《2006光电子技术实验》实验指导书.docVIP

《光电子技术实验》指导书 编者：洪建勋 葛华 李成军 吴友宇 武汉理工大学信息工程学院 2007年7月  目录 实验一 光源特性测试 1 实验二 光电探测原理实验 7 实验（一） 光照度测试 8 实验（二） 光电二极管光电特性测试 10 实验（三） 光电二极管伏安特性测试 14 实验（四） 光电池光电特性测试 16 实验（五） 光电池伏安特性测试 19 实验三 光电探测器直流特性测试 22 实验四 光电倍增管特性参数测试 25 实验五 电光调制实验 29 实验六 光电报警系统设计实验 34 实验七 位移的激光干涉测量 38 实验八 光学系统的PSF及MTF评价 42 实验九 缝宽或间隙的衍射测量 45 实验十 光纤传感实验 48 第一部分：反射式光纤位移传感实验 48 第二部分：光纤微弯传感实验 50 第三部分 透射式光强无极衰减实验 52 实验十一　学系统设计软件Zemax应用——单透镜设计 56 实验十二 巴俾特原理及细丝直径测量 58 实验十三 变形的全场衍射测量 60 实验十四 散斑测试技术的综合应用 62 实验十五 三维形貌的共焦测量 65 实验十六 纳米测量新技术 68 实验十七　光发射机与光接收机实验 71 实验十八　光纤传输综合实验 79 实验十九　光纤通信系统二次开发实验 88 实验二十 导波光学系统设计－运用Beamprop软件设计光纤 90 实验二十一 导波光学系统设计－运用Beamprop软件设计光栅 95 实验一 光源特性测试 一、实验目的 1、测试LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线，计算阈值电流（Ith）和外微分量子效率。 2、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响。 二、实验内容 1、测试在LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线。 2、测试LD温度特性。 三、实验仪器 1、LD激光二极管（带尾纤输出，FC型接口） 1只 2、LED发光二极管 1只 3、LD/ LED电流源 1台 4、温控器（可选） 1台 5、光功率计 1台 6、积分球（可选） 1个 7、万用表 1台 四、实验原理 激光二极管LD和发光二极管LED是光通讯系统中使用的主要光源。LD和LED都是半导体光电子器件，其核心部分都是P-N结。因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性曲线，如图所示： 由V-I曲线我们可以计算出LD/LED总的串联电阻R和开门电压VT。 在结构上，由于LED与LD相比没有光学谐振腔。因此，LD和LED的功率与电流的P-I关系特性曲线则有很大的差别。LED的P-I曲线基本上是一条近似的线性直线。 从图中可以看出LD的P-I曲线有一阈值电流Ith，只有在工作电流IfIth部分，P-I曲线才近似一根直线。而在IfIth部分，LD输出的光功率几乎为零。 对于LD可以根据其P-I曲线可以求出LD的外微分量子效率ηD。其具有如下关系： 因此在曲线中，曲线的斜率表征的就是外微分量子效率。 由于光电子器件是由半导体材料制成，因此温度对其光电特性影响也很大。随着温度的增加，LD的阈值逐渐增大，光功率逐渐减小，外微分量子效率逐渐减小。阈值与温度的近似关系可以表示为： 式中，为室温，为室温下的阈值电流，为特征温度。不同温度下，LD的P-I曲线如图，根据此图可以求出LD的特征温度。 LD/LED电流源使用说明： 1、本机为LD/LED专用测试设备，可广泛用于650nm、780nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等各种中小功率LD的电流测试及老化测试。设备内部带APC(Automatic Power Control)电路及ACC(Automatic Current Control)电路，可以实现以下三种