現(xiàn)代光電子技術(shù) 課件 第3-5章 激光光纖通訊、調(diào)制技、光電探測技術(shù)術(shù)

第1章

從光量子到光電子

第2章

激光技術(shù)

第3章激光光纖通訊

第4章

調(diào)制技術(shù)

第5章

光電探測技術(shù)

第6章

光伏技術(shù)

第7章

激光應(yīng)用技術(shù)

第8章

集成電路技術(shù)§3.1光波傳輸

§3.2光纖通訊

§3.3光子晶體光纖

§3.4激光光纖通訊

§3.1光波傳輸

3.1.1光輻射的電磁理論

3.1.2電磁場的波動方程§3.2光纖通訊

3.2.1光纖損耗

3.2.2光纖的色散

3.2.3均勻纖芯光纖的波動方程

3.2.4纖芯與包層中的電磁場

3.2.5光纖通信技術(shù)§3.3光子晶體光纖

3.3.1光子晶體光纖分類

3.3.2PCF的主要特征

3.3.3分析計(jì)算光子晶體光纖中光傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)

3.3.4光子晶體光纖建模設(shè)計(jì)、分析與計(jì)算

3.3.5雙芯八邊形結(jié)構(gòu)光子晶體光纖的色散補(bǔ)償特性

3.3.6超高負(fù)色散系數(shù)的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

§3.5激光光纖通訊第1章

從光量子到光電子

第2章

激光技術(shù)

第3章激光光纖通訊

第4章

調(diào)制技術(shù)

第5章

光電探測技術(shù)

第6章

光伏技術(shù)

第7章

激光應(yīng)用技術(shù)

第8章

集成電路技術(shù)§4.1電光效應(yīng)

§4.2電光調(diào)制技術(shù)

§4.3磁光效應(yīng)

§4.4聲光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)§4.1電光效應(yīng)

4.1.1線性電光效應(yīng)

4.1.2KDP晶體第4章調(diào)制技術(shù)4.1.1線性電光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.1.1線性電光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.1.2KDP晶體第4章調(diào)制技術(shù)4.1.2KDP晶體第4章調(diào)制技術(shù)4.1.2KDP晶體第4章調(diào)制技術(shù)§4.2電光調(diào)制技術(shù)

4.2.1KDP晶體的縱向調(diào)制

第4章調(diào)制技術(shù)§4.2電光調(diào)制技術(shù)

4.2.1KDP晶體的縱向調(diào)制

第4章調(diào)制技術(shù)4.2.2鈮酸鋰晶體的橫向調(diào)制第4章調(diào)制技術(shù)4.2.3改變直流偏壓對輸出特性的影響第4章調(diào)制技術(shù)4.2.3改變直流偏壓對輸出特性的影響第4章調(diào)制技術(shù)4.2.3改變直流偏壓對輸出特性的影響第4章調(diào)制技術(shù)4.2.4二次電光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.2.4二次電光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.2.4二次電光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.2.5晶體的電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.2.5晶體的電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)§4.3磁光效應(yīng)

4.3.1磁光調(diào)制技術(shù)第4章調(diào)制技術(shù)§4.3磁光效應(yīng)

4.3.1磁光調(diào)制技術(shù)第4章調(diào)制技術(shù)§4.3磁光效應(yīng)

4.3.1磁光調(diào)制技術(shù)第4章調(diào)制技術(shù)4.3.2晶體的法拉第效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.3.2晶體的法拉第效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.3.2晶體的法拉第效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)§4.4聲光效應(yīng)

4.4.1聲光衍射效應(yīng)

4.4.2拉曼—奈斯聲光效應(yīng)

4.4.3布拉格聲光效應(yīng)

4.4.4駐波型聲光器件衍射光強(qiáng)的調(diào)制度

4.4.5聲光器件

4.4.6晶體的聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.1聲光衍射效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.2拉曼—奈斯聲光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.2拉曼—奈斯聲光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.2拉曼—奈斯聲光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.3布拉格聲光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.3布拉格聲光效應(yīng)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.4駐波型聲光器件衍射光強(qiáng)的調(diào)制第4章調(diào)制技術(shù)4.4.4駐波型聲光器件衍射光強(qiáng)的調(diào)制第4章調(diào)制技術(shù)4.4.4駐波型聲光器件衍射光強(qiáng)的調(diào)制第4章調(diào)制技術(shù)4.4.5聲光器件第4章調(diào)制技術(shù)4.4.5聲光器件第4章調(diào)制技術(shù)4.4.5聲光器件第4章調(diào)制技術(shù)4.4.6晶體的聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.6晶體的聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.6晶體的聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.6晶體的聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)4.4.6晶體的聲光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)第4章調(diào)制技術(shù)第4章調(diào)制技術(shù)習(xí)題習(xí)題習(xí)題習(xí)題習(xí)題第1章

從光量子到光電子

第2章

激光技術(shù)

第3章激光光纖通訊

第4章

調(diào)制技術(shù)

第5章

光電探測技術(shù)

第6章

光伏技術(shù)

第7章

激光應(yīng)用技術(shù)

第8章

集成電路技術(shù)§5.1光子吸收

§5.2光電探測器的分類

§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)

