代的重要标志之一。
新型互联网的兴起正是主要得益于前沿技术的应用，使得互联网不再是单纯的信息传递工具，而变得更为智能化和高效化。
光电信息技术作为其中重要的一项，也在成为新型互联网产业的重要引擎。
第二章、光电信息技术的基本介绍光电信息技术是一种基于光电子元器件和光电集成电路的电子信息技术。
这项技术可以通过利用光电物理特性实现信息的高速传输和转换。
光电信息技术具有传输速度快，噪声小，抗干扰性强等特点，在信息处理、通讯和存储方面具有广泛的应用前景。
光电信息技术的出现和发展，为新型互联网产业的提升和升级提供了更多的可能性。
第三章、光电信息技术在数据中心中的应用在新型互联网产业中，数据中心是负责处理、存储和传输大量数据的核心。
在数据中心中，光电信息技术的应用是十分广泛的，涉及到的技术主要有四个方面：1、光纤通信技术光纤通信技术是一种基于光传输的高速通信技术。
利用光纤作为传输介质，信号传输更加迅速、有效。
在数据中心中，光纤通信技术能够更加高效地满足数据的传输和收发需求，可实现数十Gbps、甚至更高速率的传输，大幅提高了数据传输的效率。
2、光电转换技术光电转换技术是将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的过程，是光电信息技术的核心。
在数据中心中，为了满足所有设备之间的互联和数据的传输，需要不断地进行信号转换，光电转换技术正是解决这一难题的有效方法。
3、光存储技术光存储技术利用光的特性存储数据，并在需要时读取数据。
与传统存储技术相比，光存储技术具有更高的存储容量和更快的读写速度。
在数据中心中，借助光存储技术，数据中心的信息存储具有高可靠性和高效性，为数据中心的运营和管理提供了有力的支持。
4、光电芯片光电芯片是将光电转换器件和电子集成电路融合在一起的芯片，具有更高的灵活性和更快的数据传输速度。
光电(第二版)复习题答案1_9章
第一章绪论1. 光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件。
光源器件分为相干光源和非相干光源。
相干光源主要包括激光和非线性光学器件等。
非相干光源包括照明光源、显示光源和信息处理用光源等。
光传输器件分为光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等)、光波导和光纤等。
光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。
光探测器件分为光电导型探测器、光伏型探测器、热伏型探测器、各种传感器等。
光存储器件分为光盘(包括CD、VCD、DVD、LD等)、光驱、光盘塔等。
2．谈谈你对光电子技术的理解。
光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术，以光源激光化，传输波导（光纤）化，手段电子化，现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征，是一门新兴的综合性交叉学科。
3．谈谈光电子技术各个发展时期的情况。
20世纪60年代，光电子技术领域最典型的成就是各种激光器的相继问世。
20世纪70年代，光电子技术领域的标志性成果是低损耗光纤的实现，半导体激光器的成熟特别是量子阱激光器的问世以及CCD的问世。
20世纪80年代，出现了大功率量子阱阵列激光器；半导体光学双稳态功能器件的得到了迅速发展；也出现了保偏光纤、光纤传感器，光纤放大器和光纤激光器。
20世纪90年代，掺铒光纤放大器(EDFA)问世，光电子技术在通信领域取得了极大成功，形成了光纤通信产业；。
另外，光电子技术在光存储方面也取得了很大进展，光盘已成为计算机存储数据的重要手段。
21世纪，我们正步入信息化社会，信息与信息交换量的爆炸性增长对信息的采集、传输、处理、存储与显示都提出了严峻的挑战，国家经济与社会的发展，国防实力的增强等都更加依赖于信息的广度、深度和速度。
⒋举出几个你所知道的光电子技术应用实例。
如：光纤通信，光盘存储，光电显示器、光纤传感器、光计算机等等。
光电技术复习资料_22页(新) 2
▲13、说明发光二极管的基本特性参数有哪些。 （1）量子效率：
题 12 图发光二极管的结
①内发光效率：PN 结产生的光子数与通过器件的电子数的比例。
②外发光效率：发射出来的光子数与通过器件的电子数的比例。
（2）发光强度的空间分布：
