光电测试技术
光电检测技术试题及答案
第一章1.本课程的名称为？光电检测技术（只输入汉字，不加书名号，不加任何标点）2.本课程教材的名称为？光电测试技术（只输入汉字，不加书名号，不加任何标点，不写版次）3.本课程主要讲解内容为教材中的前五章和将在第二三章之间增加的补充内容。
√4.光电检测技术是将电子学与光学融合为一体，通过电信号到光信号的转换来实现信息获取、处理与测量的技术。
√5.光电检测技术的特点是（D）。
A.高精度，高速度，具有很强的信息处理与运算能力B.非接触，远距离、大量程C.抗电磁干扰D.以上都是6.在现代工程装备中，检测环节的成本约占生产成本的百分比约为（B）A.5%~7%B.50%~70%C.10%D.90%7.光学变换和光电转换是光电测量的核心部分。
√第二章1可见光是电磁辐射波谱中人眼可以感知的部分，一般情况下，可见光的波长范围在 _380_nm 到 _780_nm 之间。
（按照本书和本节课所讲的标准）2光度学量衡量的是电磁辐射对人眼刺激大小的感觉，因此在可见光波段才有意义。
√3视觉神经对不同波长光的感光灵敏度不同，人眼对各种波长光的相对灵敏度，称为“光谱光视效能”或者“视见函数”，其最大值为1，无量纲。
√4光度学的七个基本物理量为光通量、光量、_发光强度（光强度；光强）_ 、光亮度、出射度、光照度、曝光量，其中_光照度（照度）_和曝光量是描述物体受光的参量，其余五个皆为描述光源发射光的特性参量。
5、1W的波长为1064nm的光，其光通量为（B）。
A. 1lmB. 0lmC. 683lmD. （1/683）lm6、（ C ）是发光强度的单位，也国际单位制（SI）的7个基本单位之一。
A. 焦耳(J)B. 流明(lm)C. 坎德拉(cd)D. 勒克斯(lx)7已知某辐射源发出的辐射功率为1W，该波长对应的光谱光视效率为0.5，则该辐射源辐射的光通量为（B）。
（已知人眼在明视条件下的光功当量为680lm/W）A．680 lm B.340 lm C.1360 lm D.0 lm8辐射通量与光通量的单位是相同的。
光电材料性能测试实验技术的使用教程
光电材料性能测试实验技术的使用教程在现代科技发展的浪潮下，光电材料的应用越发广泛。
光电材料的性能测试是评估材料品质和研发新材料的重要环节。
测试技术的准确性和可靠性对于材料研究和应用有着关键性的影响。
本文将介绍光电材料性能测试实验技术的使用教程，帮助读者掌握相关技能。
一、背景介绍光电材料是指在光学和电子学领域中所应用的材料，具有光学和电学性质的特点。
光电材料的性能测试是通过实验手段来了解和评价材料的光学和电学性质，包括光学透明性、折射率、发光效率、导电性等指标。
通过测试得到的数据，可以为材料研究和应用提供有力的依据。
二、测试设备介绍在进行光电材料性能测试实验之前，我们需要一些基本的测试设备，以确保测试的准确性和可靠性。
1. 光源和光谱分析仪：光源用来提供光线，而光谱分析仪则用来测量光的波长和强度等参数。
2. 光学显微镜：用于观察材料的表面形貌和结构。
3. 导电性测试仪器：用于测量材料的电阻率和电导率等电学性能。
4. 光学透明度测试仪器：用于测量材料的透明度和穿透率。
三、测试步骤在进行光电材料性能测试实验时，我们需要按照以下步骤进行：1. 样品制备：根据实际需求，将待测试的光电材料进行制备和加工，以获得符合测试要求的样品。
2. 光源校准：在实验之前，需要先对光源进行校准，确保其输出的光线具有稳定的光谱分布和强度。
3. 光学性能测试：将样品放置在光学显微镜下，观察材料的表面形貌和结构。
同时，使用光谱分析仪测量材料的光谱特性，包括透过率、反射率、折射率等参数。
4. 电学性能测试：使用导电性测试仪器，测量材料的电导率和电阻率等参数。
根据测试结果，可以评估材料的导电性能和电子传输特性。
5. 综合分析与结果处理：根据所得数据，进行综合分析和结果处理，评估光电材料的性能优劣，并进一步优化材料设计和制备工艺。
四、注意事项在进行光电材料性能测试实验时，我们需要注意以下几点：1. 实验环境的控制：保持实验室的温湿度稳定，并避免强光、尘埃等对实验结果的干扰。
光电计量与测试技术
提高光电计量与测试技术的精度和稳定性，满足高精度和 高可靠性的需求
光电计量与测试技术的发展趋势：高精度、高稳定性、高可靠性
提高精度和稳定性的方法：采用先进的传感器、信号处理算法、校准技术等
挑战：如何满足高精度和高可靠性的需求，同时降低成本和功耗
光电信号的放大：通过放大器将微弱的电信号放大
光电信号的滤波：通过滤波器去除噪声和干扰
光电信号的转换：通过ADC将模拟电信号转换为数字信号
光电信号的处理：通过DSP或FPGA对数字信号进行处理 和分析
光电信号的显示：通过显示器将处理后的信号显示出来
