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(cè)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(cè)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(chǎng)的波動(dòng)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(dòng)方程

3.2.4纖芯與包層中的電磁場(chǎng)

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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)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(cè)器的分類

§5.3半導(dǎo)體光電探測(cè)器特性評(píng)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(cè)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(cè)定普朗克常數(shù)§5.1光子吸收

§5.2光電探測(cè)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(cè)器特性評(píng)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(cè)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(cè)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(duì)，形成光電流，由此人們?cè)O(shè)計(jì)了光電探測(cè)器，形成了光電探測(cè)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(cè)器的基礎(chǔ).§5.1光子吸收價(jià)帶:Valenceband導(dǎo)帶：Conductionband施主能級(jí)：Donor

level受主能級(jí)：

Acceptorlevel吸收系數(shù)0→m躍遷矩陣元§5.2光電探測(cè)器的分類一光電管光導(dǎo)管光電池半導(dǎo)體光電探測(cè)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(cè)器的分類§5.2光電探測(cè)器的分類§5.2光電探測(cè)器的分類§5.2光電探測(cè)器的分類§5.2光電探測(cè)器的分類§5.2光電探測(cè)器的分類二熱敏電阻測(cè)輻射熱計(jì)金屬測(cè)輻射熱計(jì)超導(dǎo)遠(yuǎn)紅外探測(cè)器熱電偶熱電堆熱釋電探測(cè)器§5.3半導(dǎo)體光電探測(cè)器特性評(píng)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(cè)器特性評(píng)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(cè)器特性評(píng)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(huì)產(chǎn)生自由載流子電子-空穴，在電場(chǎng)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）?！?.3半導(dǎo)體光電探測(cè)器特性評(píng)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(cè)器特性評(píng)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(cè)器特性評(píng)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(cè)器特性評(píng)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(cè)器特性評(píng)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(duì)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?！?.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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(shí)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