（3）发光强度与电流关系：电压低于开启电压时，没有电流，也不发光。电压高于开启电压时显示出欧姆导
1）直流补偿 2）选频和锁相放大 3）制冷 4）电磁屏蔽法 5）磁场散焦法 ▲30、实践中，我们采取什么措施以保证光电倍增管的线性与增益稳定性？ ▲31、光电倍增管中的倍增极有哪几种结构？主要特点各是什么？ ▲32、端窗式光电倍增管的光电阴极做成球面有何优点？ 第五章 ▲33、解释光电导增益。 光电导增益是表征光敏电阻特性的一个重要参数，它表示⻓度为 L 的光电导体两端加上电压后，由光照产生 的光生载流子在电场作用下所形成的外部光电流与光电子形成的内部电流之间的比值。 ▲34、什么是前历效应？它对我们的测量工作有何影响？ ▲35、说明光敏电阻的几种基本偏置电路。 第六章 ▲36、为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应？他们应工作在哪种偏置状态？ 1）当其工作于零偏置的开路状态时，将产生光生伏特效应。这种工作原理称为光伏工作模式。 2）若其工作在反偏置状态，无光照时，电阻很大，电流很小；有光照时电阻变小，电流变大。且流过的电流 随照度变化而变化。这就是光电导工作模式。 3）工作在正偏置状态时，正向导通电流很大，远远大于由于光照而产生的光电流，我们感受不到光电流。 所以，结型光电器件应工作在零偏置或反偏置偏置状态。
▲21、写出电阻热噪声的电压、电流、功率表达式。[P55]
[均方电流：
均方电压：
均方功率：
]
▲22、何谓等效噪声带宽？ 若光电系统中的放大器或网络的功率增益为 A(f),功率增益的最大值为 Am，则噪声带宽为
光电技术期末复习总结
光电技术期末复习总结光电技术期末复习内容第1章光电技术基础1.光的量子性成功的解释了光与物质作用时所引起的光电效应，而光电效应又充分证明了光电量子性。
2.光辐射仅仅是电磁波谱中的一小部分，它包括的波长区域从几纳米到几毫米，即910-m量级。
只有波长为0.38~0.78μm的光才能引起人眼的视感觉，故称为这部分10-~3光为可见光。
3.光辐射的度量（光度参数，辐射度参数）4.热辐射：物体靠加热保持一定温度使内能不变而持续辐射的辐射形式，称为物体热辐射或温度辐射。
凡能发射连续光谱，且辐射是温度的函数体的物体，叫做热辐射体。
（热辐射光谱是连续光谱）5.发光：物体不是靠加热保持温度使辐射维持下去，而是靠外部能量激发的辐射，称为发光。
发光光谱是非连续光谱，且不是温度的函数。
（发光光谱是非连续光谱）6.能够完全吸收从任何角度入射的任意波长的辐射，并且在每一个方向上都能最大限度地发射任意波长辐射能的物体，称为黑体。
7.黑体的吸收系数为1，发射系数也为1。
8.锥状细胞的这种视觉功能称为白昼视觉或明视觉。
9.柱状细胞的这种视觉功能称为夜间视觉或暗视觉。
10.什么是内光电效应和外光电效应?答：被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象，称为内光电效应。
而被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象，称为外光电效应。
11.光电导效应分为哪两类？说明什么是本证光电导效应？答：光电导效应可以分为本证光电导效应和杂质光电导效应两种。
本征半导体或杂质半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本证吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴。
光生电子与空穴使半导体的电导率发生变化。
这种在光的作用下由本证吸收引起的半导体电导率发生变化的现象，称为本证光电导效应。
第2章光电导器件1.光敏电阻在被强辐射照射后，其阻值恢复到长期处于黑暗状态的暗电阻R D所需要的时间将是相当长的。
光电技术期末复习总结
辐射度量 辐射能 辐射通量或 辐射功率 辐射照度 辐射出度 辐射强度 辐射亮度 符号 单位 光度量 光能 光通量 光照度 光出射度 发光强度 光亮度
光谱光视效率
符号
单位
Qe
Φe
J
W
QV
ΦV
lm • s
lm
lx = lm• m−2
lm • m −2
Ee
Me
W / m2
W / m2
W / sr
M e ,s , λ =
2 πc h
2
λ5 (e
hc λkT
− 1)
式中， 为波尔兹曼常数 为波尔兹曼常数； 为普朗克常数 为普朗克常数； 为 式中，k为波尔兹曼常数；h为普朗克常数；T为 绝对温度； 为真空中的光速 为真空中的光速。 绝对温度；c为真空中的光速。
