物理学光电检测技术
什么是光电检测？光电检测技术介绍
什么是光电检测？光电检测技术介绍光电检测是一种物理测量技术，是指通过对物体表面上的光线、电磁波或其他电磁辐射进行检测和分析，获取物体相关的信息、性质或状态的一种检测方法。
光电检测技术具有非破坏性、灵敏度高、响应速度快等特点，广泛应用于国防、医疗、工业、交通以及生物科学研究等领域，具有广阔的应用前景。
光电检测技术主要包括以下几种类型：1. 光谱检测技术光谱检测技术是指通过对物体发出的、经过或反射的光谱进行测量和分析，确定物体成分、物质状态、色彩、温度、湿度等属性的一种检测方法。
常见的光谱检测技术包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱等。
这些技术广泛应用于顶级研究、材料科学、食品安全、药物研发以及环境保护等领域。
2. 光电子技术光电子技术是指将光电转换效应与电子学技术相结合，制造光电子器件，实现对物体光辐射信号的识别，从而获取相关信息、性质或状态的一种检测技术。
光电子技术的主要应用包括光电传感器、光电防御、光电测量等。
其中，光电传感器是一种能够将物理量转换成为光学信号的检测技术，具有反应速度快、灵敏度高、抗干扰性能好等特点，在机器人、智能家居、汽车安全等领域得到广泛应用。
3. 光学成像技术光学成像技术是指利用物体表面反射的光线，经过光学技术的成像处理和分析，获得物体的二维或三维图像和特征信息的一种检测技术。
常见的光学成像技术包括数字摄像、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。
这些技术广泛应用于医疗诊断、金属材料分析、标志检测、行车记录仪等领域。
4. 光学测量技术光学测量技术是指利用光学技术进行测量和分析，获得物体的尺寸、形态、位移、速度、加速度等相关物理量的一种检测技术。
常见的光学测量技术包括激光干涉测量、光学遥感测量、相位测量、散斑成像测量等。
这些技术广泛应用于机电设备检测、材料工程、建筑施工、航空航天等领域。
光电检测技术已经成为现代科学技术的重要组成部分，能够帮助人们更好地认知世界、研究科学、提高生产效率。
光电检测技术
光电检测技术总结经过一学期的光电检测技术课程的学习，我们大致上了解了光电检测技术有许多方面的知识，按照传感器、转换电路、检测装置划分排列。
接下来我们来仔细探讨一下究竟有什么值得我们学习的。
首先是光电技术的定义。
何为光电技术？光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数。
其中检测和测量有一些不同的地方：检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。
测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。
而光电检测技术的应用存在在生活中的每一个部分。
比如人的视觉功能，人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小以调节进入眼球的光亮。
虹膜后的水晶体相当于光学系统中的透镜，其直径为9mm。
在眼球的后方有视网膜，这是光学细胞和杆状细胞，它们和视网膜上的其他细胞组成的微小感光单元。
这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感觉，同时也形成有关物体状和大小的判断。
因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器。
正好光学仪器是人眼的视觉扩展，通过利用光辐射的各种现象和特性，摄取信息实现控制的有力工具，它是人类视觉参与下才能工作的。
光学仪器一共在人类视觉上做出了以下的扩展：1、时间上扩展，可以通过摄像机记录过去的样子；2、空间上的扩展，通过地球卫星观看世界个地的样貌；3、识别能力的扩展，通过放大镜和显微镜我们能够观测到人眼看不见的细微东西。
光电检测系统由哪些东西组成？典型的光电仪器包括了精密机械、光学系统、光电信号传感器、电信号处理器和运算控制计算机以及输出显示设备等环节。
光电检测技术与应用
光电检测技术与应⽤光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的⼀种传感器光学系统的基本模型：光发射机->光学信道—>光接收机光学系统通常分为：主动式，被动式。
主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。
被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。
光学信道：主要由⼤⽓，空间，⽔下和光纤。
光接收机是⽤于收集⼊射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。
光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。
