光电技术复习总结课件

1《光电探测与信号处理》复习总结1《光电探测与信号处理》第一部分光电探测器的物理基础

2（第1章，第2章）第一部分光电探测器的物理基础2（第1章，第2章）1.光电效应和热电效应3各种效应的原理、特点各种效应的比较典型的代表器件重点掌握：1.光电效应和热电效应3各种效应的原理、特点重点掌握：（1）光电效应内光电效应：不发射电子被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。外光电效应：发射电子被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象4光子直接与物质中的电子作用，引起电子运动状态的改变，从而使物体的电学性质改变。特点：光子与材料中的电子直接作用，使电子的能态发生改变，光谱响应有选择性。（1）光电效应内光电效应：不发射电子4光子直接与物质2）光生伏特效应

51）光电导效应

本征光电导效应非本征（杂质）光电导效应扩散和漂移3）光子牵引效应

4）光磁电效应

内光电效应：2）光生伏特效应51）光电导效应本征光电导效应非本征（杂（2）热电效应电阻温度效应温差电效应热释电效应

6入射光与材料的晶格相互作用，晶格吸收光能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而使材料电学参量发生变化。特点：光谱范围宽、无选择性（2）热电效应电阻温度效应6入射光与材料的晶格相互作7(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(PMT-PhotoMultiplierTube)(PC-Photoconductive)(PV-PhotoVoltaic)(SBD－SchottkyBarrierPhotoDiode)(PEM-photoelectromagnetic)(photondrageffective)(Bolometer)PositiveTemperatureCoefficient(seebeckeffect)Pyroelectricsensor(MCP-MicrochannelPlates)(Dynode)(APD－AvalanchePhotoDiode)thermocouples&thermopileNegativeTemperatureCoefficientSolarcell（photocell）PhotoDiodephotoconductor(imageintensifiers)7(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(8（1）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算8（1）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度9Km＝683lm/W，亦称光功当量（2）光谱效率函数V（）、光谱光视效能Km的定义及应用9Km＝683lm/W，亦称光功当量（2）光谱103.黑体辐射定律（1）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度Meb（λ，T

）是黑体温度T和波长λ的函数Meb(λ,T)103.黑体辐射定律（1）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度M(2)

斯忒藩-波尔兹曼辐射定律11(3)维恩位移定律(µm)W·cm-2.µm-1(2)斯忒藩-波尔兹曼辐射定律11(3)维恩位移定律（1）有关响应方面的性能参数

响应率单色响应率积分响应率频率响应率响应时间和上限频率量子效率12电压响应率电流响应率4.光电探测器的性能参数

（1）有关响应方面的性能参数响应率12电压响应率电流响应（2）有关噪声方面的参数

13噪声种类信噪比（S／N）噪声等效功率(NEP)探测率D与比探测率D*NEP（500，400，1）黑体D*(T，f，1)单色Dλ*(λ，f，1)（2）有关噪声方面的参数13噪声种类NEP（500，400第二部分

光电探测器14（第3章~第7章）第二部分光电探测器14（第3章~第7章）1光电子发射探测器15（1）掌握光电倍增管组成及工作原理（2）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用（3）掌握光电发射器件的特点：使用波段、内增益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、低噪声、高电压（正负电压使用特点）、适用微弱信号检测等1光电子发射探测器15（1）掌握光电倍增管组成及工作原理2PC器件

16（1）器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示（2）三种偏置电路特点（3）工作条件（偏压、无极性）（4）工作波段、响应频率2PC器件16（1）器件工作原理：内增益特性、灵敏度3PV器件

17（1）结合pn结工作原理，掌握PV器件的伏安工作曲线及对应的工作状态（零偏、反偏）（2）PN、PIN、APD管的工作原理、结构和特点，掌握其在增益和频率响应方面的比较。（3）光电池的工作原理、与普通光电二极管的比较（4）光电三极管的工作原理，与光电二极管的比较（5）PV器件相比PC器件的特点（电路工作条件、灵敏度、频率响应等方面）