§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用

§5.5MODIS傳感器及其在遙感探測中的應(yīng)用

§5.6光機(jī)電一體化

§5.7一種基于單幅白光干涉圖樣的等高線與三維形貌再現(xiàn)的方法

§5.8惠斯通電橋及其應(yīng)用

§5.9用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)§5.1光子吸收

§5.2光電探測器的分類

5.2.1按內(nèi)外光電效應(yīng)分類

5.2.2按光熱效應(yīng)分類§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)

5.3.1量子效率

5.3.2響應(yīng)度

5.3.3暗電流

5.3.4功率信噪比

5.3.5照度特性

5.3.6伏安特性

5.3.7時(shí)間響應(yīng)特性

5.3.8溫度穩(wěn)定特性§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用

§5.5MODIS傳感器及其在遙感探測中的應(yīng)用

§5.6光機(jī)電一體化

§5.7一種基于單幅白光干涉圖樣的等高線與三維形貌再現(xiàn)的方法

§5.8惠斯通電橋及其應(yīng)用

§5.9用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)§5.1光子吸收

光發(fā)射過程的逆過程，半導(dǎo)體材料吸收光子的能量，產(chǎn)生電子-空穴對，形成光電流，由此人們設(shè)計(jì)了光電探測器，形成了光電探測技術(shù)。當(dāng)光子的能量大于帶隙寬度

時(shí)，可能發(fā)生本征吸收，小于帶隙寬度

時(shí)，可觀察到雜質(zhì)吸收或者自由載流子吸收，其中本征吸收構(gòu)成了光電探測器的基礎(chǔ).§5.1光子吸收價(jià)帶:Valenceband導(dǎo)帶：Conductionband施主能級：Donor

level受主能級：

Acceptorlevel吸收系數(shù)0→m躍遷矩陣元§5.2光電探測器的分類一光電管光導(dǎo)管光電池半導(dǎo)體光電探測器

光電二極管PIN光電二極管

雪崩光電二極管

金屬-半導(dǎo)體-金屬光電二極管光電管、光電倍增管、像增強(qiáng)管光敏電阻（光伏技術(shù)，第六章）§5.2光電探測器的分類§5.2光電探測器的分類§5.2光電探測器的分類§5.2光電探測器的分類§5.2光電探測器的分類§5.2光電探測器的分類二熱敏電阻測輻射熱計(jì)金屬測輻射熱計(jì)超導(dǎo)遠(yuǎn)紅外探測器熱電偶熱電堆熱釋電探測器§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性在半導(dǎo)體內(nèi)部，由于熱電子發(fā)射在沒有光照的情況下，也會產(chǎn)生自由載流子電子-空穴，在電場的作用下，產(chǎn)生光電流，這樣沒有光照射在電路中形成的微小電流稱為暗電流（darkcurrency）。§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性§5.3半導(dǎo)體光電探測器特性評價(jià)量子效率響應(yīng)度暗電流

功率信噪比照度特性伏安特性時(shí)間響應(yīng)特性溫度穩(wěn)定特性

光敏電阻的阻值是隨著溫度變化而變化的，例如

光敏電阻在10照度下，溫度系數(shù)約為0；當(dāng)照度大于10時(shí)，溫度系數(shù)大于0；當(dāng)照度小于10時(shí)，溫度系數(shù)小于0。照度偏離10愈多，則溫度系數(shù)絕對值也越大。值得注意的是，在環(huán)境溫度在

范圍內(nèi)，光敏電阻的響應(yīng)速度幾乎不變，但是在低溫環(huán)境下，光敏電阻的響應(yīng)速度變慢，例如在

時(shí)的響應(yīng)時(shí)間約為

時(shí)的2倍。§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用579nm577nm546nm405nm§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.4光柵光譜儀工作原理及其應(yīng)用§5.5MODIS傳感器及其在遙感探測中的應(yīng)用1999年12月18日，美國國家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，簡稱NASA）成功地發(fā)射了地球觀測系統(tǒng)（EarthObservingSystem，簡稱EOS）的第一顆先進(jìn)的極地軌道環(huán)境遙感衛(wèi)星Terra（即EOS-AM1）；2002年4月18日NASA又發(fā)射了Aqua（即EOS-PM1)。在Terra和Aqua上搭載的主要儀器是MODIS。EOS-AM1和EOS-PM1均為與太陽同步的極地軌道衛(wèi)星，前者在地方時(shí)早晨10:30由北向南穿越赤道線，而EOS-PM1在地方時(shí)下午1:30由南向北穿越赤道線。

一次掃描，MODIS探測器沿軌道前進(jìn)了10km，這10km的區(qū)域就是一個(gè)掃描條帶。掃描條帶的寬度分別為10個(gè)像素（1km分辨率）、20個(gè)像素（500m分辨率率）或者40個(gè)像素（250m分辨率）§5.5MODIS傳感器及其在遙感探測中的應(yīng)用§5.6光機(jī)電一體化光機(jī)電一體化技術(shù)，起源于20世紀(jì)70年代可追溯到德國提出的精密工程技術(shù)（Precisionengineeringtechnology），是機(jī)械學(xué)與電子學(xué)結(jié)合，由機(jī)械技術(shù)與激光、微電子技術(shù)融合于一體的新興技術(shù)，能夠感知外界環(huán)境的變化，并根據(jù)這種變化做出響應(yīng)的機(jī)器或者機(jī)構(gòu)，具有小型化輕型化、高精度多功能、柔性化智能化，同時(shí)具有知識密集和高可靠性§5.7一種基于單幅白光干涉圖樣的等高線