(3)斯忒藩-波尔兹曼定律 (3)
光电池
最佳负载电阻
Ropt U m (0.6 ~ 0.7)U oc = = Im SΦe,λ
Um =(0.6~0.7)Uoc
负载电阻所获得的最大功率为 Pm= Im Um=(0.6~0.7)UocIp 光电池的最大光电转换效率
Pm ηm = = Φe (0.6 ~ 0.7)qU oc ∫ ληΦe,λ (1 - e -αd )dλ hc ∫ Φe,λ dλ
光生伏特效应是基于半导体PN结基础上的一种将光能 转换成电能的效应。当入射辐射作用在半导体PN结上产 生本征吸收时，价带中的光生空穴与导带中的光生电子 在PN结内建电场的作用下分开，形成光生伏特电压或光 生电流的现象。 光伏探测器与光电导 探测器的区别： 一，二，三
硅光电二极管
A.光电二极管的全电流方程 光电二极管的全电流方程
光电信息物理基础第二章习题答案
2.1 已知某一区域中给定瞬间的电流密度)(333z y x e z e y e x C J K K K K ++=，其中C 是大于零的常量，求：在此瞬间，点（1，-1，2）处电荷密度的时间变化率； 解：由电流连续性方程0＝tρJ ∂∂+⋅∇K P26 （2.2-8） 所以电荷密度的时间变化率为：)333()()()(222333z y x z Cz y Cy x Cx z J y J x J J tz y x ++−=∂∂−∂∂−∂∂−=∂∂−∂∂−∂∂−=⋅−∇=∂∂K ρ在点（1，-1，2）处的电荷密度的时间变化率为 -18C 。
2.2 设在某静电场域中任意点的电场强度均平行于x 轴。
证明：（1）E K 与坐标y ，z 无关；（2）若此区域中没有电荷，则E K 与坐标x 无关。
证明：（1）因为任意点的电场强度均平行于x 轴，这说明电场强度的振动方向沿x 方向，电场强度E K 的表达式可写为),,(z y x E e E x x K K =又因为是静电场，为有源无旋场，所以该电场强度的旋度为零。
即0 00 =∂∂−∂∂=∂∂∂∂∂∂=∂∂∂∂∂∂=×∇yE e z E e E z y x e e e E E E z y x e e e E x z x y x zy x z y x z y x G G G G G G G G K 所以0=∂∂z E x 并且0=∂∂yE x ，这就说明分量Ex 与坐标y ，z 无关，即电场强度E K 与坐标y ，z 无关（2）因为此区域没有电荷，这说明此区域没有电场的源，0=ρ，电场的散度也为零，即0=∂∂=∂∂+∂∂+∂∂=⋅∇xE z E y E x E E x z y x K ，所以E K 与坐标x 无关。
2.5 从微分形式麦克斯韦方程组导出电流连续性方程解：微分形式的麦克斯韦方程组⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=⋅∇=⋅∇∂∂−=×∇∂∂+=×∇ρD B t BE t D J H G G G G G G G 0，其中和电流有关的是第一个全电流方程t D J H ∂∂+=×∇G G G 因为矢量的旋度的散度恒为零，即0)(≡×∇⋅∇H G ，所以0=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+⋅∇t D J G G 即()t D J t D J ∂⋅∇∂+⋅∇=∂∂⋅∇+⋅∇G G G G （因为∇是对空间坐标求导，t ∂∂是对时间求导，二者相互独立，可以互换）也就是说()0=∂∂+⋅∇=∂⋅∇∂+⋅∇t J t D J ρG G G ，即电流连续性方程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4 在发光二极管中，产生发光的是在
5 PN结光生伏特效应中，空穴集中在 6 发光二极管的工作条件是 。
。
。
7 在光照作用下，半导体的电导率增加的现象属于
物理与电气工程学院
。
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
物理与电气工程学院
ห้องสมุดไป่ตู้
3 温度特性
温度变化将改变激光器的输出光功率，有两个原因： 一是激光器的阈值电流随温度升高而增大， 二是量子效率随温度升高而减小。
5
发 射 光 功 率 P/m W
22℃ 4 3
50℃ 70℃
2
1 0 0 50 100 I /mA