光电检测技术特点：1.⾼精度：是各种检测技术中精度最⾼的⼀种：激光测距法测地球与⽉亮的距离分辨率达1m2.⾼速度：光是各种物质中传播速度最快的。
3.远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质4.⾮接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量⼒，因此⽆摩擦。
5.寿命长：光波是永不磨损的。
6.具有很强的信息处理和运算能⼒，可将复杂信息并⾏处理。
光电传感器：1.直射型.2.反射型.3.辐射型光电检测的基本⽅法有：1.直接作⽤法.2.差动测量法.3.补偿测量法4.脉冲测量法直接作⽤法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。
差动测量法：利⽤被测量与某⼀标准量相⽐较，所得差或数值⽐克反应被测量的⼤⼩。
光电检测技术的发展趋势：1.发展纳⽶，亚纳⽶⾼精度的光电测量新技术。
2.发展⼩型的，快速的微型光，机，电检测系统。
3.⾮接触，快速在线测量。
4.发展闭环控制的光电检测系统。
5.向微空间或⼤空间三维技术发展。
6.向⼈们⽆法触及的领域发展。
7.发展光电跟踪与光电扫描技术。
在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发⽣了变化的现象称为光电效应光电效应分为：外光电效应和内光电效应光电导效应是⼀种内光电效应。
光电导效应也分为本征型和⾮本征型两类得稳定的光电流需要⼀定能的时间。
弛豫现象也叫惰性。
光⽣伏特效应速度更快。
光热效应：某些物质在受到光照射后，由于温度变化⽽造成材料性质发⽣变化的现象。
光电检测器对辐射条件的不同，分为：光⼦检测器件和热点检测器件热点检测器的特点：Array1.响应波长⽆选择性。
光电检测技术 00 绪论
波峰 波谷
波传播的速度(简称波速)V和波 长λ，周期T(或频率f)的关系是：
V f
T
一个完整的波的长度，叫做波长，用符号λ表示。
波前进一个波长所需要的时间，叫做波的周期，用符号T表示。它也等于媒 质中的点振动一次的时间(单位用秒)。
周期T的倒数是波的频率，用符号f表示，是指单位时间内波前进距离内完
[真空中光速与用以进行观测的参照系无关。这就是相对论 的基础；
[光在真空中的速度为C，在其他媒质中，光的速度均小于 C，且随媒质的性质和光波的波长而不同。
【色散】 复色光被分解为单色光，而形成光谱的现象，称之为 “色散”。色散可通过棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器 来实现。
【光谱】 复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被 色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。
整波的数目，(单位用次／秒，叫做赫兹)。
电磁波在不同媒质中传播时，它的速度是不同的，但都比真 空中的速度C要小。光在空气中的速度略小于C，通常可用C 来近似，光在水中的传播速度只有C的四分之三，在玻璃中的 传播速度是C的三分之二。
在真空中，电磁波的速度、波长、频率之间的关系为：
C f
电磁波谱分为长波区、光学区、射线区。光电技术只涉 及光学谱区。
光的颜色
红色 橙色 黄色 绿色 青色 蓝色 紫色
大致的波长范围 （纳米为单位）
760——630 630——600 600——570 570——500 500——450 450——430 430——400
严格说来，不同波长所反映的颜色应该是不同的，所以用 波长来鉴别光波比用颜色来鉴别光波更为科学而且定量。
1621年斯涅耳在他的一篇文章中指出，入射角的余割和折射角的余割之比 是常数。
光电检测技术
光电检测技术预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制习题一1、光电检测系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？2、光电检测技术的特点有哪些？3、简答以下概念：辐射通量、辐射亮度、辐照度、光通量、光亮度、光照度。
4、简答半导体材料的特性。
5、绝缘体、半导体、导体的能带图有何区别?6、什么是N型半导体？7、随温度的提高为什么N、P型半导体的费米能级会向中间移动？8、什么是载流子的复合？9、载流子的运动分哪两种？10、半导体对光的吸收有哪几种？哪种吸收最强？11、简答以下概念：半导体的异质结、肖特基势垒、注入接触、欧姆接触。
2、光电检测技术特点高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。
高速度：光速是最快的。
远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。
非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。
寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长，工作可靠、准确度高，对被测物无形状和大小要求。
数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。
3、半导体对光的吸收形式有；本征吸收、杂质吸收、自由载流子、激子吸收、晶格吸收其中本征吸收最强。
4、温度特性、掺杂特性、受热、光、电磁场的影响。
5、禁带宽度不同，绝缘体太大，导体价带导带重合，只有半导体禁带宽度适合电子跃迁6、硅晶体中掺入五族元素，施主杂质电离后成为不可移动的带正电的施主离子，同时向导带提供电子，使半导体成为电子导电的n型半导体。
7、在常温下，N型半导体中n〉〉p，这时从价带激发到导带的电子比施主所提供的电子要少得多，但随着温度的提高，由价带到导带的热激发作用越来越强，由价带激发到导带的电子的比重越来越大，最后达到n≈p，即随温度的进一步上升，EF逐渐向禁带中央移动，材料显示本征特性。
8、电子与空穴相遇消失的过程。
9、由浓度梯度引起的扩散运动，在电场的作用下的漂移运动。
10、由两种不同质的半导体材料接触而组成的结，或由两种禁带宽度不同半导体材料组成的结。
《光电检测技术》课件
生物医学
光电检测技术在生物医学领域的 应用包括光谱分析、荧光成像、 激光共聚焦显微镜等，有助于疾 病的诊断和治疗。
工业生产
光电检测技术在工业生产中的应 用包括产品质量检测、生产线自 动化控制等，可以提高生产效率 和产品质量。
光电检测技术的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，光电检测技术 将逐渐实现智能化，能够自动识别和分类
目标，提高检测精度和效率。
微型化
随着微纳加工技术的发展，光电检测器件 将逐渐微型化，能够应用于更广泛的领域
，如生物医疗、环境监测等。
高光谱成像
高光谱成像技术能够获取目标的多光谱信 息，有助于更准确地分析物质成分和状态 ，是光电检测技术的重要发展方向。
多模态融合
将多种光电检测技术进行融合，实现多模 态信息获取和分析，能够提高检测的准确 性和可靠性。
利用光电检测技术快速读取条形码的设备
详细描述
光电式条形码阅读器通过发射光源和接收装置，快速扫描条形码并将光信号转 换成电信号，实现快速、准确地读取条形码信息。广泛应用于超市、图书馆、 物流等领域，提高信息录入效率和准确性。
光电式指纹识别系统
总结词
利用光电检测技术进行指纹识别的系统
详细描述
光电式指纹识别系统通过发射光源和图像传感器，获取指纹的反射光信号，再转换成电信号进行处理。系统能够 实现高精度、高速度的指纹识别，广泛应用于身份认证、门禁控制等领域，提高安全到探测器表面时，光子与材料中的电子相 互作用，使电子从束缚状态跃迁到导带，形成光生电压或电流，从而实现对光 信号的探测。
03
常见的光伏探测器有硅、锗等。
光子探测器
光子探测器是利用光子效应制成的探测器，主要应用于紫外、可见和近红外波段的探测。
光电检测技术
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光电检测系统
光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为 基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、 反射、散射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通 过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。
由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息， 再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理， 最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量。
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光电检测系统各部分的功能：
（1）光源和照明光学系统：
考虑光源的辐射功率、光谱范围、发光空间 分布；
发出的光作为载波或者被测对象； 照明光学系统的分类
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（2）被测对象及光学变换：
➢ 光学变换：通过光学元件和光学系统把待测量转换为 光参量
➢ 光学系统可以根据不同的光学性质、光学效应，其结 构形式不同
光量：光通量或光强度 光特性：光波的幅值、频率、相位、偏振
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三、光电检测技术的主要内容
光电检测技术的主要内容是通过光学系统把携带被测信 息的非电量信息变换成便于接收的光学信息，然后用 光电探测器将光学信息变换成电量，并进一步经电路 放大、处理等，达到输出的目的。