光电计量与测试的精度和误差分析
光电计量与测试技术的原理：利 用光电效应进行测量
应用领域：拓展 光电计量与测试 技术的应用领域， 如医疗、环保、 航天等
感谢观看
汇报人：
光电计量与测试技术是利用光电效应进行测量和测试的技术。
光电计量与测试技术包括光电转换、光电检测、光电信号处理等方 面。
光电计量与测试技术广泛应用于各种光电子器件、光电子系统、光电 子设备的性能测试和评价。
光电计量与测试技术是光电子技术领域的重要组成部分，对于光电 子技术的发展具有重要意义。
光电计量与测试技术的应用领域
红外成像等
红外光计量与 测试技术的发 展趋势：高精 度、小型化、
智能化等
紫外光计量与测试技术
紫外光计量与测试技术的定义和原理 紫外光计量与测试技术的应用领域 紫外光计量与测试技术的优缺点 紫外光计量与测试技术的发展趋势和挑战
X射线计量与测试技术
X射线计量与测试技术的 定义和原理
X射线计量与测试技术的 应用领域
物理实验技术如何测量光电测试参数与特性
物理实验技术如何测量光电测试参数与特性光电测试是物理学中一项关键的技术，它涉及到测量光电子器件的特性和参数。
光电子器件是一种能够将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号的器件，它在许多领域都得到了广泛的应用，如光通信、太阳能电池等。
为了能够准确地评估和改进光电子器件的性能，需要借助物理实验技术来测量和分析其参数和特性。
光电测试的主要目标是测量器件的光电流、响应时间、光谱响应和光电转换效率等参数。
其中，光电流是指光电子器件在受光照射下产生的电流，它与入射光的强度和光子能量之间有着密切的关系。
为了测量光电流，常用的方法是利用光电二极管或光电倍增管来转换光信号为电信号，并通过电流表或示波器来测量。
在实验中，可以调节入射光的强度和光波长来研究其对光电流的影响，从而研究器件的光谱响应和光电转换效率。
除了光电流，响应时间也是光电子器件的重要特性之一。
响应时间是指光电子器件从受光刺激到产生响应信号的时间间隔，它反映了光电子器件对于快速变化光信号的响应速度。
在实验中，可以通过对器件施加快速的光脉冲信号，并观察器件输出信号的变化来测量响应时间。
常用的方法包括光脉冲发生器和示波器等设备，通过调节脉冲信号的频率和幅度，可以实现对光电子器件响应时间的精确测量。
除了光电流和响应时间，光谱响应也是光电子器件的一个重要性能参数。
光谱响应是指光电子器件对不同波长或能量的入射光的响应程度。
不同的光电子器件对不同波长的光具有不同的响应特性，通过测量光电子器件在不同波长光下的输出电流或电压，可以得到器件的光谱响应曲线。
常用的设备包括光源、单色仪和光电流表等。
利用这些设备，可以实现对器件的光谱响应进行准确测量和分析。
最后，光电转换效率是衡量光电子器件性能的重要指标。
光电转换效率是指光电子器件将入射光能转化为输出电信号的效率，它与器件的结构、材料和工艺等因素密切相关。
为了测量光电转换效率，需要准确测量器件的输入光功率和输出电流或电压，并通过计算得到。
光电技术与光电检测技术概述
光电技术与光电检测技术概述摘要：光电技术是以激光，红外，微电子等为基础旳，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。
光电检测技术是光电技术中最重要最核心旳部分，它重要涉及光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息旳光电解决技术等。
如用光电措施实现多种物理量旳测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图象像测量等。
它集中发展了光学和电子固有旳技术优势，形成了许多崭新功能和良好旳技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力，成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱，受到了各方面注重，从而得到了迅速发展。
核心词：光电技术光电检测技术引言在目前信息化社会中，光电技术已成为获取光学信息或提取他信息旳手段。
它是人类能更有效地扩展自身能力，使视觉旳长波延长到亚毫米波，短波延伸至X射线、γ射线，乃至高能粒子。
并且可以在飞秒级记录超迅速现象，如核反映、航空器发射等旳变化过程。
并且光电检测技术是一种非接触测量旳高新技术，是光电技术旳核心和重要构成部分。
通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息旳光辐射进行检测，并转换为电信号，经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、解决，最后得出所需检测物旳几何量或物理量等参数。
