第2章 光电测试技术 知识发展展望 《光电测试技术 知识（第2版）》课件.pptVIP

* 发光二极管的发光亮度基本上正比于电流密度 随着电流密度的增加，发光亮度有趋于饱和的现象，因此采用脉冲驱动方式是有利的，它可以在平均电流与直流相等的情况下有更高的亮度 目前，通常采用脉宽调制（PMW）驱动方式 GaAs0.35P0.65 104 103 102 101 100 10-1 10-2 GaP（红） GaP（绿） GaAs（红） 10-1 100 101 102 103 电流密度/A·cm-2 光出射度/（lm·cm-2） 3）发光亮度特性 几种LED出射度与电流密度曲线图 * 4）温度特性 温度对LED PN结的复合电流是有影响的，PN结温度升高到一定程度后，电流将变小，发光亮度也减弱。 0 20 40 60 80 10 20 30 40 50 I/mA t/ ℃ 发光电流与温度的关系曲线图 * 5）配光曲线 与LED的结构、封装方式以及发光二极管前端装的透镜有关 目前在市场中，有很多不同发光角的LED, 例如： ±15°±30°、±45° 90° 80° 90° 80° 0° LED—HG500的配光曲线 发光角为±80° * 发光二极管的电学参数包括工作电压、工作电流、开启电压和功耗等 响应时间是指LED开启与熄灭的时间延迟，通常用开启时间 tr 和下降时间tF 来表征。 开启时间 tr 是指接通电源后发光亮度从10%开始到达到90%所经历的时间，一般为4~10ns 之间。 下降时间 tF是指切断电源后，管子发光亮度从90%降到10%所经历的时间，一般为4ns到几十ns 之间，可工作于10~100MHZ的动态场合。 LED电学参数和特性 激光光源 激光器三大要素 激励能源 激光工作物质 谐振腔 光激励 磁激励 核激励 化学反应 共轴球面腔 环形腔 折叠腔 相位共轭腔 …… 固体激光器 工作物质为固体， 如红宝石、 钕钇铝石榴石、 钛宝石 气体激光器 工作物质为 He-Ne、 CO2、Ar+等 半导体激光器 工作物质为 GaAs、GaSe、 CaS、PbS等 用光泵激励形成受激辐 射，辐射能量大，比气 体激光器高出三个量级。 激光输出的波长范围宽， 可得到从紫外到红外稳定 的激光输出。可输出脉冲 光、重复脉冲光和连续 光输出。常用于打孔、 焊接、测距、雷达等。 CO2激光器输出功率大， 能量转换效率高，输出波 长为10.6?m的红外光。 它广泛用于激光加工、 医疗、大气通信和军事上。 在光电测量中应用最多的 是He-Ne气体激光器，因 为He-Ne激光器发出的激 光单色性和方向性好。 体积小、效率高、寿 命长、携带与使用方 便，尤其是可以直接 进行电流调制而获得 高内调制输出，广泛 用于光电测量、激光 打印、光存储、光通 信、光雷达等。 激光器举例 激光器特点 1）光束特点 气体激光器和固体激光器大都采用两块具有共轴线的球面镜作为反射镜构成谐振腔，称为共轴球面腔；如果两个球面镜焦点重合，它们构成的腔称为共焦腔。 L=2f θ0 x,y w0 0 w z 激光在共焦腔中光斑的大小，在不同位置各不相同 激光振幅分布 A00为与模的级次有关的，归一化比例常数； E0为与坐标无关的常量； ω(z)为z处的基模光斑半径； ω0为z=0处的光斑半径，此处的ω(z)为最小，称为束腰半径 2）激光的单色性 激光谱线宽度很窄，即波长变化范围很小，单色性很好。 半导体激光器因其体积小，功率大，散热又不太好，热稳定性较差，其谱线宽度即单色性远比He-Ne激光器差。 因单色性好，所以相干性好。 3）激光的方向性 He-Ne激光 方向性最好，它的发散角可达到3×10-4rad，十分接近衍射极限（2×10-4rad），可用于准直测量 固体激光器 发散角略大，大约10-2rad量级； 半导体激光器 纵向发散角约5?-10?，其方向性较差 4）激光的亮度 由亮度定义可知激光的亮度是极高的。激光的亮度比普通光源高上百万倍。如气体激光器亮度可达104-108w/sr.cm2，固体激光器发光亮度约为107-1011w/sr.cm2，而太阳表面亮度为2×103w/sr.cm2，可见激光亮度比太阳表面亮度高出几个到几十个数量级。 激光的高亮度使光电测量的距离更远，信噪比更高，尤适合于遥测和遥控。 5）相干性 He-Ne激光的相干长度达到几百公里。 是散斑测量和全息测量的理想光源 用激光干涉法测量长度和表面形貌时，也会由于激光相干性太好，而使干涉场内的干涉图出现散斑使干涉场散乱，给图像处理带来困难。 光源 谱线λ/nm 谱线Δλ/nm 相干长度L/cm 氙 606.78 0.00047 77 镉 643.85 0.0013 30 钠 589.