南郵光電綜合設(shè)計(jì)

1、光電綜合設(shè)計(jì)學(xué)院：光電工程學(xué)院專業(yè)：光電信息工程姓名：徐一學(xué)號：B120604022016年1月4日2016年1月15日2、課題 1半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算分析1.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)1.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路.1.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）.1.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析.二、課題2:光學(xué)系統(tǒng)中的物像關(guān)系2.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)2.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路.2.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）.24仿真結(jié)果與結(jié)果分析.三、課題3:橢圓偏振光的仿真計(jì)算3.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)3.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路.3.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）.3.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析.10四、課題7:光學(xué)諧

2、振腔的設(shè)計(jì)133.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)3.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路.3.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）.3.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析.10五、課題11：光電探測器光電流的計(jì)算3.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)3.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路.3.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）.3.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析.10六、課程設(shè)計(jì)小結(jié)13、課題1:半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算分析1.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù):若鍺中含有一定數(shù)量的雜質(zhì)元素Sb,試根據(jù)要求分析雜質(zhì)濃度與電離度以及電離溫度之間的關(guān)系:(1)當(dāng)Sb濃度分別為I014cm3和1017cm3時(shí)，計(jì)算雜質(zhì)99%, 90%和50%電離時(shí)的溫度各為多少?(2

3、)根據(jù)一定雜質(zhì)類型和雜質(zhì)濃度，畫出電離度和溫度的關(guān)系圖線，并確定半導(dǎo)體處于強(qiáng)電離區(qū)(電離度90 %)的溫度范圍。設(shè)計(jì)要求:(1)具有友好輸入輸出界面;(2)調(diào)整輸入數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)結(jié)果，并進(jìn)行分析。1.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路本題是已知摻雜一定數(shù)量雜質(zhì)的半導(dǎo)體，分析其雜質(zhì)濃度、電離度及電離溫度之間的關(guān)系,并且在已知雜質(zhì)濃度的條件下根據(jù)電離度計(jì)算溫度。由固體電子導(dǎo)論中載流子濃度的知識,離,此時(shí)以本征激發(fā)為主，載流子濃度迅速增加，本題中鍺中摻Sb時(shí)，形成n型半導(dǎo)體,隨著溫度升高，電離程度加大，載流子濃度也增加，但溫度進(jìn)一步升高后，雜質(zhì)全部電任務(wù)是要作出一定摻雜濃度下電離度和溫度的關(guān)系曲線，計(jì)算公式如

4、下:濃度為1014時(shí)電離度與溫度的關(guān)系式為:D=1-ex p(116./T)*10A(14)/10A(15)./T.A(1.5)濃度為1017時(shí)電離度與溫度的關(guān)系式為：D=1-ex p(116./T)*10A(17)/10A(15)./TA(1.5)1.3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(建模) global a;global b;c仁solve('116/T=1.5*log(T)-23); c2=solve('116/T=1.5*log(T)-9.2'); c3=solve('116/T=1.5*log(T)');c4=solve('116/T=1.5*log(T

5、)-6.9');c5=solve('116/T=1.5*log(T)+3');c6=solve('116/T=1.5*log(T)-3.9');set(ha ndles.edit1,'Stri ng',''); switch acase 1if b=1set(ha ndles.edit1,'Stri ng',double(c1); elseif b=2;set(ha ndles.edit1,'Stri ng',double(c3); elseif b=3;set(ha ndles.edit1

6、,'Stri ng',double(c5); en d;case 2if b=1set(ha ndles.edit1,'Stri ng',double(c2); elseif b=2;set(ha ndles.edit1,'Stri ng',double(c4); elseif b=3;set(ha ndles.edit1,'Stri ng',double(c6); end;end1.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析B*fr aiiCJOioa電寓度和詔岌為關(guān)系曲線計(jì)毎T二 37.1502T> 24,25 創(chuàng)fe*rS計(jì)箸T二 53

7、2.955強(qiáng)電離;蚤件下T> 160,883電離度和富黃的關(guān)系fc線:TPfir 電也肚|C3計(jì)算T= 160.883T> 160.883i邑離淺利a搜的關(guān)系fc鏡;由程序運(yùn)行結(jié)果可以得出在不同的雜質(zhì)濃度下電離度與溫度的關(guān)系曲線,并且可以進(jìn)一并且逐漸趨于飽步發(fā)現(xiàn)，在雜質(zhì)濃度一定的條件下，隨著溫度的升高，電離度也越來越大, 和，此時(shí)半導(dǎo)體中為高溫本征激發(fā)。二、課題2:光學(xué)系統(tǒng)中的物像關(guān)系2.1. 課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù):(1)已知Ri100mm, R2 50mm,di 8mm,d?20mm, R3200mm,R4120mm,d3 3mm，確定上圖所示光學(xué)系統(tǒng)的主面、焦點(diǎn)位置，