信息变换技术和电信号处理技术。 信息变换技术：非电量变换成光学量
光电检测技术
Optoelectronics Detection Technology
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课程主要内容
光电检测技术是以半导体、激光、红外、光纤等现代光电子器件
作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐 射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用 信息，再经模、数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出 所需的检测物理量等参数。
光电检测技术
光电检测技术摘要：光电检测技术是一种利用光电效应来检测和测量物体的技术。
本文将介绍光电检测技术的原理和应用领域，探讨光电检测技术的优势和局限，并展望其未来发展方向。
第一部分：光电检测技术的原理1.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到特定材料表面时，产生光电子和电子的释放现象。
光电效应包括光电发射效应和光电吸收效应两种情况。
在光电检测技术中，一般利用光电发射效应来实现光电测量。
1.2 光电检测元件在光电检测技术中，常用的光电检测元件包括光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等。
这些元件能够将光信号转化为电信号，并进行相应的电路处理。
1.3 光电检测技术的基本原理光电检测技术利用光电效应的原理，将光信号转化为电信号，并通过电路处理和分析得到所需的测量结果。
光电检测技术可以实现对光强度、光功率、光频率等参数的测量。
第二部分：光电检测技术的应用领域2.1 工业自动化光电检测技术在工业自动化领域中有广泛的应用。
例如，光电传感器可以用于检测物体的位置、速度和形状等信息，从而实现对生产流程的控制和优化。
2.2 无损检测光电检测技术可以用于无损检测领域，例如对材料的缺陷、组织结构和磨损程度进行检测和分析，从而提高材料的品质和可靠性。
2.3 生物医学在生物医学领域中，光电检测技术可以用于血氧测量、生物分子测量、细胞成像等应用。
例如，光电子学显微镜可以观察和研究微观生物结构。
2.4 环境监测光电检测技术在环境监测领域中被广泛应用。
例如，光电二极管可以用于光强度的测量，从而监测光照强度对环境的影响。
第三部分：光电检测技术的优势和局限3.1 优势光电检测技术具有响应速度快、精度高、可靠性强等优点。
光电检测元件体积小，可放置在狭小的空间中，并能耐受高温和高压等恶劣环境。
3.2 局限光电检测技术在进行远距离测量和透明物体测量时存在一定的局限。
此外，光电检测技术的应用受到光照强度和环境噪声等因素的影响。
第四部分：光电检测技术的未来发展方向随着科技的不断进步，光电检测技术将会在以下几个方面得到进一步发展：4.1 小型化和集成化光电检测元件将趋向于小型化和集成化，以适应小型化和高性能化的设备和系统要求。
什么是光电检测？光电检测技术介绍
什么是光电检测？光电检测技术介绍(-)检测一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。
测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。
在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大〃坏口变化等情况。
这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。
测量有两种方式：即直接测量和间接测量直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。
如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI,通过测量到的电压和电流，计算出功率。
直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。
光电传感器与敏感器的概念传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。
在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。
从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。
能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。
而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。
在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。
