光探复习方向

1、123亲爱的孩纸们：亲爱的孩纸们： 大家好！ 在这充满希望的季节，我们迎来了考试周！ 也同时迎来了班级考前交流会！ 希望大家对于不好的地方提出自己的意见！ 吴勇 11月21日l各种效应的各种效应的定义定义.原理原理和和特点特点l各种效应的比较各种效应的比较l典型的代表器件典型的代表器件 （包括各种公式）（包括各种公式）重点掌握：重点掌握： 光子直接与物质中的电子作用，引起电子运动状态的改变，从而使物体的电学性质改变。特点：光子与材料中的电子直接作用，使电子的能态发生改变，光谱响应有选择性。 1）光电导效应光电导效应 )(/24. 1)(0eVEmi)(/24. 1)(0eVEmg公式咯特点：光

2、谱范围宽、无选择性特点：光谱范围宽、无选择性 (a)(b)(4)(PE-Photo Emission)(PMT-PhotoMultiplier Tube )(PC-Photoconductive)(PV-Photo Voltaic )(SBDSchottky Barrier Photo Diode)(PEM-photo electromagnetic)(photon drag effective )(Bolometer )Positive Temperature Coefficient (seebeck effect )Pyroelectric sensor(MCP-Microchannel

3、Plates )(Dynode )(APDAvalanche Photo Diode)thermocouples & thermopileSolar cell（photocell）Photo Diodephotoconductor(image intensifiers )（1 1）辐射度量和光度量的对照表）辐射度量和光度量的对照表2.掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算掌握和应用辐射度量（光度量）单位及相互换算最基本的物理量和公式不得不记哈，亲！)(,VKemv还有一个是1725 暗环境！将光通量和幅通量结合在一起的一个桥梁式子。3. 黑体辐射定律黑体辐射定律) 1() 1(2)

4、,(/51/52,2TckThcebecehcTM(3) 维恩位移定律维恩位移定律（对普朗克公式求导得到的）（对普朗克公式求导得到的）04eb,ebT)d,(TMM4282345KWm1067. 5152chkTm2898(m)5155,e102862. 1TbTMmb Wcm-2.m-1黑体辐射峰值VsVsIINSNSdBIIIINSlg20lg10)(22NSNEPe/PVVNEPDns/1或琼斯)(/*121WHzcmfAPVVDdNS（1）掌握）掌握光电倍增管光电倍增管组成及工作原理组成及工作原理（2）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用）掌握光电倍增管外部电路的设计及使用（3）掌握光电

5、发射器件的特点：使用波段、内增）掌握光电发射器件的特点：使用波段、内增益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、益（与什么有关）、灵敏度高（用什么表示）、低噪声、高电压（正负电压低噪声、高电压（正负电压 怎么使用以及怎么使用以及 使用使用特点）、适用微弱信号检测等特点）、适用微弱信号检测等（1） 器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示器件工作原理：内增益特性、灵敏度表示（2）三种偏置电路特点）三种偏置电路特点（哪三种哪三种）恒流恒流 恒压恒压 匹配匹配 三种偏置电路三种偏置电路（3）工作条件（偏压、无极性工作条件（偏压、无极性）（4）工作波段、响应频率）工作波段、响应频率相关式子的理解和推导（1

6、）结合第二章的）结合第二章的pn结工作原理，掌握结工作原理，掌握PV器件的器件的伏安工作曲线及对应的工作状态（伏安工作曲线及对应的工作状态（零偏、零偏、自偏自偏.反偏反偏） （2）PN、PIN、APD管的工作原理、结构和特点，管的工作原理、结构和特点，掌握其在增益和频率响应方面的比较。掌握其在增益和频率响应方面的比较。（3）光电池的工作原理、与普通光电二极管的比较）光电池的工作原理、与普通光电二极管的比较（4）光电三极管的工作原理，与光电二极管的比较）光电三极管的工作原理，与光电二极管的比较 光电转换光电转换 电流放大电流放大（5） PV器件相比器件相比PC器件的特点（电路工作条件、器件的特点

7、（电路工作条件、灵敏度、频率响应等方面）灵敏度、频率响应等方面）（1）掌握三种热电效应所代表的器件工作原理、结构掌握三种热电效应所代表的器件工作原理、结构（2）掌握器件特点）掌握器件特点热电偶：开路电压和温度的关系、频率特性热电偶：开路电压和温度的关系、频率特性测辐射热计：金属和半导体；波长特性、频率特性测辐射热计：金属和半导体；波长特性、频率特性C。热释电器件：掌握只能测交变信号的原因热释电器件：掌握只能测交变信号的原因恒定信号为零恒定信号为零（1） CCD注入、存储、转移、输出的原理。注入、存储、转移、输出的原理。线阵线阵CCD工作原理及波形图（单沟道或双沟道）。工作原理及波形图（单沟道或