因此，光电检测技术是现代检测技术旳重要手段和措施，是计量技术旳一种重要发展方向。
一、光电技术与光电检测技术旳含义现代科学技术发展旳一种明显性特点是纵横交叉，彼此渗入，边沿科学不断露头和进展迅速。
由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统旳一般原理，因此在电系统中旳许多行之有效旳理论和分析措施都可以移植到光学中来。
随着大规模集成电路旳发展，光学也开始向集成化发展。
光电技术是以激光，红外，微电子等为基础旳，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。
它集中发展了光学和电子固有旳技术优势，形成了许多崭新功能和良好旳技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力，成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱，受到了各方面注重，从而得到了迅速发展。
光电测试技术复习资料
光电测试技术复习资料PPT 中简答题汇总1. 价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。
施主能级和受主能级的定义及符号。
答：施主能级：易释放电⼦的原⼦称为施主，施主束缚电⼦的能量状态。
受主能级：容易获取电⼦的原⼦称为受主，受主获取电⼦的能量状态。
2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产⽣的条件及其定义。
半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。
半导体吸收光⼦的能量使价带中的电⼦激发到导带，在价带中留下空⽳，产⽣等量的电⼦与空⽳，这种吸收过程叫本征吸收。
产⽣本征吸收的条件：⼊射光⼦的能量（ h V 要⼤于等于材料的禁带宽度⽈3. 扩散长度的定义。
扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。
多⼦和少⼦在扩散和漂移中的作⽤。
扩散长度：表⽰⾮平衡载流⼦复合前在半导体中扩散的平均深度。
扩散系数D （表⽰扩散的难易）与迁移率⼙（表⽰迁移的快慢）的爱因斯坦关系式:D=（kT/q ）⼙ kT/q 为⽐例系数漂移主要是多⼦的贡献，扩散主要是少⼦的贡献。
4. 叙述 p-n 结光伏效应原理。
当 P-N 结受光照时，多⼦（ P 区的空⽳， N 区的电⼦）被势垒挡住⽽不能过结，只有少⼦（ P 区的电⼦和 N 区的空⽳和结区的电⼦空⽳对）在内建电场作⽤下漂移过结,这导致在 N 区有光⽣电⼦积累，在 P 区有光⽣空⽳积累，产⽣⼀个与内建电场⽅向相反的光⽣电场，其⽅向由P 区指向 N 区。
5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。
因为在恒定光辐射作⽤下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的光辐射不会有响应。
6. 简述红外变象管和象增强器的基本⼯作原理。
红外变象管：红外光通过光电导技术成象到光电导靶⾯上，形成电势分布图象，利⽤调制的电⼦流使荧光⾯发光。
象增强器：光电阴极发射的电⼦图像经电⼦透镜聚焦在微通道板上，电⼦图像倍增后在均匀电场作⽤下投射到荧光屏上。
光电测试技术-第0章_绪论
x U x
21
其中，扩展不确定度U应取最多两位有效数字。
2014-8-30
第0章 绪论
3.5 间接测量的数据处理步骤 间接测量值为直接测量值的函数
V f ( x1, x2 ,xn )
当各个测量值及其误差为已知时，按下列步骤处理数据。 1) 计算间接测量值 V 。将各直接测量值的算术平均值代入函 数式求 V 。 2) 根据各误差传递系数和标准偏差估计值的大小可以判知哪个 （几个）直接测量值对测量结果影响较大，则尽量减小或消 除该项（几项）量值的系统误差。
ISO1000-1981规定的 七个基本量:
量的名称 长 质 时 电 度 量 间 流 单位名称 米 千克(公斤) 秒 安 [培 ] 开[尔文] 单位符号 m kg s A K
热力学温度
物质的量
发光强度
2014-8-30
摩[尔]
坎[德拉]
mol
cd
8
第0章 绪论
2.3 测量中应遵循的原则 阿贝原则——长度测量时，标准量应安放在被测件测量中 心线的延长线上。做到这一点可以避免产生一阶误差。 封闭原则——圆周分度首尾相接的间距误差的总和为零， 表示为 ∑fi = 0 式中，fi 为分划间距(用角度表示)误差。这也就是分度误 差的闭合条件。 测量时，满足封闭性可以实现自检，因而可以提高测量的 精度。