8、以及焦距;(2)對任意輸入的物距I、物高y，計(jì)算出像距I、像高y。設(shè)計(jì)要求:(1) 具有友好輸入輸出界面；(2) 可根據(jù)輸入的不同參數(shù)值，查看結(jié)果。2.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路題目要求確定由凹凸透鏡所確定的光學(xué)系統(tǒng)的主面、焦點(diǎn)位置及焦距，根據(jù)應(yīng)用光學(xué)相關(guān)知識，平行光入射及平行光出射可分別確定焦點(diǎn)及主面所在位置，進(jìn)而可以計(jì)算出焦距,像方焦距隨之確定，物方有如平行光入射光學(xué)系統(tǒng)可以確定像方焦點(diǎn)和像方主平面的位置, 關(guān)參量以此類推。本題中可將凹透鏡與凸透鏡看成兩個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，分別確定各自的焦點(diǎn)、主面及焦距, 再根據(jù)理想光學(xué)系統(tǒng)的組合知識即可計(jì)算出組合系統(tǒng)的相關(guān)參量。其中，以焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)算物距和像

9、距的物象公式叫牛頓公式XX' =ff '高斯公式：f ' /I ' +f/l=1本題中主要運(yùn)用的公式為L=(-R*d)/( n*(R-R)+( n-)*d)23系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）插入圖片:han dies.out put = hObject;himage=fi ndobj('tag','axes1');axes(himage);logo=imread('B.j pg');image(logo);set(himage,'visible','off);計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)參量:if(ise mp ty(g

10、et(ha ndles.edit1,'Stn ng')II isempty(get(handles.edit2,'String')msgbox（'請輸入折射率','出錯(cuò)啦.'）;elsen1=str2 num(get(ha ndles.edit1,'Stri ng');n2=str2 num(get(ha ndles.edit2,'Stri ng');d2=20;R1=100;R2=-50;d1=8;lh1=(-R1*d1)/(n 1*(R2-R1)+( n1-1)*d1)lh2=(-R2*d1)/

11、(n 1*(R2-R1)+( n1-1)*d1)R3=-200;R4=120;d3=3;lh3=(-R3*d3)/( n2*(R4-R3)+( n2-1)*d3)lh4=(-R4*d3)/( n2*(R4-R3)+( n2-1)*d3)f1=-R1./( n1-1)f2=n 1.*R1./( n1-1)f3=n 1*R2./( n1-1)f4=-R2./( n1-1)s=d1-f2+f3ff1=-f2.*f4./sff2=-ff1f1=-R3./( n2-1);f2=n2.*R3./( n2-1);f3=n2*R4./(n 2-1);f4=-R4./(n 2-1);S=d3-f2+f3ff3=

12、-f2.*f4./sff4=-ff3合系統(tǒng)四個(gè)獨(dú)立的主面位置Fx1=ff2+lh1Fx2=d1+lh2+ff1Fx3=d1+d2+lh3+ff4Fx4=d1+d2+d3+lh4+ff3%s=d2-lh2+lh3-ff1+ff4s=Fx3-Fx2xF1=-ff3.*ff4/s %XF'xF2=ff2.*ff1/s %XFx1=Fx1+xF2 %Fx2=Fx4+xF1 %F'fff1=-ff1.*ff3./s %ffff2=ff2.*ff4./s %fx3=x1+fff1 %主面位置x4=x2-fff1 %主面位置set(ha ndles.edit16,'Stri ng&#

13、39;, nu m2str(x1);set(ha ndles.edit17,'Stri ng', nu m2str(x2);set(ha ndles.edit4,'Stri ng', nu m2str(x3);set(ha ndles.edit18,'Stri ng', nu m2str(x4);set(ha ndles.edit3,'Stri ng',n um2str(fff2);set(ha ndles.edit19,'Stri ng', nu m2str(fff1);guidata(hObject, han

14、dles);End if (ise mp ty(i npu t)msgbox('請先計(jì)算像方焦距','出錯(cuò)啦.');else物距l(xiāng)=str2 nu m(get(ha ndles.edit12,'Stri ng')%物高y=str2 nu m(get(ha ndles.edit13,'Stri ng')%if(ise mp ty(l)msgbox('請輸入物距','出錯(cuò)啦.');7else if(ise mp ty(y)msgbox('請輸入物高','出錯(cuò)啦.');el

15、sef=inpu t;%像方焦距I1=l.*f./(f+l) %像距b=l1./l%放大率y1=b.*y%像咼set(ha ndles.edit14,'Stri ng',n um2str(l1);set(ha ndles.edit15,'Stri ng',n um2str(y1);endend2.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析R】一廠壬:iFlSnuL槪媲瓷殺s示面祝割臣匸tzH-nB BITSmm11 5時(shí)卞無H頁jI -±i刖非!両運(yùn)祈號T 1"T互BHga1 0:asmmi1測JER|“1伽3mmJ.-'.-1N須上1 11T亠1 .

