光电检测常用光源及其参数
光电检测常用光源及其参数
光电检测常用光源及其参数白光灯是最常见的光源之一，也是光电检测中应用最广泛的光源之一、白光灯是通过电弧激发种类繁多的气体发出的多种颜色的光线叠加而成，可以提供连续的、宽带的光谱。
白光灯的参数主要包括亮度、颜色温度、光强和发光时间。
亮度是指白光灯的辐射强度，通常用流明（lm）来表示。
亮度决定了光源的明亮程度，对于光电检测来说，选择适当的亮度能够提高信号的强度，从而提高检测的精度和可靠性。
颜色温度是指白光灯的色彩，常用单位是开尔文（K）。
颜色温度越高，色彩越接近蓝色；颜色温度越低，色彩越接近橙色。
在光电检测中，不同的应用场景对颜色温度有不同的要求。
例如，工业检测一般要求颜色温度较高，而照明应用一般要求颜色温度较低。
光强是指白光灯的辐射强度，通常用瓦特/平方米（W/m²）来表示。
光强主要影响光电传感器的接收性能，太弱的光强可能导致传感器无法正常工作，而太强的光强可能导致传感器过载。
发光时间是指白光灯发出的光线的持续时间。
不同的应用场景对发光时间有不同的要求，一些高速光电检测系统可能需要毫秒级的发光时间，而一些低速光电检测系统可能需要秒级的发光时间。
激光器是一种具有高单色性、方向性和强光束的光源，其主要参数包括激光波长、功率和光束质量。
激光波长是指激光器发出的光线的波长，激光器可以发射单色、窄带宽的光线。
不同的激光波长对应不同的应用场景，例如红光激光器常用于定位和测距，绿光激光器常用于光电吸附检测。
功率是指激光器发出的光线的功率，通常用瓦特（W）来表示。
功率决定了激光器的亮度和穿透力，对于光电检测来说，选择适当的功率能够提高信号的强度，从而提高检测的灵敏度和稳定性。
光束质量是指激光器发出的光线的质量，主要通过光束发散角、准直度和光斑质量等参数来评估。
光束质量决定了激光光束的聚焦能力和传输效率，对于光电检测来说，选择具有良好光束质量的激光器能够提高检测的分辨率和可靠性。
发光二极管（LED）是一种利用半导体材料发光的光源，其主要参数包括波长、亮度和可见角度。
光电探测实验报告
实验一光敏电阻特性实验实验原理:光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。
由于半导体在光照的作用下, 电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成为了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻(选配单元)、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计(由用户选配)实验步骤:1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构 ,用遮光罩将光敏电阻彻底掩盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻R 暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。
在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比较分析。
2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图(3)接线，电源可从+2~+8V 间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V 暗和 V 亮则暗电流 L 暗=V 暗/R L,亮电流 L 亮=V 亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。
分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。
图(2)几种光敏电阻的光谱特性3、伏安特性:光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。
按照图(3)分别测得偏压为 2V、4V、6V、8V、10V、12V 时的光电流，并尝试高照射光源的光强，测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。
将所测得的结果填入表格并作出 V/I 曲线。
偏压 2V 4V 6V 8V 10V 12V光电阻 I光电阻 II注意事项:实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。
光源照射时灯胆及灯杯温度均很高，请勿用手触摸，以免烫伤。
实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法，同时也须考虑到环境光照的影响。
《 光电检测技术 》教学大纲
《光电检测技术》教学大纲课程代码：课程中文名：光电检测技术课程英文名：课程类别：专业技术科适用专业：光伏材料应用、光伏发电应用、电子技术等专业课程学时： 48学时课程学分： 3学分一、课程的专业性质、地位和作用（目的）1、性质：必修2、地位：光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新型检测技术，它是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示。
光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一。
