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。

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=Km

780

380

Φe(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。国际实

用温标理论计算值Km为680lm/W。

4，热辐射的基本物理量（5页）

1辐射本领：辐射体表面在单位波长间隔单位面积内所辐射的通量

式中dΦe

2吸收率α（λ，T）:在波长λ到λ+dλ间隔内被物体吸收的通量与λ射通量之比，

3绝对黑体：任何物体，只要温度在绝对零度以上，就向外界发出辐射，这称为温度辐射。黑体是一种完全的温度辐射体，定义为吸收率α（λ，T）=1的物体为绝对黑体，其辐射本领

4物体的发射率ε（λ，T）

5，热辐射基本上可分为两类：黑体辐射和线状，带状辐射源。

六，普朗克定律

七，维恩位移定律

每一种温度的Meb(λ,T)~λ曲线都有一个峰值，随着温度的升高此峰值向短波方向移动

八，斯忒藩玻耳兹曼定律

九，光源的光谱功率分布通常可分为四种情况：1，线性光谱，有若干条明显分隔的细线组成，如低压汞灯。2，带状光谱，由一些分开的谱带组成，每一条谱带中又包含许多细谱线，如高压汞灯，高压钠灯就属于这种分布。3，连续光谱，所有热辐射光源的光谱都是连续的。4混合光谱，由连续光谱与线，带谱混合而成，一般的荧光灯光谱就属于这种分布，。

十，光源的色温（18页）

十一：光源的颜色包含了两方面的含义即色表和显色性。色表：用眼睛直接观察光源时所看到的颜色。例如高压钠灯的色表成黄色，荧光灯的色表程白色。显色性：当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色（也就是物体反射光的在人眼中产生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色一致性。

十二：热辐射光源有三个特点：1，它们的发光特性都可以利用普朗克公式进行精确的估算，即可以精确掌握和控制他们发光或辐射性质；2它们发出的光通量构成连续的光谱，且光谱范围很宽，因此使用的适应性强。但在通常温度下，紫外辐射和可见光幅度含量很少，这有限制了这类光源的适用范围；3采用适当的稳压或稳流供电，可使这类光源的光输出获得很高的稳定度。

十三：气体放电原理：密封在泡壳内的气体或金属气体在电场的作用下激励出电子和离子，电子和离子从电场中获得能量分别向阴极和阳极运动，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子。这一过程中会引起原子的激发，受激原子回到低能级时就会发射出辐射，这就是气体放电原理。

十四：发光二级管（LED）的工作原理：P-N结上未加电压时有一定的势垒，当加上正向偏压时在外加电场的作用下，在P-N结附近产生导带电子和价带空穴的复合。一个电子和一个空穴的每一次复合，都将释放出与材料性质有关的一定复合能量，这个能量会以热能，光能，或部分热能和部分光能的形式辐射出来。十五，发光二级管的优点;1,属于低电压，小电流器件在室温下即可得到足够的亮度2发光响应速度快3性能稳定寿命长4易于和集成电路匹配，且驱动简单5与普通光源相比单色性好，其发光的半宽度一般为几十纳米6小型，耐冲击。主要缺点：功率较小，光色有限，较难获得短波发光，且发光效率低。

十六：激光器的工作原理：激光器一般有工作物质，谐振腔和泵浦源组成。常用的泵浦源是辐射源或电源，利用泵浦源能将工作物质中的离子从低能态激发到高能态，是处于高能态的粒子数大于处于低能态的粒子数，构成粒子数的反转分布，这是产生激光的必要条件。

十七：激光器的类型：1气体激光器：2固体激光器3染料激光器4半导体激光器。

十八：激光的特性：单色性，方向性，亮度，相干性。

课后作业5,6,7,17,18

第二章光电探测器概述

一：光电探测器的分类：光子探测器（光电子发射探测器，光电导探测器，光伏探测器，光电磁探测器）热探测器（测辐射温差热电偶和热电堆，电阻测辐射热器，热释电探测器）

二：光电探测器的噪声：散粒噪声，热噪声，产生-复合噪声，温度噪声，电流噪声

课后作业1,2,3,6

第四章

第五章;光电导探测器

一光电导探测器可根据不同类型的光电导效应和材料差异分为本征型，杂志型，薄膜型和扫积型光电导探测器。

二，p96-97页看看光电导探测器内增益G

三，课后习题第6题

第六章光伏探测器

一，看看119页上面一段小字

二，对于不均匀半导体，由于同质的半导体不同的掺杂形成的pn结，不同质的半导体组成的异质结或金属与半导体接触形成的肖特基势垒都存在内建电场，当光照在这种半导体时，由于半导体对光的吸收而产生了电子空穴，它们在内建电场的作用下就会向相反的方向移动和集聚而产生电位差，这种现象称为光生伏特效应。

三，对于均匀半导体，由于体内没有内建电场，当光照这种半导体一部分时，由于光生载流子浓度梯度的不同而引起载流子的扩散运动。但电子和空穴的迁移率不等，由于两种载流子扩散速度的不同而导致两种电荷的分开，从而产生光生电势。这种现象称为丹倍效应。

四，如果将均匀半导体放在与光辐射方向相垂直的磁场中，则将有洛伦兹力作用于扩散的电子和空穴，使他们向垂直于扩散方向的不同方向偏转，从而在半导体的两侧端面间产生电位差这种效应称为光磁电效应五，光磁电效应和霍尔效应的区别：在霍尔效应中，载流子的定向移动是由外加电场引起的。两种载流子的运动方向相反，二者形成的电流方向相同。垂直的磁场使两种载流子向同一方向偏转，效果是互相减弱。而在光磁电效应中，定向运动是由扩散引起的。两种载流子扩散方向相同，二者形成的电流方向相反。在垂直磁场作用下，向相反方向偏转，效果是互相加强的。

六，看123页最下面一段话

七，p端为光电池正极，n端为负极，一般在地面上应用作为光电探测器的多为p+n型，如国产2CR型

n+p型硅光电池具有较强的抗辐射能力，适合空间应用，作为航天的太阳能电池，如国产的2DR型。（130）八，光电二极管的分类：p-n结光电二级管；PIN光电二极管；雪崩光电二极管；

九，（140）雪崩光电二极管和PIN光电二极管的联系和区别：联系：

十，141页光电三极管的原理

十一，光子牵引作用：当强激光脉冲（波长大于带间吸收）辐照时，具有辐射压力的光子和自由空穴相互作用，使空穴得到能量和动量，从而沿光传播方向运动，好像光子牵着空穴前进，即光子牵引作用。

十二，课后作业1,2,5,7,8

第七章，热探测器

一，看155页的热释电效应

二，（157）面电极结构边电极结构