2 2 2
合成标准不确定度为
V 2 V 2 V 2 uc V x u ( x1 ) x u ( x2 ) x u ( xn ) 1 2 n
2014-8-30
22
第0章 绪论
3）计算间接测量结果的合成标准不确定度。 标准偏差的估计值为
光电测试技术与系统教学改革实践
光电测试技术与系统教学改革实践随着科学技术的不断发展，光电测试技术在诸多领域中起着越来越重要的作用，如通信、医疗、航空航天等。
随着对这一领域需求的增加，光电测试技术的教学也变得越来越重要。
为了适应社会发展对光电测试技术人才的需求，多所高校纷纷对光电测试技术与系统的教学进行改革实践。
本文将通过分析光电测试技术与系统教学的现状和需求，探讨教学改革的方向和效果。
1. 教学内容陈旧传统的光电测试技术与系统教学内容主要围绕基本概念和基本原理，但忽略了行业的最新发展和需求。
学生学习后往往很难与实际应用结合，导致学生对光电测试技术与系统的了解程度和实际操作能力有所欠缺。
2. 教学手段单一传统课堂教学主要以板书为主，实验课仅仅停留在基本操作层面，缺乏对学生实际能力的培养。
而在实际工作中，光电测试技术的人才需要有一定的实际操作经验和解决问题的能力。
3. 教学资源不足由于光电测试技术设备昂贵并且更新速度较快，很多学校实验室的设备和资源难以跟上最新的行业发展。
这就导致了学生在学习过程中接触不到最新的光电测试技术设备和方法，从而影响了他们对技术发展的了解和实践能力的提升。
1. 更新教学内容针对光电测试技术与系统教学内容陈旧的问题，教学改革应该紧跟行业发展的最新趋势，将最新的理论和实践引入课程内容中。
加入大数据分析、人工智能、云计算等前沿技术的应用，将有助于学生提升对光电测试技术与系统的理解和实际运用能力。
2. 创新教学手段传统的板书式教学和基本操作实验已经不能满足学生对实际操作能力的培养需求。
可以借助虚拟仿真技术、实验设备的实时监控和远程操控等手段，提升学生对光电测试技术的认识和操作技能。
通过案例分析、项目实践等方式激发学生的学习兴趣，培养其解决实际问题的能力。
3. 拓展教学资源针对教学资源不足的问题，可以与行业企业或者研究机构进行合作，引入最新的光电测试技术设备和案例，让学生能够接触到实际工作中所用的设备和方法，提高他们的专业水平和竞争力。
光电测试技术-非相干信号检测技术
为了满足不断增长的光电信号检测需求，需要提高非相干 信号检测的性能，包括提高检测灵敏度、降低噪声、减小 检测误差等。
在保持高性能的同时，还需要降低非相干信号检测的成本 ，包括降低材料成本、制造成本和运营成本等，以促进非 相干信号检测技术的广泛应用和普及。
THANKS FOR WATCHING
缺点
需要使用调制器和解调器，增加了系 统的复杂性和成本。
频谱分析法
优点
可以提供全面的光信号信息，适用于复杂的光信号检测和分析。
缺点
需要使用光谱分析仪或傅里叶变换光谱仪，成本较高，且对测试环境和操作要求较高。
04 非相干信号检测技术的性 能指标
检测范围与精度
检测范围
非相干信号检测技术的检测范围包括光谱范围、功率范围和温度范围等，这些范围决定了该技术在特 定应用中的适用性。
抗干扰能力
在实际应用中，非相干信号检测技术可 能会受到各种噪声和干扰的影响。抗干 扰能力强的技术能够更好地抑制噪声， 提高测试结果的准确性。
VS
可靠性
可靠的非相干信号检测技术能够在长时间 内保持稳定的性能，降低故障率，提高测 试系统的可用性。
05 非相干信号检测技术的实 际应用案例
光电传感器的非相干信号检测
检测精度
高精度的非相干信号检测技术能够准确测量信号的微小变化，从而提高测试结果的可靠性。
响应速度与稳定性
响应速度
非相干信号检测技术的响应速度决定了测试系统的实时性能，快速响应技术能够更好地 捕捉信号变化。
稳定性
稳定的非相干信号检测技术能够提供一致的测试结果，降低测试误差，提高测试的可重 复性。
抗干扰能力与可靠性
06 非相干信号检测技术的未 来发展与挑战
光电器件测试技术及其应用
光电器件测试技术及其应用第一章介绍光电器件指的是将光学和电子学技术相结合的器件，如半导体激光器、光电二极管、光电开关等。
这些器件广泛应用于通讯、医疗、测量、信息处理、光学传感等领域。
为了保证这些器件的性能和质量，需要对它们进行测试。
光电器件测试技术是指为了研究光电器件的各种物理、电学、光学、热力学等特性，采用各种手段进行实验检测，从而确保其性能和质量。
第二章光电器件的分类1.半导体激光器半导体激光器是一类利用半导体材料的电子结构产生激光的器件，广泛应用于通信、数据存储、医疗、工业和军事领域。
常用的测试指标有均匀度、光谱特性、光强、波长稳定性、散焦等特性。