3、作用：通过本课程的教学，使学生了解和掌握各种光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用，培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力，培养学生学习的能力和综合运用知识的能力，培养学生理论联系实际的学风和科学态度，提高学生的分析处理实际问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。
二、教学内容、学时分配和教学的基本要求第一章光电检测应用中的基础知识6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0 学时1.1 辐射度学和光度学基本概念1.2 半导体基础知识1.3 基本概念1.4 光电探测器的噪声和特性参数重点:辐射度学和光度学基本概念难点:光电探测器的噪声和特性参数教学要求:本章介绍了光电检测应用中的基础知识，要求学生对基本概念有理解，进而掌握光电探测器的噪声及特性参数第二章光电检测中的常用光源3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时2.1 光源的特性参数2.2 热辐射源2.3 气体放电光源2.4 固体发光光源2.5 激光器重点：光源的特性参数难点：气体、固体发光光源和激光器的工作原理教学要求:本章要求学生掌握各种固体发光的工作原理及其应用第三章结型光电器件 6 学时，理论教学6 学时，实践或其他教学0学时3.1 结型光电器件工作原理3.2 硅光电池3.3 硅光电二极管和硅光电三极管3.4 结型光电器件的放大电路3.5 特殊结型光电二极管3.6 结型光电器件的应用举例——光电耦合器件重点：结型光电器件的工作原理；硅光电池的工作原理及特性；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较难点：结型光电器件的放大电路及应用举例——光电耦合器件教学要求：要求学生掌握硅光电池的工作原理；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较及结型光电器件的放大电路及应用——光电耦合器件第四章光电导器件6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时4.1光敏电阻的工作原理4.2 光敏电阻的主要性能参数4.3 光敏电阻的偏置电路和噪声4.4 光敏电阻的特点和应用重点：光敏电阻的工作原理和特性参数难点：光敏电阻的应用教学要求：要求学生掌握光敏电阻的工作原理及性能参数及光敏电阻的应用第五章真空光电器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时5.1 光电阴极5.2 光电管与光电倍增管5.3 光电倍增管的主要特性参数5.4 光电倍增管的供电和信号输出电路5.5 微通道板光电倍增管5.6 光电倍增管的应用重点：光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数难点：光电倍增管的供电和信号输出电路及应用教学要求：要求学生掌握光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数及实际应用第六章真空成像器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时6.1像管6.2常见像管6.3摄像管6.4光导靶和存储靶6.5摄像管的特性参数6.6摄像管的发展方向重点：像管与摄像管的工作原理难点：光导靶和存储靶的原理及摄像管的特性参数教学要求：要求学生掌握像管与摄像管的工作原理及特性参数第七章固体成像器6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时7.1 电荷耦合器件7.2 电荷耦合器件的分类7.3 CCD摄像机分类7.4 CCD的特性参数7.5 自扫描光电二极管阵列7.6 固体摄像器件的发展现状和应用重点：电荷耦合器件的工作原理；CCD的特性参数难点：自扫描光电二极管阵列教学要求：要求学生掌握CCD固体成像器件的工作原理第八章红外辐射与红外探测器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时8.1 红外辐射的基础知识8.2 红外探测器8.3 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项8.4 红外测温8.5 红外成像8.6 红外无损检测8.7 红外探测技术在军事上的应用重点：红外探测器的工作原理、性能参数及使用中应注意的事项难点：红外探测器的具体应用教学要求：要求学生掌握红外辐射的基础知识，并掌握红外探测器的各种具体应用第九章光导纤维与光纤传感器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时9.1 光导纤维基础知识9.2 光导纤维的应用9.3 光纤传感器的分类及构成9.4 功能型光纤传感器9.5 非功能型光纤传感器重点：光导纤维的基础知识及功能型光纤传感器的工作原理难点：非功能型光纤传感器的工作原理教学要求：要求学生掌握光导纤维的基础知识，并掌握光纤传感器的工作原理第十章太赫兹波的产生与检测3学时其中理论教学 3 学时，实践或其他教学0学时10.1 概述10.2 THz辐射光谱学10.3 THz辐射成像重点：THz辐射成像的原理难点：THz辐射成像的原理教学要求：要求学生掌握THz辐射成像的原理三、各章节教学课时分配表本课程各部分教学内容计划学时数分配如下：四、课程的考核办法和成绩评定：1、考试 2.笔试（闭卷）3.平时成绩比重：平时成绩（包括考勤、作业、答疑、课堂练习、课外实验、等）占30%4.期末成绩比重:卷面考试占70%。
光电检测常用光源
光电检测常用光源调研报告光信092 黄坚保0911030005 前言由于生产技术的发展和对产品质量的保证，对产品进行检测就成了一个必须的环节。