这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。
光电检测技术课件第5-6节课
发光电流与温度的关系曲线 温度对PN结的复合发光是有影响的，在偏臵电压不变 的情况下，结温升高到一定程度后，电流将变小，发光亮 度减弱，电流与温度的关系大致如上图所示。
（3）发光二极管的主要特性
5）时间响应 这里说的时间响应，是指发光二极管启亮与熄灭时的时间
延迟。发光二极管的响应时间很短，一般只有几纳秒至几十纳
（3）发光二极管的主要特性
3）光谱特性
几种LED的光谱特性曲线 发光二极管所发出的光不是纯单色光，但是，除了激光外， 它的谱线宽度都比其它光源所发出光的谱线窄。例如，砷化镓 发光二极管的谱线宽度只有25nm。因此，可认为是单色光。 其它发光二极管的光谱特性曲线示于上图。
（3）发光二极管的主要特性
§1.4 光在介质中的传输（4学时） §1.5 常用光学系统（4学时） §1.6 光学变换器件（调制器，4学时） §1.7 半导体基础知识与光电效应（4学时） 第二章 光电转换技术（探测器） §2.1 光电探测器（点，8学时） §2.2 热电探测器（点， 4学时） §2.3 光电成像器件（面， 4学时） 第三章 光电检测电路设计（4学时） 第四章 非相干与相干系统（8学时） 第五章 典型光电检测应用系统（微弱信号检测2 学时，其它2学时） 第六章 现代光谱检测技术（4学时）
上图为不同LED灯具之配光曲线比较，它们分别是Narrow Angle、Parabolic(抛物线型)、Batwing(蝠蝙翅状)三种配光曲 线之灯具。
（4）发光二极管的主要应用
白色LED照明灯
大屏显示器
手电筒
仪器仪表的指示灯
汽车信号灯
交通信号灯
地砖灯
装饰灯、 礼品灯
图5.4 可以卷起来的显示器
（3）发光二极管的主要特性
光电检测技术 考试答案
光电检测技术第一章2.什么是能带,允带,禁带,满带,价带和导带?绝缘体,半导体,导体的能带情况有何不同?答:晶体中电子所能具有的能量范围在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值.能量愈大,线越高,一定能量范围内的许多能级形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带—导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略再外场作用下他们移动所形成的电流。
但是，如果外场很强，束缚电荷挣脱束缚而成为自由电荷，则绝缘体就会被“击穿”而成导体。
6.什么是外光电效应和内光电效应,他们有那些应用答：在光照下，物体向表面以外的空间发射电子的现象称为外光电效应。
物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部运动而不逸出物质的现象称为内光电效应，内光电效应又可分为光电导效应和光伏特效应。
外光电效应可用于制造光电管和光电倍增管。
内光电效应中光电导效应可用于制造光敏电阻、光生伏特效应可用于制造光电二级管、光电池、光电三级管等。
第二章1.光电检测器件中常见的噪声又那些，答：热噪声，散粒噪声，产生-复合噪声，i/f噪声，温度噪声等热噪声，为载流子无规则的热运动造成的噪声。
物理实验技术中的光电测量方法和技巧
物理实验技术中的光电测量方法和技巧光电测量方法和技巧在物理实验技术中起着至关重要的作用。
通过光电测量，我们可以获得光电效应、光谱分析、光电元件性能测试以及物质的电子能带结构等多方面的信息。
本文将介绍几种常见的光电测量方法和技巧，并分析其在实际应用中的一些注意事项。
首先，介绍一种常用的光电测量方法——光电效应实验。
光电效应是指当光照射到某些物质表面时，会产生电子的跃迁，从而产生电流。
这一现象在实验中可以通过测量电流和光强之间的关系来研究。
通常采用的测量方法是通过改变光的强度或波长，然后测量相应的电流变化。
在进行光电效应实验时，有几个需要注意的问题。
首先，实验装置的光源和光电探测器需要保持稳定，以确保实验数据的准确性。
其次，应选择适合实验需求的光电探测器，如光电二极管、光电倍增管等，以获取更准确的实验结果。
此外，还需注意实验过程中的环境温度和湿度等因素对实验结果的影响。
其次，介绍光谱分析中常用的测量方法和技巧。
光谱分析是通过测量光的波长和强度来研究物质的结构和性质的方法。
在实验中，测量光谱可以通过不同的仪器来实现，如分光计、光电倍增管等。
为了获得准确的光谱数据，需要注意以下几点。
首先，实验中应选择合适的光源和光学元件，以保证光的稳定性和光束的质量。
其次，应校准光谱仪，确保其在不同波长范围内的准确性。
此外，还需注意样品的制备和处理，以排除杂质对实验结果的干扰。
另外，光电元件性能的测试也是物理实验中常见的应用场景。
光电元件如光电二极管、光电导晕、光电倍增管等在光电测量中起着关键作用。
对于光电元件的测试，首先需要了解其工作原理和性能参数的要求。
