LED的相干特性的应用

LED的相干特性及其在光谱上的应用主要内容研究背景相干的根本概念LED的时间与空间相干特性基于LED的透射型傅里叶变换光谱仪用LED做超快研究的探讨研究背景LED的主要优点寿命长：长达10万小时，普通白炽灯1千小时相应速度快：几十钠秒，一般白炽灯需要零点几秒功耗低：目前25lm/w，预计2010年可达150lm/w结构牢固、抗振动、体积小、易集成、可视性高、亮度高、低放热等。（宋贤杰等，《高亮度发光二极管及其在照明领域中的应用》，《半导体光电》，Vol.23,No.5,Oct.2002）（方志烈，《半导体发光材料和器件》，复旦大学出版社，1992）LED的相干特性？目前LED的主要应用领域用于交通信号灯和交通信息显示板作为LCD的背景光源汽车车灯的应用全彩色显示屏的应用作为照明光源的开拓应用（[日]青木昌治，《发光二极管》，人民邮电出版社，1981）（陈大华等，《LED光源的研制和市场动态》，《中国照明电器》，2001年第2期

）以上均是用到LED的发光特性，可否用到它的相干特性？相干的根本概念相干度图1两点光源在P点的空间－时间相干

S1S2P点的总光强为

完全相干

部分相干

完全不相干

定义互相干度〔刘思敏等，相干光学原理及应用[M]，南开大学出版社，2001.9第二版〕可见度〔刘思敏等，相干光学原理及应用[M]，南开大学出版社，2001.9第二版〕当

I1=I2

时和表示条纹中相邻的最大光强与最小光强V值反映了干预条纹的比照度，可见，在双光束干预中，为了得到清晰的干预条纹，使参与干预的两光束光强接近相等是一个重要的条件时间和空间相干性光源的单色性对干预条纹可见度的影响定义为时间相干性光源的大小对干预条纹可见度的影响定义为空间相干性为总的相干度为时间相干性为空间相干性对准单色光准单色光依据LED一般有满足准单色依据，可用上面公式计算相干度时间相干性实验上，在迈克尔逊干预仪中，设发射光经分光后两束光的光程差为d。对一准单色光，从干预条纹最清晰到消失所对应的d的变化长度称为相干长度Lm相干时间相干时间精确定义相干长度空间相干性LEDFHβ图2空间相干度的影响空间相干度

光源的峰值波长H矩形的横向半高宽或狭缝的半高宽F准直透镜的焦距离轴光线的偏离角

(李良德，根底光学[M]，中山大学出版社，1987.12第一版)LED的时间与空间相干特性实验装置CurrentsourceLEDLensM1StepmotorM2DelayM3M4ChopperDetectorLock-inComputerBSHe-NelaserAperture图3实验装置图测量结果图4LED的干涉信号图

〔发表在《中国激光》，已接收〕傅里叶变换光谱图5由干预信号图做傅里叶变换得到的光谱LED的相干度图6LED相干度

将图4中干预信号的Imax和Imin代入可见度V的公式可得到LED可见度V即相干度如图6虚线所示。如只考虑时间相干性，LED的时间相干度应为可见度归一化后的值，其结果如图6实线所示。LED的时间相干性LED的空间相干性LED发光面积的估算将图6实线所示的时间相干度代入相干时间的精确定义得到LED的相干时间为78.32fs，而将图5中单色仪测得的光谱特性代入相干时间的表达式可得相干时间为78.49fs，两者根本一致代入空间相干性的表达式，计算得到H=0.15mm，即LED的发光体发光面积为约0.3×0.3mm2

本实验参数F=10cm利用图6的可见度和时间相干度计算得到的空间相干度基于LED的透射型傅里叶变换光谱仪实验原理实验设备吸收谱背景光谱吸收后光谱装置同图3样品：的硝酸溶液实验结果图7干预图绿色LED吸收后傅里叶变换光谱图图8做傅里叶变换得到的光谱图

Nd(NO)3的吸收光谱图9的吸收光谱图

〔发表在《中山大学》学报自然科学版，已接收〕用光谱较宽的白色LED做光源背景光干预图吸收后光干预图傅里叶变换得到的光谱吸收谱极限分辨率分析〔张光昭，傅里叶变换光谱学原理[M],中山大学出版社,1988.11〕L为扫描长度，本实验中，用绿光LED作为光源时，L=0.15mm，得到理论分辨率为，实际上，由于噪声、光源面积等影响，得到分辨率为用白光LED作为光源时，L=1.25mm，得到理论分辨率为，实际上也没有达到每周期采样点个数：绿光13个，白光6个根据采样定理，每周期需要采样点个数：2个用LED做超快研