检测技术发展到今天，已经是种类繁多技术全面了。
这里主要是以光电检测为对象进行调研的。
重点词汇光电检测光源LED LD正文在光电检测领域，比较关键的就是光源的选取。
光的产生可以分为电致发光、光致发光、化学发光、热发光、生物发光和阴极射线发光。
常用光源有热辐射光源（如太阳光、白炽灯、卤素灯等）、气体放电光源、金属卤化物灯、电致发光光源（如EL型和TFEL型、半导体发光器件）以及激光光源。
对光源选择的基本要求包括：对光源发光光谱特性的要求，对光源发光强度的要求，对光源稳定性的要求和其他方面的要求。
光源的基本参数有发光效率（单位lm/W），寿命（单位h），光谱功率谱分布，空间光强分布特性，光源光辐射的稳定性以及光源的色温和显色性。
以下是个常用光源的产生原理、特性以及应用一、热辐射光源1、太阳光太阳光是热核聚变辐射产生的光，是复色光，其照度值在不同光谱区不同，紫外光约占6.46%，可见光占46.25%和红外光区占47.29%。
太阳光因为是很好的照明光源，所以它是被动光电测量的主要光源，又是很好的平行光源。
2、白炽灯它靠电能将灯丝加热至白炽而发光，主要的灯丝材料为钨。
钨的蒸发率随温度不同而改变，而使用时间随工作温度升高而变短。
3、卤素灯溴、碘、氯、氟各种卤素都能产生钨的再生循环，就可以使灯的光效和寿命大大增加。
国内生产的主要是碘钨灯和溴钨灯，一般用作一般照明、投影仪照明、放映照明、汽车前灯照明、舞台灯光影视照明等。
二、气体放电光源这类光源是利用气体放电原理来发光的。
将氢、氘、氪等气体或汞、钠、硫等金属蒸汽充入灯内，在电场等能源的激励下，从灯的阴极发射出电子，电子将奔向阳极，由于阴阳极之间充满的气体或金属蒸汽因为激发辐射而发光。
气体放电光源的特点有：1、发光效率高，比白瓷灯高2-10倍；2、结构尺寸较大；3、寿命长，大约为白炽灯的2-啊10倍；4、光色范围宽；5光源的功率稳定性较差由于以上特点，气体放电灯主要用于工程照明，在光电测量中主要用于对光源稳定性要求不太高的强光主动测量场合。
光电检测常用光源及其参数
光电检测技术调研报告光电检测常用光源及其参数班级：光电工程142学号：2014032082**：***2017年3月24日目录摘要 (1)正文 (1)光源的分类 (1)光源的特性参数 (1)辐射效率 (1)发光效率 (1)光谱功率 (1)空间光强分布 (2)光源的颜色 (2)光源的色温 (3)光电检测常用光源 (3)热辐射源 (3)气体放电光源 (3)固体发光光源 (3)激光器 (4)总结 (4)摘要由于生产技术的发展和对产品质量的保证，对产品进行检测就成了一个重要的环节，光电检测则是其中比较常见的手段之一。
在光电检测中，光源的选择当然是关键的一个环节。
选取光源，则必须了解和熟悉其参数，才能选出好的、适合的光源。
可以说，光源的选择是光电检测中至关重要的一环。
正文光源的分类光源是能产生光辐射的辐射源。
天然光源是自然界中存在的，恒星（太阳）等；人造光源是人为将各种形式的能量（热能、电能、化学能）转化成光辐射的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。
在光电检测系统中，电光源是最常用的光源。
按照光波在时间、空间上的相位特征可分为相干光源和非相干光源；按照发光机理可以分为热辐射光源、气体发光光源、固体发光光源和激光器光源。
光源的特性参数辐射效率在给定λ1~λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比。
发光效率某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比。
光谱功率分布四种情况在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。
在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富的光源。
对于彩色摄像用光源，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等。
在紫外分光光度计中，通常使用氘灯、汞氙灯等紫外辐射较强的光源。
空间光强分布常用发光强度矢量和发光强度曲线来描述光源的这种空间光强分布特性。
在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发光强度矢量；将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度分布曲线，也称配光曲线。
光电检测实验报告光电二极管
光电检测实验报告光电二极管
与实验报告有关
一、实验目的
本实验旨在探究光电二极管的基本特性，了解不同参数对光电二极管
的作用原理。
二、实验原理
光电二极管是一种特殊的半导体器件，由一个P半导体和一个N半导
体组成。
其结构类似于普通的二极管，它是由一块金属片和一块硅片组成的。
金属片在表面覆盖着一层半导体材料层，而硅片则覆盖着一层P沟槽，形成一个PN结构，这就是光电二极管的基本结构。
当光电二极管接受到
外部光照时，在P层和N层之间就会产生电子-空穴对，并促使电子向N
层移动，从而在P层和N层之间构成一个电流，也就是由光引起的电流。
三、实验设备
1、光源：LED灯泡；
2、示波器：用于测量光电二极管的输出电流与电压；
3、电源：用于给光电二极管提供电势；
4、电阻：用于限制光电二极管的输出电流；
5、光电二极管：本次实验使用的是JH-PJN22；
6、多用表：用于测量电流、电压。
四、实验步骤
1、用多用表测量光电二极管JH-PJN22的参数，测量其正向电压和正向电流与LED照射强度的关系；
2、设置由电源、电阻和光电二极管组成的电路，并使用示波器测量输出电流和电压；。