3PV器件17（1）结合pn结工作原理，掌握PV器件的4热电探测器

18（1）掌握三种热电效应所代表的器件工作原理、结构（2）掌握器件特点热电偶：开路电压和温度的关系、频率特性测辐射热计：金属和半导体；波长特性、频率特性热释电器件：掌握只能测交变信号的原因4热电探测器18（1）掌握三种热电效应所代表的器件工作5成像器件

19（1）CCD注入、存储、转移、输出的原理。线阵CCD工作原理及波形图（单沟道或双沟道）。（2）CMOS工作原理。与CCD的比较。5成像器件19（1）CCD6探测器性能比较单元光电探测器的性能及应用比较光谱响应范围频率特性外加偏压探测率206探测器性能比较单元光电探测器的性能及应用比较2021(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(PMT-PhotoMultiplierTube)(PC-Photoconductive)(PV-PhotoVoltaic)(SBD－SchottkyBarrierPhotoDiode)(PEM-photoelectromagnetic)(photondrageffective)(Bolometer)PositiveTemperatureCoefficient(seebeckeffect)Pyroelectricsensor(MCP-MicrochannelPlates)(Dynode)(APD－AvalanchePhotoDiode)thermocouples&thermopileNegativeTemperatureCoefficientSolarcell（photocell）PhotoDiodephotoconductor(imageintensifiers)21(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)7光电探测器的偏置22重点恒流型（饱和型）伏安曲线类型的相对应的器件的偏置计算掌握直流计算方法7光电探测器的偏置22重点恒流型（饱和型）伏安曲线类型的第三部分

光电信号处理23（第10章）第三部分光电信号处理23（第10章）24一、光电探测器的放大电路（1）放大器的En－In噪声模型（2）放大器的噪声系数F（各种表达式）（3）最佳源电阻（噪声匹配）及匹配方法（4）多级放大器的噪声系数及设计考虑（5）低噪声前放的选用24一、光电探测器的放大电路25二、微弱信号检测（1）掌握以相关器为核心的锁定放大器的工作原理、结构和输出特性锁定放大器的抑噪机理相关器的工作原理（不同谐波、不同波形）（2）同步积分器的原理（3）取样积分器的原理25二、微弱信号检测第四部分

光学信号的调制与变换26（第8章~第9章）第四部分光学信号的调制与变换26（第8章~第9章）271.调制的基本概念广义调制和二次调制2.调制方法AM，PM，FM3.相干探测原理（与普通外差区别，波前匹配工作条件），与直接探测比较4.典型应用：利用光的特性参数（频率、相位、振幅）来进行测量的实例。271.调制的基本概念28《光电探测与信号处理》复习总结1《光电探测与信号处理》第一部分光电探测器的物理基础

29（第1章，第2章）第一部分光电探测器的物理基础2（第1章，第2章）1.光电效应和热电效应30各种效应的原理、特点各种效应的比较典型的代表器件重点掌握：1.光电效应和热电效应3各种效应的原理、特点重点掌握：（1）光电效应内光电效应：不发射电子被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。外光电效应：发射电子被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象31光子直接与物质中的电子作用，引起电子运动状态的改变，从而使物体的电学性质改变。特点：光子与材料中的电子直接作用，使电子的能态发生改变，光谱响应有选择性。（1）光电效应内光电效应：不发射电子4光子直接与物质2）光生伏特效应