2.光电二极管光电二极管是将光信号转换为电信号的器件，具有高灵敏度、响应速度快等优点，广泛应用于光通信、光电子测量、医疗检测等领域。
常用的测试指标有响应速度、量子效率、噪声特性、幅度、时间响应等特性。
3.光电开关光电开关是利用光电效应实现光控开关的器件，常用于自动控制、仪表、测量等领域。
测试指标包括开关速度、发射功率、接受灵敏度等特性。
4.其他光电器件还有一些其他光电器件，如光电探测器、光电移频器、光电晶体等，均有各自的特性和应用领域。
测试指标根据器件的性质和用途而定。
第三章光电器件测试技术1.光学测试技术光学测试技术通常包括光谱分析、强度分析、相位分析、波长分析、散射分析和偏振分析等。
这些技术可以通过使用分光仪、衰减器、偏振片、反光镜、衍射光栅和气体激光泵浦系统等设备进行测试。
2.电学测试技术电学测试技术针对电光响应、电容、电压、电流等电学特性进行测试。
常用的测试设备有示波器、电流源、电压源和信号发生器等。
3.热力学测试技术热力学测试技术包括热扩散率、热导率、热膨胀、热惯性等特性测试。
常用设备有热电偶、热流量计、热像仪、热成像仪等。
4.机械测试技术机械测试技术可用于测试强度、硬度、刚度、弹性、疲劳等机械特性。
通常使用试验机、强度测试仪、扫描电镜、原子力显微镜等设备进行测试。
光电测试技术
光电测试技术第二版（答案）第一章1.试述光电测试技术与信息技术的关系。
答：信息技术是指从工程应用上研究信息，包括电子信息技术、光学信息技术和光电信息技术等。
而光电测试技术是光电信息技术的主要技术之一，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。
2.光电测试系统由哪几部分组成？何谓光学变换与光电转换？答：光电测试系统的组成部分：光源、光学系统、被测对象、光学变换、光电转换、电信息处理，而电信息处理又包括存储，显示和控制等。
光学变换通常是用各种光学元件和光学系统来实现的，如平面镜、光狭缝、光楔、透镜、偏振器、光栅、光成像系统和光干涉系统等，实现将被测量转换为光参量（振幅、频率、相位、偏振态、传播方向变化等）。
光电转换是用各种光电变换器件来完成的，如光电检测器件、光电摄像器件、光电热敏器件等。
第二章1.试述光通量、发光强度、光亮度和光照度的定义和单位。
答：光通量。
）又称光功率，单位为流明（lm ），它与电磁辐射的辐射通量。
相对应，也可以说它是电磁辐射在可见光范围内的辐射通量，而。
得单位是w , 所以光通量的单位有时也用W 0发光强度（I）是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量。
单位为lm-sr-1二candela二cd。
1坎德拉相当于均匀点光源在单位立体角内发出11m的光通量。
光亮度（L ）是指光源在一定方向上的的单位投影面积上，在单位立体角中发射的光通量。
单位是cd - m-2或者lm/sr - m2。
光照度（E）是指投射到单位面积上的光通量，或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。
单位为l X , l二lm- m-2 02.试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。
答：光照度余弦定律描述了光辐射在半球空间内照度的变化规律，是指任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播方向之间的夹角余弦变化。
点光源O发出的光以立体角Q向外辐射光通量，在面积A上的照度为E，而A与夹角为9面元A 上照度为E;则E =^ /A, E，=G /A,由于在该立体角内点光源发出的光通量不随传输距离而变化，因而面元A与A上有相同的光通量，又因为A=A 'cos Q，因而有E，=E cos9。
光电测试技术-非相干信号检测技术
被测值。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
xN 2
（二）频率测量 如将被测物体安装在测量臂上，并以速度v移动。
则它移动了ג/2距离的时间为 T= ג/2v=1/f
故 v= ג/2•f
我们可看出，运动速度与光通量的变化频率成 正比，只要测得光通量的变化频率即可计算 出所需的运动速度。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
二）原理 将来自被测目标的光辐射通量相对于系统的测
量基准轴分解到不同坐标象限上，再根据这 些图像在各象限能量分布的比例，检测出目 标的亮度中心位置。这种确定目标空间位置 的方法称作象限分解法。实现辐射通量按坐 标象限分界采用的方法：光学像分解；利用 象限检测器。