光电探测器的性能与参数
依照这一判据，定义探测器的通量阈Pth为
02
06
04
01
03
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01
05
03
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探测器的噪声功率N ∝Δf，所以
01
于是由D的定义知
02
另一方面，探测器的噪声功率N∝ A
03
所以
04
又有
05
把两种因素一并考虑，
定义
称为归一化探测度。
这时就可以说：D*大的探测器其探测能力一定好。 考虑到光谱的响应特性，一般给出D*值时注明响应波长λ、光辐射调制频率f及测量带宽Δf，即D*(λ, f ,Δf )。
以u，P，λ为参变量，i＝F（f）的关系称为光电频率特性，相应的曲线称为频率特性曲线。 同样，i=F (P)及曲线称为光电特性曲线。 i＝F (λ)及其曲线称为光谱特性曲线。 而i＝F (u)及其曲线称为伏安特性曲线。 当这些曲线给出时，灵敏度R的值就可以从曲线中求出，而且还可以利用这些曲线，尤其是伏安特性曲线来设计探测器的使用电路。
知识延伸
了解半导体光电探测器的发展及应用。
半导体光电探测器由于体积小，重量轻，响应速度快，灵敏度高，易于与其它半导体器件集成，是光源的最理想探测器，可广泛用于光通信、信号处理、传感系统和测量系统。最近几年，由于超高速光通信、信号处理、测量和传感系统的需要，需要超高速高灵敏度的半导体光电探测器。为此，发展了谐振腔增强型（RCE）光电探测器、金属半导体-金属行波光电探测器，以及分离吸收梯度电荷和信增（SAGCM）雪崩光电探测器（APD）等。
探测器件
热电探测元件
光子探测元件
气体光电探测元件
外光电效应
内光电效应
非放大型
光电检测中常用光源简介
在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的 辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比，称 为该辐射源在给定光谱范围内的辐射效率
光源的光通量与 产生光Байду номын сангаас量所需的 电功率之比，是光
源的发光效率
e
e P
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e()d
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光电检测中的常v用光 P源v简介Km3788 00eP ()V()d
黑体模拟器 的结构：
目前的黑体模拟器最高工作温度为3000K，而实 际应用的大多是在20光0电0检K测中以的常下用光。源简介
3.白炽灯 白炽灯是光电测量中最常用的光源之一。白炽
灯发射的是连续光谱，在可见光谱段中部和黑体辐 射曲线相差约0.5％，在整个光谱段内和黑体辐射曲 线平均相差2％。
发光特性稳定,寿命长,使用和量值复现方便,因 而也可用作各种辐射度量和光度量的标准光源。
选择光源: 应综合考虑光源的强度、稳定性和 光谱特性等性能。 光电检测中的常用光源简介
§2.2 热辐射源
MeB(T)T4
根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律知，物体只要其温度 大于绝对零度，就会向外界辐射能量，其辐射特性 与温度的四次方有关。
物体由于温度较高而向周围温度较低环境发射 能量的形式称为热辐射，这种物体称为热辐射源
选择光源：光谱功率分布应由测量对象的要求 来决定。
对目视光学系统:一般采用可见区光谱辐射比较 丰富的光源。
对彩色摄影:采用类似于日光色的光源，如卤钨 灯、氙灯等。
在紫外分光光度计中，通常使用氘灯、汞氙灯 等紫外辐射较强的光光电源检测。中的常用光源简介
2.1.3 空间光强分布
在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量， 矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发 光强度矢量。
光电检测郭培源课件
激光器的特性参数
功率（平均／峰值），能量 波长，频率，线宽 脉冲宽度，重复频率 光斑直径，发散角，Ｍ－平方因子 模式，波长可调谐性 稳定性（波长／频率／功率／能量／方向
等）Hale Waihona Puke 寿命，光电效率光电检测郭培源
激光器的类型
气体、固体、半导体激光器 紫外、可见和红外激光器 连续、准连续和脉冲激光器 单频、单模激光器 可调谐激光器 超短脉冲激光器
光电检测郭培源
气体激光器
光束质量好，线宽窄， 相干性好，谱线丰富。
效率低，能耗高，寿 命较短，体积大。
原子（氦－氖）激光 器，离子（氩，氪， 金属蒸汽）激光器， 分子（CO2,CO,准分子) 激光器。
He-Ne激光器的基本结构形式
光电检测郭培源
氦氖激光器
氦氖激光器是一种原子气体激光器，工作物质 由氦气和氖气组成。
光电检测郭培源
红宝石激光器工作原理
5. 单色、单相柱状光线通过半反射镜射出红宝石棒，形成激光！
光电检测郭培源
固体激光实验装置 光电检测郭培源
微 型 固 体 激 光光电检测器郭培源（学生研发）
半导体激光器
工作物质是半导体材料，PN结就是激活物质。 体积小，质量轻、效率高，能耗低，寿命长，
稳定可靠； 线宽较宽，波长可调谐，能产生超短脉冲，直
在工业检测、电信号的传送处理和计算机系统 中，常用继电器、脉冲变压器或复杂的电路来 实现输入端、输出端装置于主机之间的隔离、 开关、匹配、抗干扰等功能。 继电器动作慢、有触点工作不可靠；变压器体 积大、频率窄，所以它们都不是理想的部件。 随着光电技术的发展，70年代以后出现了一种 新的功能器件——光电耦合器。
4、相干性 由于激光器的发光过程是受激辐射，单色性好，发射较