然后，选择适当的测量方法和设备来测试。
例如，可以通过测量光电流、暗电流、响应时间等参数来评估光电元件的性能。
在进行测试时，需要注意外界环境对光电元件的影响，如热效应、磁场干扰等。
此外，还需按照实验要求进行准确的电路设计和信号处理，以保证测试结果的准确性和可靠性。
最后，讨论一下物质的电子能带结构研究中的光电测量方法和技巧。
光电检测技术简介
光电检测技术近几十年来 ,随着电子技术的快速发展 , 各种弱物理量 ( 如弱光、弱电、弱磁、小位移微温差、微电导、微振动等) 的测量有了长足的发展 ,其检测方法大都是通过各种传感器作电量转换 , 使测量对象转换成电量 , 基本方法有: 相干测量法 , 重复信号的时域平均法 , 离散信号的统计平均法及计算机处理法等。
但由于弱信号本身的涨落、传感器本身及测量仪噪声等的影响 , 检测的灵敏度及准确性受到了很大的限制。
近年来 , 各国的科学家们对光声光热技术进行了大量广泛而深入的研究,。
人们通过检测声波及热效应便可对物质的力、热、声、光、磁等各种特性进行分析和研究 ; 并且这种检测几乎适用于所有类型的试样 ,甚至还可以进行试样的亚表面无损检测和成像。
还由此派生出几种光热检测技术 ( 如光热光偏转法、光热光位移法、热透射法、光声喇曼光谱法及光热释电光谱法等 ) 。
这些方法成功地解决了以往用传统方法所不易解决的难题 , 因而广泛地应用于物理、化学生物、医学、化工、环保、材料科学等各个领域 ,成为科学研究中十分重要的检测和分析手段。
尤其是近几年来 , 随着光声光热检测技术的不断发展 ,光声光热效应的含义也不断拓宽 ,光源也由传统的光波 ,电磁波、x射线、微波等扩展到电子束、离子束、同步辐射等 ,探测器也由原来的传声器扩展到压电传感器、热释电探测器及光敏传感器 ,从而适应了不同应用场合的实际需要。
光电检测技术是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接收光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，或进入计算机处理，最终显示输出所需要的检测物理参数检测：通过一定的物理方式，分辨出被测参量并归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或是否存在。
测量：将被测的未知量与同性质的标准量比较，确定被测量对标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。
光电检测系统组成光发射机，光学通道，光接收机。
光电检测技术ppt课件
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本课程的学习内容
光电检测器件的物理基础 光电检测器件的工作原理和特性及
其应用 光电直接和外差检测系统 光纤传感检测技术 光电信号的数据采集与微机接口
精选PPT课件
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第二章 光电检测技术基础
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光的基本性质 辐射与光度学量 半导体基础知识 光电效应
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光电探测器的种类
类型 PN结
非PN结 电子管类
其他类
实例
PN光电二极管（Si,Ge, GaAs) PIN光电二极管（Si） 雪崩光电二极管(Si, Ge) 光电晶体管(Si) 集成光电传感器和光电晶闸管(Si)
光电元件(CdS, CdSe, Se, PbS) 热电元件(PZT, LiTaO3, PbTiO3) 光电管，摄像管，光电倍增管
色敏传感器
固体图象传感器（SI，CCD/MOS/CPD型）
位置检测用元件（PSD）
光电池
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光电检测系统
光电检测技术以现代光电器件为基础，通过对载有 被检测物体信号的光辐射（发射、反射、散射、衍 射、折射、透射等）进行检测，通过光电检测器件 接收光辐射并转换为电信号。
由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息， 再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理， 最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理 量。
在纯净的半导体中掺入一定的杂质，可以显著地控制半 导体的导电性质。
掺入的杂质可以分为施主杂质（磷）和受主杂质（棚）。 施主杂质电离后成为不可移动的带正电的施主离子，同
时向导带提供电子，使半导体成为多数载流子为电子的 n型半导体。 受主杂质电离后成为不可移动的带负电的受主离子，同 时向价带提供空穴，使半导体成为多数载流子为空穴的 p型半导体。