光电测试技术-非相干信号检测技 术
（二）双通道测量系统
光
检
测
标准样品
器
反射镜
光辐 射源
透镜
光电测试技术-非相干信号检测技 术
放大器
1、差动法
差动放 大器
可变透过率的光屏（沿着各截面镀 有吸收率不同膜层的玻璃平板）
伺服 电机
指针 机构
光电测试技术-非相干信号检测技 术
在装被测样品之前，光屏处于最大吸收位置，并使 两通道的输出光通量相等，处于平衡状态。当插入 被测样品之后，测量通道的光通量减小。此时，若 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，这就可以使两个通道重新达到 平衡。光屏的移动或指针的位置就是被测透过率的 量度值，并在两通道的输出光通量相等时读出。两 个通道的光通量分别由检测器接收，由差动放大器 得到增益。放大器输出电压接到伺服电机的控制绕 组上，当两个通道的光通量不等时，放大器的输出 端产生控制电压使电机轴转动带动光屏移动，一直 到输出电压为零停止。
光电元件测试技术使用技巧及注意事项分享
光电元件测试技术使用技巧及注意事项分享光电元件作为现代电子技术中不可或缺的一部分，被广泛应用于光通信、光电显示、光纤传感、激光器等领域。
为了保证光电元件的性能和质量，光电元件的测试工作显得尤为重要。
本文将从实际应用的角度，分享一些光电元件测试技术的使用技巧及注意事项。
一、测试设备的选择在选择测试设备时，首先要考虑测试的类型。
光电元件测试通常包括光输出功率、频率响应、光电转换效率、光衰减系数等多种指标。
根据需要选择合适的测试设备，如功率计、频谱仪、光谱仪、网络分析仪等。
二、测试环境的准备测试环境对光电元件测试结果的准确性影响较大。
在进行测试前，需要准备合适的测试环境。
其中包括光源的选择、光源的稳定性、测试室的屏蔽、光路的对齐等。
确保测试环境的稳定性和一致性，有助于提高测试结果的准确性。
三、测试样品的处理在进行光电元件测试之前，需要对测试样品进行合理的处理。
首先，要注意保持测试样品的清洁，避免灰尘、油污等对测试结果的影响。
其次，对于一些易受温度、湿度、环境光等因素影响的光电元件，需要在测试过程中进行相应的预热或者调零处理。
四、测试参数的选择在进行光电元件测试时，选择合适的测试参数对测试结果的准确性和可靠性起到关键作用。
对于光输出功率的测试，需要考虑波长范围、功率范围、测量时间等因素。
对于频率响应和光电转换效率的测试，需要考虑测试的频率、采样速率、激励信号等参数。
五、测试过程控制在进行光电元件测试时，需要合理控制测试过程中的各个因素。
例如，在测试光输出功率时，需要保持光源的稳定性，避免温度、电流等因素对测试结果的影响。
同时，还需要避免测试时间过长，以防止光电元件的老化和性能变差。
六、测试结果的分析在进行光电元件测试之后，需要对测试结果进行合理的分析。
首先，要对测试数据进行统计和整理，计算平均值、方差等统计量。
其次，可以采用图表的方式展示测试数据，以便更直观地分析测试结果。
最后，对于不符合要求的测试结果，需要进一步分析原因，找出改进的方向。
十章光电检测技术的典型应用
二、取样积分器（Boxcar平均器） 利用取样＆平均化技术测定深埋在噪声中的周期性信
号的测量装置。根据被测信号的形式可分为稳态＆ 扫描测量方式。其中扫描测量方式见下页。 1、运行步骤： 利用检测光脉冲的激励源取得＆输入光脉冲同步的 触发信号； 利用门延时＆门脉冲宽度控制单元形成与触发脉冲 具有恒定时延或时延与时间成线性关系的可调脉宽 取样脉冲串； 取样脉冲控制取样开关对连续的周期性变化信号进 行扫描取样； 积分器对取样信号进行多次线性累加，经过滤波后 获得输出信号。
（2）波带板：根据菲涅耳衍射原理设计，透光带或 遮光带边缘具有很高的位置精度，且透光部分有很 好的透光性能，常为圆形波带板。通常利用电化学 工业在金属薄板上形成透光孔而得到波带板图案。
（3）光电接收装置：具有很高放大倍率的电子线路， 一般采用调制光源以及相应的带有选频放大的光电 接收装置。
自
动
准
直
间频率光分布的传输函数； 相位传递函数（PTF）：表示系统对不同空
间频率光分布的相位推移； 光学传递函数（OTF）：表征滤波器对其中
的光学信息进行滤波变换的能力。
2、测量OTF的基本环节：
光学目标发生器：以典型激励图形为单元， 组成空间变化的物面标准图形。通过合适的 光路投射到被测系统上作为理想的物函数；
效率 0.3% 1% 1%
导热值 好 不好 较好
稳定值 较好 次之 次之
四种调Q方法的比较
调Q方法
优点
缺点
马达 （转镜）
调Q
饱和吸 收染料
调Q
简便可靠 简单经济
开关速度慢；脉冲宽；电 机噪声大；寿命短。
光电测量技术
智能化