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
E2 hv 入射光hv=E2-E1 E2
自发辐射光 hv=E2-E1 E1
受激辐射光 hv=E2-E1 E1
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
二、发光二极管的工作原理 利用正向偏置PN结中电子与空穴的复合自发辐射发光。 1. 光谱特性 发光的相对强度随波长的分布,它决定发光颜色。
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
2.3 液晶显示器LCD
一、液晶显示原理
偏振片 TN排列盒 偏振片
入射光
光透过
(a) 未施加电压时
偏振片
TN排列盒
偏振片
入射光
光遮断
(b)施加电压时 图2.3.1-5 TN型显示方式的原理
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
峰值波长由禁带宽度决定： λ=1.24/Eg
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
2.输出光功率特性
发 射 光 功 率
驱动电流
①LED是电流控制的器件：调LED工作电流，可调输出功率和 亮度； ②驱动电流较小时，P-I曲线的线性较好； ③电流过大时，P-I曲线的斜率减小，输出光功率饱和。
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
第2章 电光信息转换
发光二极管 半导体激光器 液晶显示器
等离子体显示器
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
2.1 发光二极管LED
一、 半导体光源的发光机理 三种跃迁 跃迁：原子从一种能量状态变到另一能量状态。 1. 自发辐射跃迁（普通光源）
2.2 半导体激光器LD
一、LD的组成
1 增益介质（工作物质）：高掺杂PN结 2 泵浦源（激励能源）：PN结注入电流激励 3 光学谐振腔：与PN结垂直的两个自然解理面 二、LD工作原理 1 工作原理：受激辐射 2 激光产生的基本条件：实现粒子数反转；增益大于 或等于损耗（注入电流达到阈值电流）
物理与电气工程学院
二、LCD驱动
1 静态驱动 2 多路传输驱动 3 有源矩阵驱动
注：LCD属于非主动发光显示器
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
2.5 等离子体显示板PDP
一、 PDP工作原理 电极间加电压，使放电胞中惰性混合气体发生气体放电，产生 等离子体，等离子体产生的紫外光照射放电胞内壁上涂覆的荧 光体发光显示图像。 二、PDP驱动方式 PDP采用存储驱动方式，主要由写入、发光维持及擦除三部分 组成。
（2）由于壁电压的存在，使得放电腔上的电压小于维 持电压，使放电空间电场减弱，致使放电单元在2~6微 秒内逐渐停止放电。因介质电阻很高，壁电荷会不衰 减地保持下来。
D
停止放电
X
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
当反向的下一个维持电压脉冲到来时，上一次放电形 成的壁电压与此时的外加电压同极性，叠加电压峰值 大于点火电压Vf，单元再次着火发光。
D
开始放电
X
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
当在放电腔的两壁形成与前半周期极性相反的壁电荷， 将再次使放电熄灭直到下一个相反极性的脉冲的到来。
D
停止放电
X
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
因此，单元一旦由书写脉冲电压引燃，只需要维持 电压脉冲就可维持脉冲放电，这个特性称为AC-PDP 单元的存储特性。
书写脉冲
Vs
放电电流
发光脉冲 物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
（3）要使已放电的单元熄灭，只要在下一个维持电压脉冲到来 前给单元加一窄幅（脉宽约1S ）的放电脉冲，使单元产生一次 微弱放电，将储留的壁电荷中和，又不形成新的反向壁电荷，单 元将中止放电发光。 书写脉冲 擦除脉冲
四、激光的特点
1 方向性强——发散角小
