第1章光源技巧.ppt

第1章 光源;一切能产生光辐射的辐射源都称为光源;;1.1 辐射度学与光度学的;单位: （瓦每球面度）; 的定义 的定义;光谱辐射通量 与波长的关系; 2.光度量 光度量与辐射度量是一一对应的。 辐射度量是客观物理量， 光度量体现了人的视觉特性。;可见，辐射通量与光通量之间的换算关系： 1W = 683 V(λ）lm ，定义：Km = 683 lm /W;⑸ 光照度 ;1.2 热辐射光源;普朗克公式;1.太阳与黑体辐射器;;1.3 气体放电光源;一、汞灯 泡壳内充汞蒸气;二、钠灯 泡壳内充的是氖氩混合气体 与金属钠滴。;四、氙灯 泡壳内充的是是惰性气体—氙。;五、氘灯 泡壳内充有高纯度的氘气 ;1.4 激光器; 激光形成机理;自发辐射;（2）产生激光的条件;例如激光的三能级系统:;②光学谐振腔（必要条件）;③阈值条件（决定性条件）; 机理 激光形成;１、激光能产生最大的能量密度。激光输出脉冲功率达13×1015 W，亿度以上高温，能焊接、加工和切割最难熔的材料； ;５、激光能产生最大的信息量。目前已接近3T（Tera即1012）目标，即通信传输容量T bit/s，运算速度T bit/s，三维立体存储密度T bit/cm3 ； ;1.气体激光器;3.染料激光器;对P-N结正向注入电流或光泵浦，可激发激光。;1.4.2 固体激光器 介绍几种代表性的固体激光器;;激光二极管（LD）泵浦的固体激光器;一个横向、侧面泵浦的激光器;非线性频率转换得到短波长固体激光器 ;1.4.3 半导体激光器;I型、N型、P型半导体;二、PN结的能带;PN结的能带弯曲;PN结达到动态平衡时，一个平衡系统只能有一个费米能级。自建电场的方向由N区指向P区，P区、N区的电子能级差为：;三、实用中代表性的LD的结构;条形异质结LD:;量子阱（QW）LD;MQW结构的优越性： ;分布反馈激光器 ;DFB 激光器;四、LD的工作特性;2. 光谱特性;3.调制特性;五、LD的应用及新的发展 ;LD的发展日新月异 ;微腔LD;可调谐LD ;短波长LD ;高性能LD组件;1.4.4 光纤激光器; 光波导;二、光纤激光器的基本结构;掺 Er3+光纤激光器， 输出1550nm激光，光纤通信波长。 掺Tm3+光纤激光器， 可输出1435～1500nm波长激光，光纤通信波长。还可输出1700～2100nm波长、810nm波长激光，用于生物医学、光纤传感。 掺Pr3+光纤激光器， 可输出1290～1315nm波长激光，光纤通信波长。 ;F-P腔 将光纤端面抛光，对端面直接镀膜成为腔镜。;掺Er3+光纤光栅激光器;内包层直径在百μm左右，是泵浦光的导管，有大的数值孔径（NA），可以接收更多的泵浦光。泵浦光在内外包层界面上全反射，反复穿过纤芯不断激励工作物质。泵浦效率大大提高。 ;三、光纤激光器的优点;四、应用于通信系统的光纤激光器和光纤放大器;3．光纤激光器和光纤放大器的增益光纤容易与传输光纤耦合。 4．光纤激光器和光纤放大器与现有的光纤器件（如耦合器、偏振器和调制器）完全相容，可以组成完全由光纤器件构成的全光纤传输系统。 5．光纤激光器可以作为光孤子源，是光孤子通信的理想光源。;五、高功率光纤激光器;2.双包层侧面泵浦技术;1.5 发光二极管（LED）;发光原理;LED是一种极有竞争力的新型节能光源，它的优点有： ?效率高 ?光色纯 ?能耗小 ?寿命长 ?可靠耐用 ?应用灵活 ?绿色环保 ; 1962年第一只红色LED问世，接着是黄色、绿色、橙色LED，早期的LED亮度不高。;1.5.1 普通亮度LED;LED采用双异质结、量子阱结构 分为：面发光型－发光功率较大 边发光型－易与光纤耦合;二、主要工作特性; 调制特性 可以直接调制 ;一、实现超高亮度的关键技术; 二、超高亮度彩色LED的应用 ;3.景观照明;亚运之夜;4.手机应用;实现半导体照明光源就是要开发白光LED。;2.RGB LED;二、照明工程;实现白光LED照明可以减少全球用于照明的电量的50%，减少全球总耗电的10%。 全年合计节支2500亿美元，还可减少二氧化碳、二氧化硫等污染废气3.5万亿吨。