物理实验技术中的光电测量与光谱分析方法
物理实验技术中的光电测量与光谱分析方法引言在物理实验中，光电测量和光谱分析是非常重要的技术手段。
通过光电测量，我们可以获得光学信号的强度、波长等重要参数，从而研究物质的光学性质；而光谱分析则可以帮助我们进一步解析和理解光学现象的本质。
本文将介绍物理实验技术中常用的光电测量方法和光谱分析方法，揭示其在理论与实践中的重要性。
一、光电测量方法1. 光电二极管测量方法光电二极管是最常用的光电传感器之一，其工作原理是光投射到二极管PN结上时，电子会被释放并形成电流。
通过测量电流的大小，我们可以得到光的强度。
此外，光电二极管还可以通过改变材料和PN结的尺寸、结构等来调节其响应的光谱范围，从而满足不同波长光的测量需求。
2. 光电倍增管测量方法光电倍增管是一种能够将光信号放大的装置。
它通过光电效应将入射光转换为电子，然后经过一系列倍增过程将电子数目不断放大，最终输出相应的电流信号。
光电倍增管的放大能力非常强，可以用于测量非常微弱的光信号。
但同时，光电倍增管也对环境条件较为敏感，需要在真空或氮气气氛下操作。
3. 光电探测器阵列测量方法光电探测器阵列是由多个光电二极管或光电倍增管组成的测量系统。
它可以同时测量多个光信号，从而实现对多通道的光学信号的测量。
光电探测器阵列常用于高通量实验或需要对空间分辨率进行测量的实验。
二、光谱分析方法1. 单色仪单色仪是一种用于研究光学现象的常用仪器。
它通过将混合光分解为不同波长的光，然后选择特定波长的光进行测量和研究。
单色仪分为光栅型和晶体型两种，其中光栅型由光栅和入射光学系统组成，而晶体型则使用晶体的衍射原理来实现波长选择。
2. 光谱仪光谱仪广泛应用于物质的光学性质研究和材料的成分分析。
光谱仪可以测量物质对特定波长光的吸收、发射、散射等特性。
根据不同的测量原理和应用需求，光谱仪有分光光度计、紫外可见光谱仪、红外光谱仪等不同类型。
3. 激光频谱分析方法激光频谱分析方法通过分析激光的光谱特性，可以得到激光脉冲的频率、波长、能量等重要参数。
光电探测技术在物理实验中的应用
光电探测技术在物理实验中的应用物理实验是物理学教育中重要的环节，它能够帮助学生巩固并拓展物理学知识，提高物理实验能力，增强科学素养。
其中，光电探测技术是一种重要的实验工具，它在光电效应、相干光学、物态变化等方面都有良好的应用。
本文将从一些物理实验中介绍光电探测技术的应用。
一、光电效应实验光电效应实验是物理学基础中重要的实验内容，它直接证明光的本质是粒子。
光电探测器是光电效应实验中最常用的工具。
它通过吸收高能光子使一些材料从中逸出电子，再通过电子收集器转为电流信号。
这样测量就可以得到电子原动能。
典型的光电效应实验中，我们使用光电管作为探测器，激光管作为信号光源来实验。
二、光的干涉实验在光的干涉实验中，光电仪器也是不可或缺的部分。
例如，在迈克尔逊干涉实验中，我们通过控制一个光程差来观察光的干涉。
在干涉装置中，我们通常使用光电探测器来测量干涉信号的强度和位置。
这种技术可以帮助我们准确地计算出光的波长和速度等参数。
三、光谱技术实验光谱技术实验也是物理实验的一个重要环节。
它可以通过测量物质吸收或发射的特定波长来分析物质成分和结构。
在光谱实验中，光电探测器是一种可靠的光谱分析设备，可以测量单个光子的能量并在每个频率上测量非常微弱的光信号。
四、辐射实验辐射实验中，我们通常使用光电探测器来测量射线、γ射线和X射线等电磁波的能量。
例如，我们可以在辐射波段内使用光电探测器来测量辐射剂量，以确定辐射剂量与生命健康的风险。
另外，我们还可以使用光电探测器来检测辐射源，以确保我们的身体安全以及对环境的保护。
结论光电探测技术在物理实验中具有很高的应用价值，并已经成为物理实验必不可少的工具。
光电探测技术可以帮助我们精确测量各种电磁辐射的能量和波长，探测特定峰位置和强度的信号。
在未来，随着技术的不断发展，光电探测技术也将在更多的物理实验中取得极大的发展和应用。
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和指针转角 之间的定量关系。 无关。它和差动法同样地具有抑
(3) 交替比较法 差动法和比较法使用两个接收器/光检测器，如果两个接收器 的积分灵敏度随时间或温度的变化有差异时，将会影响测量 结果。为了得到更高的精度，利用带有一个光电接收器的双 通道测量系统。在此系统中，两个通道的光通量轮流投射到 光电接收器上，两路信号的转换频率通常是几百赫兹，因此 系统中的光电放大器是交流的。
未装被测样品前调节光屏的位置使系统处于平衡状态（即两通道的输出光 通量相同）；插入被测样品后，移动光屏改变透过率值，使光屏上透过增 大恰好等于被测样品的吸收值，使两通道重新达到平衡，得到所测透过率。 这种反馈通过光屏移动、指针位置、检测器件、差动放大器、伺服电机等 进行控制。
标准样品透过直读法在实际应用中受到限制。
(2) 指零法-提高单通道系统测量精度 指零测量法可以消除由于辐射光通量，光检测器和放大器工 作参数不稳定造成的影响，提高单通道系统的测量精度。