光电测量技术将与人工智能、机 器学习等技术相结合，实现智能 化测量和数据处理，提高测量效 率和精度。
微型化
随着微电子技术的不断发展，光 电测量技术的器件将越来越微型 化，实现更小体积、更轻质量的 测量系统。
VS
详细描述
系统集成与优化包括硬件和软件的集成与 优化。在硬件方面，需要选择合适的光电 探测器、光源、电路等器件，并进行合理 的布局和连接。在软件方面，需要编写高 效的算法和程序，实现快速的数据处理和 系统控制。此外，还需要对系统进行综合 调试和性能测试，确保其稳定性和可靠性 。
05 未来展望
新材料、新技术的研发
04 光电测量技术的挑战与解 决方案
光源稳定性问题
总结词
光源稳定性是影响光电测量精度的重要因素，需要采取有效 措施解决。
详细描述
光源的波动会导致光强的不稳定，从而影响测量精度。为解 决这一问题，可以采用稳定的光源或者实时监测并修正光源 的波动。此外，还可以通过增加系统的闭环反馈控制来提高 光源的稳定性。
光电测量技术具有非接触、高精度、高速度、高灵敏度等优点，因此在工业自动化、 医疗、环保、军事等领域得到广泛应用。
光电测量技术的应用领域
工业自动化
医疗领域
光电测量技术可用于检测生产线上各种产 品的尺寸、形状、表面质量等参数，提高 生产效率和产品质量。
光电测量技术可用于医学影像处理、光谱 分析、激光治疗等领域，提高医疗诊断和 治疗的准确性和安全性。
光电传感器在工业自动化中的应用
自动化生产检测
光电传感器可以检测生产线上的 产品位置、尺寸、颜色等参数，
硅基光电测试技术
硅基光电测试技术哎呀，说起硅基光电测试技术，这可真是个让人头大的话题。
不过，别担心，我尽量用大白话给你讲讲，咱们就像在咖啡店里闲聊一样。
首先，硅基光电测试技术，这玩意儿听起来挺高大上的，其实就是用硅这种材料来检测光信号的技术。
你想想，现在这社会，信息传输多重要啊，对吧？咱们用手机、电脑，看视频、刷微博，这些都离不开光信号的传输。
而硅基光电测试技术，就是保证这些光信号传输质量的关键。
我记得有一次，我去一个朋友的实验室，他正好在搞这个硅基光电测试。
实验室里头，各种仪器设备，看起来挺复杂的。
他给我展示了一个实验，就是用硅材料做的光电探测器。
这玩意儿，你别看它小，功能可强大了。
它能把光信号转换成电信号，这样电脑啊、手机啊就能识别和处理这些信息了。
他给我演示的时候，还特意让我看了一个细节，就是他们怎么测试这个光电探测器的性能。
他们用一个激光器发出光，然后让这个光打到探测器上。
探测器接收到光信号后，就会产生一个电信号。
然后，他们用一个示波器来观察这个电信号的波形。
如果波形稳定，说明探测器工作正常；如果波形乱七八糟的，那就说明有问题。
我当时就问，这玩意儿有啥用啊？他给我解释说，这技术在通信、医疗、军事等领域都有大用处。
比如在通信领域，用这个技术可以提高数据传输的速度和稳定性；在医疗领域，可以用它来做高精度的成像；在军事领域，可以用它来提高武器系统的精确度。
我听了之后，觉得这技术还真是挺牛的。
不过，我也担心，这玩意儿这么复杂，一般人能搞得懂吗？我朋友笑了笑说，其实没那么难。
只要掌握了基本原理，再通过实践操作，慢慢就能上手了。
所以啊，硅基光电测试技术，虽然听起来挺复杂的，但其实它就在我们身边，影响着我们的生活。
就像我朋友的实验室里的那个小探测器，虽然不起眼，但它却在默默地保障着我们信息传输的质量和速度。
这就是科技的力量，虽然看不见摸不着，但却无处不在。
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S0
为调制频率为f 时的响应率 为调制频率为零时的响应率
为时间常数（等于RC）
1 fc 2 2 RC S0 S0 S( f ) 0.707 S0 2 1/ 2 [1 (1) ] 2
1
fc ：上限截止频率
时间常数决定了光电探测器频率响应的带宽
返回
二、噪声特性
在一定波长的光照下光电探测器输出 的电信号并不是平直的，而是在平均 值上下随机地起伏，它实质上就是物 理量围绕其平均值的涨落现象。
3.2
器件的基本特性参数 响应特性 噪声特性 量子效率 线性度 工作温度
一、响应特性
１．响应度（或称灵敏度）：是光电探测 器输出信号与输入光功率之间关系的度
量。描述的是光电探测器件的光电转换
效率。
响应度是随入射光波长变化而变化的
响应度分电压响应率和电流响应率
电压响应率
子——多发生于金属和金属氧化物．
光电导效应：半导体受光照后，内部产生
光生载流子，使半导体中载流子数显著增加 而电阻减少．
光生伏特效应：光照在半导体PN结或金
属—半导体接触上时，会在PN结或金属— 半导体接触的两侧产生光生电动势。
光电检测器件的类型
光电检测器件是利用物质的光 电效应把光信号转换成电信号 的器件.