2 单色性好 3 相干性好——激光是相干光： 4 能量密度高 五、LD的应用 光纤通信和光学测量的光源，激光打印，光盘存储等
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
LED与LD工作原理的不同点: ①LED的掺杂浓度没有LD大，不需要较高的注入电流产生 粒子数反转分布，也不需要光学谐振腔 ②LED是自发辐射，发射的是非相干光，谱线较宽；LD是 受激辐射，发射的是相干光，谱线很窄 LD和LED输出功率特性比较： ①LD驱动电流有阈值，LED无，所以LD是阈值器件， LED不是阈值器件 ②LD工作时，LD输出功率〉LED输出功率 ③LED工作电流动态范围较大
2 输出光功率特性
5
发 射 光 功 率 P/ m W
4 3 2 1 0
Ith
I /mA
• •
•
激光器的输出光功率通常用P-I曲线表示； 当注入电流小于阈值电流Ith时，激光器发出的是自 发辐射光； 当注入电流大于Ith时，发出的是受激辐射光，光功 率随驱动电流的增加而增加。
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
三、驱动电路
LED的供电电路一般要加限流电阻以限定其最大工作电流。
1、直流驱动
2、交流驱动
~
3、三极管驱动电路
+5V
Rb1
Vin Rb2
LED
Re
LED驱动电路
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
例题
1 半导体激光器的发光属于 射。 辐射，发光二极管发光属于 辐
2 波长为555nm，辐射通量为0.1W，其光通量相当于 流明； 当这一光通量完全入射到5cm2的光电池上，光电池接受的光照 度为 勒克斯。 3 半导体中施主能级（另一个题受主能级）的位置位于 。
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
驱动电路工作原理
（1）当放电单元的电极加上比着火电压Vf低的维持电 压VS时，单元中气体不会着火，当在维持电压间隙加 上幅度高于Vf的书写电压Vwr，单元将放电发光。
Vwr Vs
书写脉冲
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
E2 hv 原子吸收入射光子 并跃迁至高能级 E1
在无任何外界影响的情况下,处在高能级上的原子会自发地 向低能级跃迁而发光。 特点：每次辐射相互独立，发射的光子的相位、 偏振、传播方向是任意的，为非相干的荧光。
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
2. 受激辐射跃迁（激光光源） 处于高能级E2的一个原子，在频率为ν=(E2-E1)/h的光子激发下, 受激地向E1能级跃迁，同时，放出一个能量为 hν=E2-E1的光子。 特点：受激辐射所发射的光子的频率、相位、偏振、 传播方向与激励光子完全一致，是相干的。 3. 受激吸收 受激辐射的反过程
放电形成的电子、离子在电场作用下分别向该瞬时加有正电压 和负电压的电极移动，由于电极表面是介质，电子、离子不能 直接进入电极而在介质表面累积起来，形成壁电荷，壁电荷形 成与外加电压极性相反的壁电压，这时，放电空腔上的电压为 外加电压和壁电压之和。
E
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
Vs
D
放电电流
X
发光脉冲 物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
（ 4 ） PDP 单元虽是脉冲放电，但在一个周期内它发 光 两 次 ， 维 持 电 压 脉 冲 宽 度 通 常 5~10S ， 幅 度 90~100V，主要工作频率范围 30~50kHz，因此光脉冲 重复频率在数万次以上，人眼不会感到闪烁。 AC--PDP因其光电和环境性能优异，是PDP技术的主 流。
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY
三、LD的特性 1 光谱特性
驱动电流增大 → →
832 830 828 826 824
832 830 828 826 824
832 830 828 826 824
波长取决于激光器的光学腔长，称为激光器的纵模；
物理与电气工程学院
WEI NAN TEACHERS UNIVERSITY