有偏光性质的 被测样品
被测偏振面转角
透光率
光电器件灵敏度
测量电表输出转角
偏振器组合相对 转角 对 于透光率 转换因子 的
光通量的幅度测量法适合于检测直流或缓慢变化的光信号， 在光度测量中有广泛的应用。 1. 单通道测量系统 辐射源 (1) 直读法
入射光 通量 透过样品并为 光电检测器件 接收的光通量
放大器增益
转角示值 （电表示数）
样品透过率 （待测量）
检测器电 流灵敏度
电表传递系数
由辐射源产生的光辐射通量 经过置于光路上的被测样品的部分吸收或散 射，出射到光电接收器的光敏面上。利用光电转换和信号放大器可以测量 出载有信息的光通量 ，最后由指示电表显示记录下被测量的结果。
带有一个光电接收器的双通道系统
综上，光通量的幅度测量方法适合于检测直流或缓 慢变化的光信号，在光度测量中有广泛应用。 对于复杂的高精度的测量，多采用单个接收器的双 通道系统。而在要求一般的场合，则常采用两个接 收器的双通道系统，或指零法单通道系统。
2. 双通道测量系统
单通道测量的主要缺点是入射光通量的波动会直接影响测量 结果，采用具有两个光学通道的测量方法将克服这一缺点。
基准通道
标准样品 光检测器
光辐射源
测量通道
光检测器 待测样品
放大器
差动法双通道测量系统
图中，光辐射源1借助于反射镜和透镜分别沿着基准通道I和测量通道II并 行传送。在基准通道I的光路中放置具有固定透过率的标准样品2，通过 光检测器5监视入射光通量 的变化。在测量通道II中放置被测样品4，透 过被测样品的光通量 经光检测器6后在放大器7中和基准通道的参考信 号相比较，通过不同形式的比较处理，最终得到测量结果。
光通量不随时间变化； 光通量随时间缓慢变化； 光通量随时间周期性变化：可用信号的振幅（振幅型）、频率 （频率型）和相位（相位型）来表征，直流的或变化缓慢的信 号采用振幅测量法，而时间脉冲信号多采用频率或相位测量法。
了解和掌握光通量的一般测量方法，对于光电检测系 统的分析和设计是最基本的知识。
一、光通量的幅度测量
直读法系统的测量值可表示为：
(9-1)
可见，被测值 和电表示值 之间存在一一对应关系， 可借以确定被测的 值。但实际上 值不是完全不 变的：
入射光通量 与照明状态有关，存在长期工作的不稳定性和 不重复性； 比例因子 的波动，也会直接造成测量示值的偏差； 定标过程中存在偏差，也会影响测量结果。
第一节 时变光信号的直接检测
光信号的直接检测，就是光通量的测量：光学信号有 各种不同的变化形式，一般光电系统所处理的输入信 号是辐射光通量的变化。即信号处理的直接对象都是 光通量，即便是光强随空间变化的成像测量，归根结 底也可以变换为光通量的随时间变化。 光通量随时间变化有三种类型：
标准通道
可变透过率
被测样品透过率
差动放大器的 失调信号（平 衡时为零）
指针转角
光电接收 器灵敏度
测量通道
差动法系统的测量值可表示为： (9-7) (9-8)
式(9-7)表示了在两通道平衡时被测透过率与指针位置对应关 系。由此可见，比例因子 与入射光通量无关，从而减小了 光辐射源的不稳定对测量误差的影响，双通道的这种补偿作 用，是由于它的入射光通量是以同样的效果影响两个通道， 而它们的差值在准确平衡的条件下接近于零，因而对测量结 果没有影响。
入射光通量 检偏器的读出转角
放大器增益
以测量偏振物质偏振面转角为例，其系统中布置起偏器和检 偏器。利用检偏器可测由被测样品引起的偏振面的转角。
指零法系统的测量值可表示为：
(9-3)
无试样的标准状态下，即 时，调整 加入试样，调整 使 再次为零，此时由 有： (9-4)
，使
。
式(9-4)表明：在指示电表指零状态下，检偏器的转角示值 ， 就代表了被测偏振面的旋转角。这种方法是通过指零将被测 量( )和已知量( )进行比较测量。它的测量精度取决于读数 装置的精度和指零装置的零位漂移。光通量的不稳定性对误 差影响不大，因为系统的读数是在零光通量的情况下进行的。
光电检测技术
第六章 光电信号 的变换和检测技术
2015年11月
为了便于信号的形成、传送、检测和处理，在 光电检测系统中通常要使用一些光电信号的变 换技术。这些变换技术和方法，常常单独地或 若干组合地应用于各种不同目的的光电仪器和 系统中。 本章根据光电信号的时空特点，介绍随时间变 化的光电信号和随空间变化的光电信号的变换 和检测的技术。
(2) 比较法 不采用差动放大器接收而用比较测量法也可以得到同样的补 偿效果。其中，光电接收器采用组成电桥的光敏电阻（参考 用光敏电阻 接于基准通道，测量用光敏电阻 接于测量通 道，电路平衡时， ）。 比较法系统的测量值可表示为： (9-10)
(9-11)
式(9-10)表明了被测透过率 比例因子 与入射光通量 制共模扰动的作用。
双通道系统不仅能完全消除入射光辐射的起伏影响，而且可 在一定程度上消除杂光引起的不稳定性，是光通量幅度测量 中常用的方法。一般采用差动法、比较法和交替比较法。 (1) 差动法 光检测器
标准样品
基准通道
光辐射源
光屏（透过 待测样品 率可变） 光检测器
放大器
测量通道
指针机构
伺服电机（接放大器输出电压）