第二章 光电检测中的常用光源
2．3． 1 脉冲灯 这种灯的特点是在极短的时间内发出很强的光辐射，其结构和工作电路原理如图 2− 8 所示。直流电源 电压 U0 经充电电阻 R，使储能电容 C 充电到工作电压 Uc。Uc 一般低于脉冲灯的自击穿电压 Us，而高于灯 的着火电压 U Z。脉冲灯的灯管外绕有触发丝。工作时在触发丝上施加高的脉冲电压，使灯管内产生电离火 花线，火花线大大减小了灯的内阻，使灯“着火” 。电容 C 中储存的大量能量可在极短的时间内通过脉冲 灯，产生极强的闪光。除激光器外，脉冲灯是最亮的光源。
2．2． 3 白炽灯 白炽灯是光电测量中最常用的光源之一。白炽灯发射的是连续光谱，在可见光谱段中部和黑体辐射曲 线相差约 0.5％，而在整个光谱段内和黑体辐射曲线平均相差 2％。此外，它的发光特性稳定，寿命长，使 用和量值复现方便，因而也广泛用作各种辐射度量和光度量的标准光源。 白炽灯有真空钨丝白炽灯、充气钨丝白炽灯和卤钨灯等，光辐射由钨丝通电加热发出。真空钨丝白炽 灯的工作温度为 2 300～ 2 800 K，发光效率约 10 lm／ w。钨的熔点约为 3680 K，进一步增加白炽灯的工作 温度会导致钨的蒸发率急剧上升，从而使寿命骤减。 充气钨丝白炽灯，由于在灯泡中充人和钨不发生化学反应的氩、氮等惰性气体，使由灯丝蒸发出来的 钨原子在和惰性气体原子碰撞时，部分钨原子能返回灯丝。这样可以有效地抑制钨的蒸发，从而使白炽灯 的工作温度可以提高到 2 700~3 000 K，相应的发光效率提 高到 17 lm／ W。 如果在灯泡内充人卤钨循环剂(如氯化碘、溴化硼等)， 在一定温度下可以形成卤钨循环， 即蒸发的钨和玻璃壳附近 的卤素合成卤钨化合物， 而该卤钨化合物扩散到温度较高的 灯丝周围时，又分解成卤素和钨。这样，钨就重新沉积在灯 丝上， 而卤素被扩散到温度较低的灯泡壁区域再继续与钨化 合。这一过程称为钨的再生循环，如图 2− 7 所示。卤钨循 环进一步提高了灯的寿命。灯的色温可达 3 200 K，发光效 率也相应提高到 30 lm／W。
光电仪器设计
光电仪器设计光电仪器设计光电仪器是一种以光电技术为基础，用于测量或控制光辐射或光反射的仪器。
光电仪器广泛应用于照度测量、光谱测量、颜色测量、显微镜成像、光通信、光电显示、激光测量等许多领域。
因此，光电仪器设计的关键在于确定测量所需的光学参数，选择合适的光电器件和电子器件，以及设计简单、易用的接口和控制系统。
以光照度计为例，介绍一下光电仪器的设计方法。
1. 光学参数光照度计用于测量光照强度，其测量范围从几个流明到几千流明都有。
在确定光学参数时，需要考虑光照度的范围、测试距离、光学滤波器的波长范围等因素。
光照度的范围可以决定使用什么光电器件，例如在较小的光照度下，可以使用光敏二极管或光电二极管。
而在更广泛的光照度下，则需要使用更灵敏的光电倍增管或光电管。
测试距离也是一个重要的考虑因素，因为与距离的平方成反比的光强损失会影响测量结果。
因此，需要根据之前测量的数据和实际需要，设计适当的光路。
光学滤波器的波长范围通常取决于应用的需要。
例如，用于生物医学研究的照度计需要测量蓝光的光照度，因此需要使用蓝光滤波器。
2. 光电器件和电子器件选择合适的光电器件和电子器件是光电仪器设计的关键。
通常用于照度测量的光电器件主要有光敏电阻、光敏二极管、光敏二极管数组、光电二极管、光电倍增管等。
光敏电阻的价格低廉，但精度较差，而光电倍增管价格昂贵，但灵敏度高，精度好。
电子器件包括运算放大器、模数转换器、数字信号处理器等。
运算放大器用于信号放大，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，数字信号处理器用于数据处理、存储和显示。
3. 接口和控制系统接口和控制系统是光电仪器使用的核心。
接口可以分为用户接口和控制接口两种。
用户接口是与用户进行交互的部分，包括一些操作按钮、显示器等；控制接口是与控制器相连的部分，包括数据传输、通信协议等。
控制系统是光电仪器的核心，负责传输、处理和显示数据。
控制系统包括软件和硬件两个部分。
软件包括芯片、驱动程序、FPGA等，用于数据处理和存储。
led 光电检测参数
led 光电检测参数LED光电检测参数LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为光能的半导体器件。
在光电检测中，LED被广泛应用于光源和光电传感器。
LED光电检测参数是指对LED光源和光电传感器进行评估和测试的一系列参数。
本文将介绍LED光电检测中常见的参数以及其作用。
一、LED光源参数1. 光通量（Luminous Flux）光通量是指LED光源释放的总光功率，单位为流明（lm）。
光通量反映了LED光源的亮度。
通常情况下，光通量越大，LED光源的亮度越高。
2. 光照度（Illuminance）光照度是指单位面积上接收到的光通量，单位为勒克斯（Lux，lx）。
光照度与光源的光通量和距离有关，通常情况下，光照度越高，表示光源的亮度越高。
3. 发光效率（Luminous Efficacy）发光效率是指LED光源单位功率下产生的光通量，单位为流明/瓦（lm/W）。
发光效率越高，表示LED光源具有更高的能量利用率。
4. 色温（Color Temperature）色温是指LED光源的光谱分布，用来描述光的颜色，单位为开尔文（Kelvin，K）。
色温越高，光源呈现的颜色越接近蓝色；色温越低，光源呈现的颜色越接近黄色。
5. 显色指数（Color Rendering Index）显色指数是指LED光源对物体颜色的还原能力。
显色指数的取值范围为0-100，数值越高表示光源的还原能力越好。
二、光电传感器参数1. 光敏电阻（Photoresistor）参数光敏电阻是一种根据光照强度变化而改变电阻值的元件。