16、二ttn nrrrm"1133mm溟5 |grwtiTJfc 1TaDjTmmXtaUL比H】UWfr*? I 'T*盧伽2F11BiSHfeiB-1D3£1：II 1 011131I -7 J”&W計(jì)亙11甘驗(yàn)I -1D1 114AH 1D1134EmTTH，時(shí)巾ttt I rw-if 7f=n 'n，并且兩焦點(diǎn)F和F'位置表現(xiàn)出明顯差異，經(jīng)過多次模擬可以看出物方和像方兩焦距之間存在一定關(guān)系，大致符合 在凸透鏡折射率和凹透鏡折射率大小關(guān)系改變情況下， 程序數(shù)據(jù)與理論值相符。三、課題3:橢圓偏振光的仿真計(jì)算3.1.課題任務(wù)要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)任

17、務(wù):根據(jù)橢圓偏振光公式:(字)2E0x(旦)2(旦)(旦)COSsin2做出對應(yīng)不同值的橢圓偏振圖;兩橢圓（包括圓）偏振光的疊加。Eo/Eox 八 E。/振光的振動(dòng)幅度及兩者之間的相位差不同,疊加而成的橢圓偏振光也不同，兩者相互疊加可設(shè)計(jì)要求:具有友好輸入輸出界面;可根據(jù)輸入的不同參數(shù)值，查看結(jié)果。3.2. 課題分析及設(shè)計(jì)思路題目要求作出不同值的橢圓偏振光，并且給出了橢圓偏振光的公式，橢圓根據(jù)物理光線偏學(xué)相關(guān)知識，我們知道橢圓偏振光可看做兩個(gè)振動(dòng)方向相互垂直的線偏振光疊加而成,構(gòu)成線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。據(jù)此，若已知兩個(gè)相互垂直的線偏振光的振幅大小和相位差便可作出對應(yīng)的橢圓偏振光。3.

18、3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（建模）X=str2 nu m(get(ha ndles.editx,'Stri ng');Y=str2 num(get(ha ndles.edity,'Stri ng');a=str2 nu m(get(ha ndles.edita,'Stri ng');syms x y f=(x./X)A2+(y./Y)A2-2.*(x./X).*(y./Y).*cos(a)-si n( a).*si n(a);axes(ha ndles.axesi);ezp lot(f,-2*X,2*X);grid on;guidata(hObject, h

19、an dles);X=str2 num(get(ha ndles.editx2,'Stri ng');Y=str2 num(get(ha ndles.edity2,'Stri ng'); a=str2 nu m(get(ha ndles.edita2,'Stn ng');%a=pi/2;syms x y f=(x./X)A2+(y./Y)A2-2.*(x./X).*(y./Y).*cos(a)-si n( a).*si n(a);axes(ha ndles.axes2);ezp lot(f,-2*X,2*X);grid on;guidata(hO

20、bject, han dies);X=str2 nu m(get(ha ndles.editx,'Stri ng');Y=str2 num(get(ha ndles.edity,'Stri ng');a=str2 nu m(get(ha ndles.edita,'Stri ng');%a=pi/2;syms x y f1=(x./X).A2+(y./Y).A2-2.*(x./X).*(y./Y).*cos(a)-si n( a).*si n(a);X2=str2 num(get(ha ndles.editx2,'Stri ng')

21、;Y=str2 num(get(ha ndles.edity2,'Stri ng');a=str2 nu m(get(ha ndles.edita2,'Stn ng');%a=pi/2;syms x y f2=(x./X2).2+(y./Y).2-2.*(x./X2).*(y./Y).*cos(a)-si n( a).*si n(a);f=f1+f2;axes(ha ndles.axes3);ezp lot(f,-2*(X+X2),2*(X+X2);grid on;guidata(hObject, han dles);3.4. 仿真結(jié)果與結(jié)果分析亠靄闌潮船聽報(bào)H姬!很偏振光1偏振光2_/4OOx+.-719B0241713756e7/9Ol71992547409924