321）光电导效应

本征光电导效应非本征（杂质）光电导效应扩散和漂移3）光子牵引效应

4）光磁电效应

内光电效应：2）光生伏特效应51）光电导效应本征光电导效应非本征（杂（2）热电效应电阻温度效应温差电效应热释电效应

33入射光与材料的晶格相互作用，晶格吸收光能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而使材料电学参量发生变化。特点：光谱范围宽、无选择性（2）热电效应电阻温度效应6入射光与材料的晶格相互作34(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(PMT-PhotoMultiplierTube)(PC-Photoconductive)(PV-PhotoVoltaic)(SBD－SchottkyBarrierPhotoDiode)(PEM-photoelectromagnetic)(photondrageffective)(Bolometer)PositiveTemperatureCoefficient(seebeckeffect)Pyroelectricsensor(MCP-MicrochannelPlates)(Dynode)(APD－AvalanchePhotoDiode)thermocouples&thermopileNegativeTemperatureCoefficientSolarcell（photocell）PhotoDiodephotoconductor(imageintensifiers)7(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(35（1）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算8（1）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度36Km＝683lm/W，亦称光功当量（2）光谱效率函数V（）、光谱光视效能Km的定义及应用9Km＝683lm/W，亦称光功当量（2）光谱373.黑体辐射定律（1）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度Meb（λ，T

）是黑体温度T和波长λ的函数Meb(λ,T)103.黑体辐射定律（1）普朗克定律：黑体光谱辐射出射度M(2)

斯忒藩-波尔兹曼辐射定律38(3)维恩位移定律(µm)W·cm-2.µm-1(2)斯忒藩-波尔兹曼辐射定律11(3)维恩位移定律（1）有关响应方面的性能参数

响应率单色响应率积分响应率频率响应率响应时间和上限频率量子效率39电压响应率电流响应率4.光电探测器的性能参数

（1）有关响应方面的性能参数响应率12电压响应率电流响应（2）有关噪声方面的参数

40噪声种类信噪比（S／N）噪声等效功率(NEP)探测率D与比探测率D*NEP（500，400，1）黑体D*(T，f，1)单色Dλ*(λ，f，1)（2）有关噪声方面的参数13噪声种类NEP（500，400第二部分

光电探测器41（第3章~第7章）第二部分光电探测器14（第3章~第7章）1光电子发射探测器42（1）掌握光电倍增管组成及工作原理（2）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用（3）掌握光电发射器件的特点：使用波段、内增益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、低噪声、高电压（正负电压使用特点）、适用微弱信号检测等1光电子发射探测器15（1）掌握光电倍增管组成及工作原理2PC器件

43（1）器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示（2）三种偏置电路特点（3）工作条件（偏压、无极性）（4）工作波段、响应频率2PC器件16（1）器件工作原理：内增益特性、灵敏度3PV器件

44（1）结合pn结工作原理，掌握PV器件的伏安工作曲线及对应的工作状态（零偏、反偏）（2）PN、PIN、APD管的工作原理、结构和特点，掌握其在增益和频率响应方面的比较。（3）光电池的工作原理、与普通光电二极管的比较（4）光电三极管的工作原理，与光电二极管的比较（5）PV器件相比PC器件的特点（电路工作条件、灵敏度、频率响应等方面）

3PV器件17（1）结合pn结工作原理，掌握PV器件的4热电探测器

45（1）掌握三种热电效应所代表的器件工作原理、结构（2）掌握器件特点热电偶：开路电压和温度的关系、频率特性测辐射热计：金属和半导体；波长特性、频率特性热释电器件：掌握只能测交变信号的原因4热电探测器18（1）掌握三种热电效应所代表的器件工作5成像器件

46（1）CCD注入、存储、转移、输出的原理。线阵CCD工作原理及波形图（单沟道或双沟道）。（2）CMOS工作原理。与CCD的比较。5成像器件19（1）CCD6探测器性能比较单元光电探测器的性能及应用比较光谱响应范围频率特性外加偏压探测率476探测器性能比较单元光电探测器的性能及应用比较2048(a)(b)(4)(PE-PhotoEmission)(PMT-PhotoMultiplierTube)(PC-Photoconductive)(PV-PhotoVoltaic)(SBD－SchottkyBarrierPhotoDiode)(PEM-photoelectromagnetic)(photondrageffective)(Bolometer)PositiveTemperatureCoefficient(seebeckeffect)Pyroelectricsensor(MCP-MicrochannelPlates)(Dynode)(APD－AvalanchePh