现代光电子技术 课件 第3-5章 激光光纤通讯、调制技、光电探测技术术

第1章

从光量子到光电子

第2章

激光技术

第3章激光光纤通讯

第4章

调制技术

第5章

光电探测技术

第6章

光伏技术

第7章

激光应用技术

第8章

集成电路技术§3.1光波传输

§3.2光纤通讯

§3.3光子晶体光纤

§3.4激光光纤通讯

§3.1光波传输

3.1.1光辐射的电磁理论

3.1.2电磁场的波动方程§3.2光纤通讯

3.2.1光纤损耗

3.2.2光纤的色散

3.2.3均匀纤芯光纤的波动方程

3.2.4纤芯与包层中的电磁场

3.2.5光纤通信技术§3.3光子晶体光纤

3.3.1光子晶体光纤分类

3.3.2PCF的主要特征

3.3.3分析计算光子晶体光纤中光传输的理论基础

3.3.4光子晶体光纤建模设计、分析与计算

3.3.5双芯八边形结构光子晶体光纤的色散补偿特性

3.3.6超高负色散系数的光子晶体光纤结构的设计

§3.5激光光纤通讯第1章

从光量子到光电子

第2章

激光技术

第3章激光光纤通讯

第4章

调制技术

第5章

光电探测技术

第6章

光伏技术

第7章

激光应用技术

第8章

集成电路技术§4.1电光效应

§4.2电光调制技术

§4.3磁光效应

§4.4声光效应第4章调制技术§4.1电光效应

4.1.1线性电光效应

4.1.2KDP晶体第4章调制技术4.1.1线性电光效应第4章调制技术4.1.1线性电光效应第4章调制技术4.1.2KDP晶体第4章调制技术4.1.2KDP晶体第4章调制技术4.1.2KDP晶体第4章调制技术§4.2电光调制技术

4.2.1KDP晶体的纵向调制

第4章调制技术§4.2电光调制技术

4.2.1KDP晶体的纵向调制

第4章调制技术4.2.2铌酸锂晶体的横向调制第4章调制技术4.2.3改变直流偏压对输出特性的影响第4章调制技术4.2.3改变直流偏压对输出特性的影响第4章调制技术4.2.3改变直流偏压对输出特性的影响第4章调制技术4.2.4二次电光效应第4章调制技术4.2.4二次电光效应第4章调制技术4.2.4二次电光效应第4章调制技术4.2.5晶体的电光效应实验第4章调制技术4.2.5晶体的电光效应实验第4章调制技术§4.3磁光效应

4.3.1磁光调制技术第4章调制技术§4.3磁光效应

4.3.1磁光调制技术第4章调制技术§4.3磁光效应

4.3.1磁光调制技术第4章调制技术4.3.2晶体的法拉第效应实验第4章调制技术4.3.2晶体的法拉第效应实验第4章调制技术4.3.2晶体的法拉第效应实验第4章调制技术§4.4声光效应

4.4.1声光衍射效应

4.4.2拉曼—奈斯声光效应

4.4.3布拉格声光效应

4.4.4驻波型声光器件衍射光强的调制度

4.4.5声光器件

4.4.6晶体的声光效应实验第4章调制技术4.4.1声光衍射效应第4章调制技术4.4.2拉曼—奈斯声光效应第4章调制技术4.4.2拉曼—奈斯声光效应第4章调制技术4.4.2拉曼—奈斯声光效应第4章调制技术4.4.3布拉格声光效应第4章调制技术4.4.3布拉格声光效应第4章调制技术4.4.4驻波型声光器件衍射光强的调制第4章调制技术4.4.4驻波型声光器件衍射光强的调制第4章调制技术4.4.4驻波型声光器件衍射光强的调制第4章调制技术4.4.5声光器件第4章调制技术4.4.5声光器件第4章调制技术4.4.5声光器件第4章调制技术4.4.6晶体的声光效应实验第4章调制技术4.4.6晶体的声光效应实验第4章调制技术4.4.6晶体的声光效应实验第4章调制技术4.4.6晶体的声光效应实验第4章调制技术4.4.6晶体的声光效应实验第4章调制技术第4章调制技术习题习题习题习题习题第1章