常用参数包括光照强度范围、光敏电阻的阻值范围、光敏电阻的响应时间等。
2. 光电二极管（Photodiode）参数光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
常用参数包括光电二极管的光谱响应范围、光电二极管的灵敏度、光电二极管的响应时间等。
3. 光电三极管（Phototransistor）参数光电三极管是一种能够将光信号转化为电信号的放大器件。
光电检测技术常用器件及应用
3、数字、文字以及图像显示
七段式数码管 14划字码管 文字显示器的内部接线
4、显示器
彩色大面积显示设备，如电子商标及大屏幕显示
LCD
LCD 液晶屏是 Liquid Crystal Display 的简称， LCD 的构造是在 两片平行的玻璃 当中放置液态的 晶体，两片玻璃 中间有许多垂直 和水平的细小电 线，透过通电与 否来控制杆状水 晶分子改变方向， 将光线折射出来 产生画面。
发光二极管的发光机理
发光二极管 （即LED）是一种 注入电致发光器件， 它由P型和 N型半 导体组合而成。其 发光机理常分为PN 结注入发光与异质 结注入发光两种。
1. PN结注入发光
1、制作半导体发光二极管的材料是掺杂的，热平 衡状态下的N区很多自由电子，P区有很多多空穴。 2、当加以正向电压时，N区导带中的电子可越过PN 结的势垒进入P区。P区的空穴也向N区扩散 3、于是电子与空穴有机会相遇，复合发光。由于 空穴迁移率低于自由电子，则复合发光主要发生在 p区。 光的颜色（波长）决定于材料禁带宽度Eg，光的强 弱与电流有关
4. 寿命
发光二极管的寿命定义为亮度降低到原有亮 度一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很 长，在电流密度小于lA/cm2时，一般可达106h， 最长可达109h。随着工作时间的加长，亮度下降 的现象叫老化。电流密度大，老化快。
LED特点
1、 LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角较大。 2、 LED的发光颜色丰富，通过选用不同的材料，可以实 现各种发光颜色。如采用GaP:ZnO或GaAaP材料的红色 LED，GaAaP材料的橙色、黄色LED，以及GaN蓝色LED 等。 3、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即 使在日光下，由LED发出的光也能视认。 4、LED的单元体积小。再加上低电压、低电流驱动的特 点，可作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的 使用。 5、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场 地面的信号光源，是一个新的应用领域。
光电系统的常用光源.
作仪器白光源.
1.3 气体放电光源
基 泡壳：用玻璃或石英等材料制造；
本 电极：阴极、阳极或不区分（交流灯）
结 泡壳内充入发光用的气体：金属蒸汽、
构
金属化合物蒸汽、惰性气体
发光机理：气体放电。
气体放电光源的特点：
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波 动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满 足：
(1)、 Eh2h ； (2)、m Eh,
c2 c2
(3)、P h
光子具有运动质量静 ，止 但质量为零；
电磁波谱与光辐射
EdS
qi
s
0
sBdS0
E dldm
L
dt
变化的磁场产生电 场
L B dl0 0dd e t
变化的电场产生磁场
一切能产生光辐射的辐射源都称为光源
电磁波谱
➢ 天然光源 ➢ 人造光源
按照发光机理， 光源的分类：
需要了解
热辐射光源
气体放电光源
太阳、黑体辐射器 白炽灯、卤钨灯
汞灯
钠灯 金属卤化物灯
各类光源 的发光机 理、重要
光源
特性、适
用场合， 以便正确 选用光源。
激光器
科学制作的小孔 空腔结构，可以 很好地实现绝对 黑体的辐射功能。
太阳的光谱分布
常用作标准光源， 最高工作温度是 3000K。
2.白炽灯与卤钨灯 灰体 钨丝做灯丝
白炽灯
玻璃泡壳;色温约2800K,辐射光谱约0.4～3μm。 可见光占6～12%，用于照明； 加红外滤光片可作为近红外光源。
卤钨灯
LED器件常用光电参数及检测原理技术上
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LED相对光谱能量分布
发光二极管的相对光谱能量分布P(λ)表示在发光二 极管的光辐射波长范围内，各个波长的辐射能量 分布情况，通常在实际场合中用相对光谱能量分 布来表示。
一般而言，LED发出的光辐射，往往由许多不同波 长的光所组成，而且不同波长的光在其中所占的 比例也不同。LED辐射能量随着波长变化而不同， 绘成一条分布曲线——相对光谱能量分布曲线。 当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等 相关色度学参数亦随之而定。
LED峰值波长是相对光谱能量分布曲线上，光辐射 最强处对应的波长。
光谱半波宽Δλ定义为相对光谱能量分布曲线上， 两个半极大值强度处对应的波长差它标志着光谱 纯度，光谱宽度窄意味着单色性好，LED的发光光 谱的半宽度一般为20－50nm。
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LED的峰值波长和光谱半波宽
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5.光谱半波宽Δλ(Full Width Half Maximum，FWHM)：峰 值发射波长的辐射功率的1/2所对应两波长的间隔。