8、双沟道）。（2）CMOS工作原理。工作原理。与与CCD的比较。的比较。单双沟道很有可能会画图建议自己一定要学会记住一、光电探测器的偏置一、光电探测器的偏置重点重点 掌握三种伏安曲线类型的相对应的器件的偏置计算掌握三种伏安曲线类型的相对应的器件的偏置计算l可变电阻型：三种偏置类型的特点和比较可变电阻型：三种偏置类型的特点和比较恒流偏置恒流偏置匹配偏置匹配偏置恒压偏置恒压偏置 l恒流型（饱和型）恒流型（饱和型）l光生电势型光生电势型掌握交、直流计算方法掌握交、直流计算方法计算肯定会考的，就是下面的几种类型二、光电探测器的放大电路二、光电探测器的放大电路（1）放大器的放大器的 EnIn噪声模型噪声模

9、型（2）放大器的噪声系数）放大器的噪声系数F（各种表达式）（各种表达式）（3）最佳源电阻（噪声匹配）最佳源电阻（噪声匹配）及匹配方法及匹配方法（4）多级放大器的噪声系数及设计考虑）多级放大器的噪声系数及设计考虑（5）低噪声前放的选用）低噪声前放的选用NnsoptIER222222222201nssnnnsnsnivnsnERIEEEEKEEF三、微弱信号检测三、微弱信号检测（1）掌握以相关器为核心的掌握以相关器为核心的锁定放大器的工作原理、锁定放大器的工作原理、结构和输出特性结构和输出特性锁定放大器的抑噪机理锁定放大器的抑噪机理b）相关器的工作原理（不同谐波、不同波形）相关器的工作原理（不同谐

10、波、不同波形）（2）同步积分器的原理）同步积分器的原理（3）取样积分器的原理）取样积分器的原理简单计算，填空比如抑制偶次谐波1. 调制的基本概念调制的基本概念 广义（一次）调制和二次调制广义（一次）调制和二次调制（做到定义了解（做到定义了解和一些简单的事例的熟悉即可）和一些简单的事例的熟悉即可）2.相干探测原理（与普通外差区别，波前匹配工作相干探测原理（与普通外差区别，波前匹配工作条件），与直接探测比较条件），与直接探测比较4. 典型应用：利用光的特性参数（光强、频率、相典型应用：利用光的特性参数（光强、频率、相位、振幅）来进行测量的实例位、振幅）来进行测量的实例。最后的设计题 可能与这个相关

11、bVbR2DUMMV0VbVVI21021(1).(1).为保证为保证2DU2DU工作于线性区且工作于线性区且 R Rb b最大，过拐点作负载线，则最大，过拐点作负载线，则: :(2).(2).输出电压输出电压 : :kVVIVVRMbMbb125101004 . 0101542max2VRIRVbb5 . 01012510104 . 036maxmax0 由伏安曲线，对于给定的由伏安曲线，对于给定的0，只要选定，只要选定RL，工作点，工作点Q就就能由负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的能由负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的IQ和和VQ即为即为RL上的输出值。上的输出值。相对

12、相对0的光通量增量的光通量增量将形成将形成对应的电流变化对应的电流变化I和和V。 负载线负载线由给定的max，取 与伏安特性曲线交于与伏安特性曲线交于S S点，得到临界负载点，得到临界负载R RLSLS, ,即临界电阻即临界电阻R RLSLS上的上的V Vs s为为max000lnln) 1ln(ISVIIVIIVVTpTpTOCocsVV6 . 0max6 . 06 . 0SVIVRocpocLsmaxmax6 . 06 . 0ococLspLsVSSVSRIRV对应的输出电压变化为：对应的输出电压变化为：pLsocsIRVV6 . 0IP 电压放大：电压放大：在保持良好线性情况下，有最在保

13、持良好线性情况下，有最大的电压输出，负载线可接近临界负载线，大的电压输出，负载线可接近临界负载线，则输出电压为则输出电压为: : SISRIRVLspLsSIUIRIIIpRTLpSCL00) 1(exp解：（1）计算200lx下的开路电压 mVmVVVococ200100200ln26180ln)(26（2）计算线性区域内光电池的电流响应度 lxAEIsc/8 . 0（3）计算无偏压时最佳电阻和输出电压变化量 750) /(6 . 0EVRocLmVRVL90750)50200(8 . 0若输入光照度 求 最大功率线性输出时 LmILmVLmPLRbR解：画出工作电路和特性曲线： bRLRC2CR31)(sin50150lxtEVQIQIQVMmQIImQII0EmEE 0mEE 0mQVV bGtg1)(1LbGGtgMocmQVVVV6 . 0最后一个咯最大照度： (2)计算直流偏置电阻Rb0(3)计算输出电信号： WklxlxAGESPbmEL140625. 02 . 08)5010030(8)(122maxmVklxlxAGESVbmEL5 .372 . 050100302121maxAlx