３．积分响应度：检测器对各种波长光连续 辐射量的反应程度．
４．响应时间：响应时间τ是描述光电探测 器对入射光响应快慢的一个参数
上升时间：入射光照射到光电探测器后，光 电探测器输出上升到稳定值所需要的时间。 下降时间：入射光遮断后，光电探测器输出
下降到稳定值所需要的时间。
表示时间响应选择性的方法： 脉冲响应特性法 入射光亮度阶 跃信号 频率响应特性法 入射光辐射的 调制频率
2、散粒噪声
散粒噪声：入射到光探测器表面的 光子是随机的，光电子从光电阴极 表面逸出是随机的，PN结中通过结 区的载流子数也是随机的。 பைடு நூலகம்粒噪声也是白噪声，与频率无关。 散粒噪声是光电探测器的固有特性， 对大多数光电探测器的研究表明： 散粒噪声具有支配地位。 例如光伏器件的PN结势垒是产生散 粒噪声的主要原因。
3、产生-复合噪声
半导体受光照，载流子不断产生复合。 在平衡状态时，在载流子产生和 复合的平均数是一定的 但在某一瞬间载流子的产生数和 复合数是有起伏的。 载流子浓度的起伏引起半导体电 导率的起伏。
4、1/f噪声
或称闪烁噪声或低频噪声。 噪声的功率近似与频率成反比 多数器件的1/f噪声在200~300Hz 以上已衰减到可忽略不计。
定义：信号功率与噪声功率比为1（SNR=1） 时，入射到探测器件上的辐射通量(单位为瓦)。 这时，投射到探测器上的辐射功率所产生的输 出电压（或电流）等于探测器本身的噪声电压 （或电流）
1 I i T
T
0
i (t )dt
用均方噪声来表示噪声值大小
2
1 i (t ) T
T
0
[i (t ) i (t )] dt
2
噪声在实际的光电探测系统中是极其有害 的。
由于噪声总是与有用信号混在一起，因而 影响对信号特别是微弱信号的正确探测。 一个光电探测系统的极限探测能力往往受 探测系统的噪声所限制。 所以在精密测量、通信、自动控制等领域， 减小和消除噪声是十分重要的问题。
光电探测器常见的噪声
热噪声 散粒噪声 产生-复合噪声 1/f噪声
1、热噪声
或称约翰逊噪声，即载流子无规则 的热运动造成的噪声。 导体或半导体中每一电子都携带着 电子电量作随机运动(相当于微电脉 冲)，尽管其平均值为零，但瞬时电 流扰动在导体两端会产生一个均方 根电压，称为热噪声电压。 热噪声存在于任何电阻中，热噪声 与温度成正比，与频率无关，热噪 声又称为白噪声
５．频率响应：光电探测器的响应随入射光 的调制频率而变化的特性称为频率响应．
由于光电探测器信号产生和消失存在着一个滞后过程， 所以入射光的调制频率对光电探测器的响应会有较大 的影响。 光电探测器响应率与入射调制频率的关系 S0 S( f ) [1 ( 2f ) 2 ]1 / 2
S( f )
光电倍增管
真空摄像管 变像管
像增强管
光电检测器件的特点
光子器件
热电器件
响应波长有选择性，一般有 响应波长无选择性，对可见 截止波长，超 过该波长， 光到远红外的各种波长的辐 器件无响应。 射同样敏感
响应快，吸收辐射产生信号 响应慢，一般为几毫秒 需要的时间短， 一般为纳 秒到几百微秒
光电检测器件分为两大类:
光子(光电子)检测器件
热电检测器件
不同之处：对光信号的响应无波长选择性
光电检测器件
光子器件
热电器件
真空器件
固体器件
光电管
光敏电阻 光电池 光电二极管 光电三极管 光纤传感器 电荷耦合器件 CCD
热电偶/热电堆 热辐射计/热敏电 阻 热释电探测器
５、信噪比
信噪比是判定噪声大小的参数。 是负载电阻上信号功率与噪声功率 之比
PS I S2 RL I S2 S 2 2 N PN I N RL IN
若用分贝（dB）表示，为
2 I IS S S 10 lg 2 20 lg IN IN N
６、噪声等效功率(NEP)
光电探测器件输出电压与入射光功 率之比
Vo SV Pi
电流响应率 光电探测器件输出电流与入射光功 率之比 S I
Io Pi
２．光谱响应度：即单色灵敏度 探测器在波 长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与 入射的单色光功率之比．
Vo ( ) SV ( ) P i ( ) I o ( ) S I ( ) P i ( )
第四章 光电测试常用器件
光电器件的类型与特点 光电器件的基本特性参数 半导体光电器件
光电导器件—光敏电阻 光伏器件
光电池 光电二极管/三极管
真空光电器件
光电管 光电倍增管 热敏电阻 热电偶和热电堆 热释电探测器件
热电检测器件
1
光电器件的类型与特点
光电效应：光照射到物体表面上使物 体的电学特性发生变化． 光电子发射：物体受光照后向外发射电