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光通量
在辐射度学上，LED辐射通量ΦE用来衡量发 光二极管在单位时间内发射的总的电磁功 率，单位是W(瓦)。它通常表示LED在空间 4π度范围内，每秒钟所发出的功率。 LED光源发射的辐射通量中能引起人眼视觉 的那部分，称为光通量ΦV，单位是流明 (lm)，它是LED光源向整个空间在单位时间 内发射的能引起人眼视觉的辐射通量。
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光通量
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光通量
积分球的工作原理
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光通量
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分布式光度计的工作原理
光电检测常用光源及其参数
光电检测常用光源及其参数光电检测是一种通过电子元件接收和转换光信号的技术，广泛应用于光电传感器、光电探测器和光电开关等设备中。
在光电检测中，光源是至关重要的一个组成部分，它的参数直接影响到光电检测的灵敏度、精度和可靠性。
下面将介绍几种常用的光源及其参数。
首先是白光源。
白光是由各种波长的光混合而成的，可以覆盖整个可见光谱范围。
白光源经常用于需检测多个波长范围内的光强分布的应用中。
白光源的参数常常包括辐射功率、波长范围、颜色温度等。
其次是激光器。
激光器是一种集中的、高度定向的光源，其特点是具有高纯度、高亮度、单色性好和方向性强等特点。
激光器在光电检测领域被广泛应用于精密测量、精确标定和高速通信等领域。
激光器的参数常常包括激光功率、波长、调制方式等。
第三是发光二极管（LED）。
LED是一种半导体器件，具有低功耗、寿命长和响应速度快等优点，被广泛应用于光电检测中。
LED的参数常常包括光强度、发光角度、波长等。
此外，还有氙灯、汞灯、钠灯等光源也常常在光电检测中使用。
这些光源具有不同的特点和应用领域。
例如，氙灯主要用于高速摄像和光谱分析等领域，汞灯主要用于荧光物质激发和光谱分析等领域，钠灯主要用于路灯和照明等领域。
总结起来，光电检测常用的光源包括白光源、激光器、LED、氙灯、汞灯和钠灯等。
这些光源具有不同的参数，例如辐射功率、波长范围、颜色温度、激光功率、发光角度、光强度等。
根据不同的应用需求，选择合适的光源是光电检测的关键。
高中物理选修2-3光源
(e)场致发光光源的使用过程中亮度会 下降,这种现象较老化.老化曲线主要部 分可用下列经验公式表示:
L=L0/(1+t/t0) (f)与其他光源相比,有其独特的特点:固 体化,平板化,占地小，易于安装，面积 与形状基本不受限制.
(g)主要用途:特殊照明;数字符号显示; 模拟显示;矩阵显示;象转换及象增强器
黑体模拟器图
(3)白炽灯
白炽灯在可见光谱中段和黑体辐射曲线 相差0.5%,而在整个光谱段内和黑体辐射曲 线平均相差2%
白炽灯有真空钨丝白炽灯,充气钨丝白炽 灯,卤钨灯等
白炽灯的光参数 （光通量φ ，光 效η ）,电参数 （灯电压V，电流 I，功率P，电阻R） 和寿命之间的关 系曲线如图：
对一定的白炽灯,当灯的工作电压升高时会导 致灯的工作电流和功率p增大,灯丝工作温度升高, 发光效率η和光通量Φ增加,而灯的寿命下降,实际 应用中可适当降低灯电压,从而有效延长寿命
气压正常辉光放电灯,其阴极由金属元素或其 他合金制成交心圆柱型,圆环形阳极是用吸气 性能很好的锆材料制成的.空心阴极放电的电 流密度比正常辉光放电时高10倍以上.而阴极 位降比正常辉光放电时低100v左右.正常辉光 放电时因放电电流小,主要是辐射工作气体的 原子谱线;而在空心阴极放电时,放电正离子在 很高的阴极位降区被加速轰击阴极,使阴极金 属被溅散,被溅散出来的阴极金属原子蒸汽,在 空心阴极灯中被激发,辐射出该金属的原子特 征谱线
(1) 太阳 (2) 黑体模拟器 (3) 白炽灯
(1)太阳
太阳可视为直径很大的光球,由地球看太 阳,太阳的张角为0.533°,大气层外的太阳 光谱能量分布相当于5900K左右的黑体辐射, 太阳对地球的辐照度值在不同的光谱区所 占地百分比不同:紫外区(﹤0.384μm)为6.46, 可见区(0.38~0.78 μm)占46.25,红外区 (﹥0.78μm)占47.29
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光电检测技术调研报告
光电检测常用光源及其参数
班级：光电工程142
学号：2014032082
：王和远
2017年3月24日
目录
摘要 (1)
正文 (1)
光源的分类 (1)
光源的特性参数 (1)
辐射效率 (1)
发光效率 (1)
光谱功率 (1)
空间光强分布 (2)
光源的颜色 (2)
光源的色温 (3)
光电检测常用光源 (3)
热辐射源 (3)
气体放电光源 (3)
固体发光光源 (3)
激光器 (4)
总结 (4)
摘要
由于生产技术的发展和对产品质量的保证，对产品进行检测就成了一个重要的环节，光电检测则是其中比较常见的手段之一。
在光电检测中，光源的选择当然是关键的一个环节。
选取光源，则必须了解和熟悉其参数，才能选出好的、适合的光源。
可以说，光源的选择是光电检测中至关重要的一环。
正文
光源的分类
光源是能产生光辐射的辐射源。
天然光源是自然界中存在的，恒星（太阳）等；人造光源是人为将各种形式的能量（热能、电能、化学能）转化成光辐射的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。
