光敏二极管和光敏三极管.pptxVIP

光敏二极管和光敏三极管;用途：传感系统的光源;第3页/共76页;第4页/共76页;EDF ASE光源的结构及器件选择 ;图7.3 后向输出ASE与泵浦功率的关系 ;图7.4 反射镜对前向ASE输出的增强作用 ;第8页/共76页; 2: Fiber laser;B: 本身就是传感器，如 DFB-FL;Construction working principle;;Energy transfer;Upconversion pump;Double cladding pump;光纤激光器的组成;光纤激光器的性能指标：;第18页/共76页;第19页/共76页;第20页/共76页; 3：LED, LD;用途2：LD可作为ASE、FL的泵浦;发光机理：;波尔兹曼分布;器件的外形：;ELED的结构;SLED的结构;;;LED的数字调制(a)及模拟调制( b);光源非线性谐波的产生;FP-LD的增益曲线(a)腔模(b)及输出的纵模(c);LD的多模(a)及单模(b)输出谱;商用产品的数据表单;第35页/共76页;第36页/共76页;第37页/共76页;第38页/共76页;第39页/共76页;LD、LED与光纤的耦合 ; 影响耦合效率的主要因素是光源的发散角和光纤的数值孔径。发散角大，耦合效率低；数值孔径大，耦合效率高。此外，光源发光面和光纤端面的尺寸、形状及两者之间的距离都会影响到耦合效率。 光源与光纤的耦合一般采用两种方法，即直接耦合与透镜耦合。 直接耦合是将光纤端面直接对准光源发光面进行耦合的方法。当光源发光面积大于纤芯面积时，这是一种有效的方法。这种直接耦合的方法结构简单，但耦合效率低。; 当光源发光面积小于纤芯面积时，可在光源与光纤之间放置透镜，使更多的发散光线会聚进入光纤来提高耦合效率，如下图。; 对于发散光束非对称的边发光二极管和半导体激光器可以利用圆柱透镜的方法，如下图 (a)、(b)所示。 或者利用大数值孔径的自聚焦透镜（GRIN），其耦合效率可以提高到60%，甚至更高。 单模光纤和半导体激光器的耦合可以采用如下图 (c)所示自聚焦透镜或者在光纤端面用电弧放电形成半球透镜的方法。;利用物质在光的照射下电导性能改变或产生电动势的光电器件光电探测器，常见的有光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。 一、光敏电阻 光敏电阻又称光导管，为纯电阻元件，其工作原理是基于光电导效应，其阻值随光照增强而减小。 优点：灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小、重量轻、机械强度高，耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等。 不足：需要外部电源，有电流时会发热。 ;1. 光敏电阻的工作原理和结构 当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导体材料的禁带宽度Eg，即 hν= = ≥Eg(eV) 式中ν和λ—入射光的频率和波长。 一种光电导体，存在一个照射光的波长限λC，只有波长小于λC的光照射在光电导体上，才能产生电子在能级间的跃迁，从而使光电导体电导率增加。; 光敏电阻的结构如图所示。管芯是一块安装在绝缘衬底上带有两个欧姆接触电极的光电导体。光导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表面薄层，虽然产生的载流子也有少数扩散到内部去，但扩散深度有;1--光导层; 2--玻璃窗口; 3--金属外壳; 4--电极; 5--陶瓷基座; 6--黑色绝缘玻璃; 7--电阻引线。; 光敏电阻的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。如果把光敏电阻连接到外电路中，在外加电压的作用下，用光照射就能改变电路中电流的大小，其连线电路如图所示。 光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。 ;2. 光敏电阻的主要参数和基本特性 （1）暗电阻、亮电阻、光电流 暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。 亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。 光电流：亮电流与暗电流之差。;（2）光照特性;（3）光谱特性 光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化