2020年整理光电探测实验报告.doc

光电探测技术

实验报告

班级：10050341

学号：05

姓名：解娴

实验一光敏电阻特性实验

一、实验目的

1.了解一些常见的光敏电阻的器件的类型；

2.了解光敏电阻的基本特性；

3.测量不同偏置电压下的光敏电阻的电压与电流，并作出V/A曲线。

二、实验原理

伏安特性显示出光敏电阻与外光电效应光电元件间的基本差别。这种差别是当增加电压时，光敏电阻的光电流没有饱和现象，因此，它的灵敏度正比于外加电压。

光敏电阻与外光电效应光电元件不同，具有非线性的光照特性。各种光敏电阻的非线性程度都是各不相同的。

大多数场合证明，各种光敏电阻均存在着分析关系。这一关系为

I kα

=Φ

Φ

式中，K为比例系数；是永远小于1的分数。

光电流的增长落后于光通量的增长，即当光通量增加时，光敏电阻的积分灵敏度下降。

这样的光照特性，使得解算许多要求光电流与光强间必需保持正比关系的问题时不能利用光敏电阻。

光照的非线性特性并不是一切光敏半导体都必有的。目前已有就像真空光电管—样，它的光电流随光通量线性增大的光敏电阻的实验室试样。光敏电阻的积分灵敏度非常大，最近研究出的硒—鎘光敏电阻达到12A／lm，这比普通锑、铯真空光电管的灵敏度高120，000倍。

三、实验步骤

1、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流

按照图1接线，电源可从+2V～+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/RL,亮电流L亮=V亮/RL，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。

2、伏安特性

光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系即为伏安特性。按照图1

接线，分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V时的光电流，并尝试高照度光源的光强，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做出V/I曲线。

图1光敏电阻的测量电路

偏压2V 4V 6V 8V 10V 12V 光电阻I

四、实验数据

实验数据记录如下：

光电流：

E/V246810

U/V0.090.210.320.430.56

I/uA1427.54255.270.5

暗电流：0.5uA

实验数据处理：

拟合曲线如下：

五、实验结论

通过本次实验了解了一些常用的光敏电阻的类型、内部结构及其基本特性，也熟练掌握了光敏电阻的特性测试的方法。随着偏置电压的增加，光敏电阻的伏安特性曲线呈线性增长。

实验二光源光功率测试实验

一、实验目的

1.了解光功率计的原理；

2.掌握光功率计的使用方法；

3.了解不同光源的功率值。

二、实验原理

采用美国相干公司的光功率计测量，其工作原理为：光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表，只不过万用表测量的是电子，而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，组成光损失测试器，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。

三、实验步骤

分别测量了红光激光器、绿光激光器和白光光源：

1.打开光功率计，预热一段时间；

2.将波长设置为红光激光器的波长；

3.打开对应激光器，在光功率计上测得其光功率值；

4.依次将波长设置为绿光激光器和白光光源的波长，重复第3步。

5.记录测得数据值。

四、实验数据

实验数据记录如下：

光源波长光功率

红光532nm8.20uW

绿光650nm56.1mW

白光700nm93.2uW

五、实验结论

通过此次光源光功率测试实验，初步了解了光功率计的工作原理及光功率的测量方法，学会了光功率计的使用。通过实验对光的功率有了一个直观的认识，而且提高了我们的动手能力。

实验三光电位置敏感器件---PSD传感器

一、实验目的

1.了解光电位置敏感器件的内部结构；

2.了解PSD传感器的工作原理；

3.学会使用PSD传感器测量微小位移。

二、实验原理

PSD测试系统的基本组成：本测试系统主要有PSD基座、半导体激光器、反射屏、PSD及处理电路单元组成，其结构框图如图2所示。

图2 PSD测试系统结构框图

半导体激光器能输出频率单一，能量集中，功率稳定性好的光信号，具有体积小、亮度高、重量轻、方向性好、寿命长、抗冲击性能好等优点。所以采用半导体激光器作为光电测试系统的光源。

由于PSD器件对光点位置的变化非常敏感而对光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心有关，所以让反射屏连接在一个

带有螺旋测微仪的平台上，通过旋转螺旋测微仪来改变反射体离激光器的距离从而改变光线照在聚光透镜上的位置最终达到改变光点离PSD中心的距离。其光路图如图 3。

图 3 PSD测试系统的光路图

由PSD的工作原理及其探测位置线性度的讨论可知，从PSD电极输出的电信号并不直接是位置信号，必须对这些电信号进一步处理才能得到光斑的入射位置。当允许将PSD封装起来使用而且入射光比较强时，可以忽略背景光电流和暗电流，即采用恒定连续光源，光电流为直流信号，处理电路框图如图4所示（即PSD处理电路单元），前置处理部分将从PSD两电极输出的微弱电流转换成电压并放大，运算处理部分按照位置公式将两路电压信号相加、相减和相除，最终输出位置信号。

图 4 PSD处理电路单元

三、实验步骤

1、通过基座上端圆形观察孔观察PSD器件及在基座上的安装位置,连接好PSD器件与处理电路,开启仪器电源,输出端Vo接电压表,此时因无光源照射,PSD 前聚焦透镜也无因光照射而形成的光点照射在PSD器件上,Vo输出的为环境光的

透镜1

透镜2

A

B

C

b

c

LD PSD

a