在光电检测系统中，电光源是最常用的光源。
按照光波在时间、空间上的相位特征可分为相干光源和非相干光源；按照发光机理可以分为热辐射光源、气体发光光源、固体发光光源和激光器光源。
光源的特性参数
辐射效率
在给定波长围，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比。
发光效率
某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比。
光谱功率
分布四种情况
在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。
在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富的光源。
对于彩色摄像用光源，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等。
在紫外分光光度计中，通常使用氘灯、汞氙灯等紫外辐射较强的光源。
空间光强分布
常用发光强度矢量和发光强度曲线来描述光源的这种空间光强分布特性。
在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发光强度矢量；将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度分布曲线，也称配光曲线。
光源的颜色
包含了色表和显色性两方面的含义。
用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表；当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色（也就是物体反射光在人眼产生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。
光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性，通常叫做显色指数（Ra）。
显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色的关系。
Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小的则表明被测光
源颜色的显色性越好。
（红、黑、黄、粉红、绿、蓝、紫、棕色）
光源的色温
黑体的温度与它的辐射特性是一一对应的，从光源的颜色与温度的这种关系，引出了颜色温度的概念，简称色温。
一般光源的色温，经常用色温、相关色温和分布温度表示。
如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该幅射的色温；若一个光源的颜色与任何温度下的黑体辐射的颜色都不相同，这时的光源用相关色温表示，在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为这个光源的相关色温；辐射源在某一波长围辐射的相对光谱功率分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那么该黑体的温度称为这个辐射源的分布温度。
光电检测常用光源
热辐射源
物体由于温度升高而向周围温度较低环境发射能量的形式称为热辐射，这种物体称为热辐射源。
如太阳、黑体模拟器、白炽灯等。
气体放电光源
在灯中充入发光用的气体，这些气体的原子在电场作用下电离出电子和离子。
当离子向阴极、电子向阳极运动时，从电场中得到加速，在它们与气体原子或分子高速碰撞时会激励出新的电子和离子。
在碰撞过程中有些电子会跃迁到高能级，引起原子的激发。
受激原子回到低能级时就会发射出相应的辐射，这样的发光机制被称为气体放电原理。
利用气体放电原理制成的光源称为气体放电光源。
气体放电光源的特点：发光效率高、耐震、抗冲击、寿命长、光色适应性好。
常用的有脉冲灯、原子光谱灯、汞灯等。
固体发光光源
固体发光光源又称为平板发光器件，也称平板显示器。
按发光类型分为主动发光型（媒质自己发光）和被动发光型（靠媒质调制外部光源实现信息显示）。
按媒质和工作原理分为液晶显示（LCD）、等离子体显示（PDP）、电致发光显示（ECD）、电泳发光显示（EPD）。
场致发光：固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象，也称电致发光，有粉末场致发光源、薄膜场致发光源、结型场致发光源（二极管）三种形态
发光二极管（LED）：少数载流子在PN结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源。
属于低电压小电流器件，在室温下即可得到足够的亮度，发光响应速度快、性能稳定、
寿命长、单色性好，发光的半宽度一般为几十nm。
激光器
气体激光器：工作物质由一种或几种气体组成，可发射多种波长的光，主要集中于可见和红外部分。
固体激光器：工作物质为具有特殊能力的高质量的光学玻璃或光学晶体里面掺入具有发射激发能力的金属离子。
主要有红宝石、钕玻璃、钇铝石榴石激光器等。
染料激光器：工作物质为染料，有连续和脉冲两种工作方式。
连续方式输出稳定，线宽小，功率大于1W；脉冲方式输出功率高，输出能量可达120mJ。
半导体激光器：工作物质为半导体，输出波长为0.33-44um，体积小，功率高，寿命长。
用于光通信、光学测量等。
总结
光源是光电检测中极其重要的部分，选择合适的光源对于整个光电检测系统了来说是十分重要的。
光源种类繁多，性能各有优劣，要选出合适的光源，必须要对各类光源的光学特性和参数有充分的了解。
在此基础上才能制造出性能优越（精度、适应性、寿命、价格等）的光电检测系统。