从光量子到光电子

第2章

激光技术

第3章激光光纤通讯

第4章

调制技术

第5章

光电探测技术

第6章

光伏技术

第7章

激光应用技术

第8章

集成电路技术§5.1光子吸收

§5.2光电探测器的分类

§5.3半导体光电探测器特性评价

§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用

§5.5MODIS传感器及其在遥感探测中的应用

§5.6光机电一体化

§5.7一种基于单幅白光干涉图样的等高线与三维形貌再现的方法

§5.8惠斯通电桥及其应用

§5.9用光电效应测定普朗克常数§5.1光子吸收

§5.2光电探测器的分类

5.2.1按内外光电效应分类

5.2.2按光热效应分类§5.3半导体光电探测器特性评价

5.3.1量子效率

5.3.2响应度

5.3.3暗电流

5.3.4功率信噪比

5.3.5照度特性

5.3.6伏安特性

5.3.7时间响应特性

5.3.8温度稳定特性§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用

§5.5MODIS传感器及其在遥感探测中的应用

§5.6光机电一体化

§5.7一种基于单幅白光干涉图样的等高线与三维形貌再现的方法

§5.8惠斯通电桥及其应用

§5.9用光电效应测定普朗克常数§5.1光子吸收

光发射过程的逆过程，半导体材料吸收光子的能量，产生电子-空穴对，形成光电流，由此人们设计了光电探测器，形成了光电探测技术。当光子的能量大于带隙宽度

时，可能发生本征吸收，小于带隙宽度

时，可观察到杂质吸收或者自由载流子吸收，其中本征吸收构成了光电探测器的基础.§5.1光子吸收价带:Valenceband导带：Conductionband施主能级：Donor

level受主能级：

Acceptorlevel吸收系数0→m跃迁矩阵元§5.2光电探测器的分类一光电管光导管光电池半导体光电探测器

光电二极管PIN光电二极管

雪崩光电二极管

金属-半导体-金属光电二极管光电管、光电倍增管、像增强管光敏电阻（光伏技术，第六章）§5.2光电探测器的分类§5.2光电探测器的分类§5.2光电探测器的分类§5.2光电探测器的分类§5.2光电探测器的分类§5.2光电探测器的分类二热敏电阻测辐射热计金属测辐射热计超导远红外探测器热电偶热电堆热释电探测器§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性在半导体内部，由于热电子发射在没有光照的情况下，也会产生自由载流子电子-空穴，在电场的作用下，产生光电流，这样没有光照射在电路中形成的微小电流称为暗电流（darkcurrency）。§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性§5.3半导体光电探测器特性评价量子效率响应度暗电流

功率信噪比照度特性伏安特性时间响应特性温度稳定特性

光敏电阻的阻值是随着温度变化而变化的，例如

光敏电阻在10照度下，温度系数约为0；当照度大于10时，温度系数大于0；当照度小于10时，温度系数小于0。照度偏离10愈多，则温度系数绝对值也越大。值得注意的是，在环境温度在

范围内，光敏电阻的响应速度几乎不变，但是在低温环境下，光敏电阻的响应速度变慢，例如在

时的响应时间约为

时的2倍。§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用579nm577nm546nm405nm§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.4光栅光谱仪工作原理及其应用§5.5MODIS传感器及其在遥感探测中的应用1999年12月18日，美国国家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，简称NASA）成功地发射了地球观测系统（EarthObservingSystem，简称EOS）的第一颗先进的极地轨道环境遥感卫星Terra（即EOS-AM1）；2002年4月18日NASA又发射了Aqua（即EOS-PM1)。在Terra和Aqua上搭载的主要仪器是MODIS。EOS-AM1和EOS-PM1均为与太阳同步的极地轨道卫星，前者在地方时早晨10:30由北向南穿越赤道线，而EOS-PM1在地方时下午1:30由南向北穿越赤道线。

一次扫描，MODIS探测器沿轨道前进了10km，这10km的区域就是一个扫描条带。扫描条带的宽度分别为10个像素（1km分辨率）、20个像素（500m分辨率率）或者40个像素（250m分辨率）§5.5MODIS传感器及其在遥感探测中的应用§5.6光机电一体化光机电一体化技术，起源于20世纪70年代可追溯到德国提出的精密工程技术（Precisionengineeringtechnology），是机械学与电子学结合，由机械技术与激光、微电子技术融合于一体的新兴技术，能够感知外界环境的变化，并根据这种变化做出响应的机器或者机构，具有小型化轻型化、高精度多功能、柔性化智能化，同时具有知识密集和高可靠性§5.7一种基于单幅白光干涉图样的等高线