【正文】 在兩極之間的渡越時(shí)間。 1．光伏探則器工作原理 光伏探測(cè)器輸出電壓 (即探測(cè)器外電路負(fù)載電阻 RL上的電壓 ) 器件開路，得到開路電壓 若 PN結(jié)短路．即 V＝ 0， 可求得短路電流 2．常用光伏探測(cè)器 (1)擴(kuò)散型光電二級(jí)管 (2)PIN光電二極管 (3)雪崩光電二極管 (APD) (4)異質(zhì)結(jié)光電二極管 異質(zhì)結(jié)光電二極管工作于 ， 是光纖長波區(qū)理想的探測(cè)器 。 根據(jù)光電子發(fā)射效應(yīng)（外光電效應(yīng)）原理，通過測(cè)量不同波長的逸出電子初速度 v0， 如何求出普朗克常數(shù) h? 熱電探測(cè)器 熱電傳感器是基于某些 物理效應(yīng) 將溫度的變化轉(zhuǎn)換為 電量變化 的一種檢測(cè)裝置參數(shù)。 (e)珀?duì)柼?(Peltier)效應(yīng) :兩種不同導(dǎo)體 A和 B組成電路且通有直流電時(shí)，在一個(gè)接頭處會(huì)釋放出某種熱量，而在另一接頭處則吸收熱量，這種現(xiàn)象是可逆的，改變電流方向時(shí)吸熱和放熱的接頭也隨之改變，這就是熱電制冷的原理。按物理特性，可分為三類： (a)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 (NTC)； (b)正溫度系數(shù)熱敏電阻 (PTC)； (c)臨界溫度系數(shù)熱敏電阻 (CTR)。 熱敏電阻可制成珠形、桿形、圓形、墊圖形和薄片形等多種型式。 熱電鐵電體不但在某一溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極性特性，而且自發(fā)極化方向可用外電場(chǎng)來改變。 器件的噪聲來源于兩部分。 ? 例如，利用熱釋電探測(cè)器探測(cè)目標(biāo)本身的熱輻射強(qiáng)度，就可得到室溫物體本身的熱輻射圖像，這就是通常所說的熱成像。 。熱釋電探測(cè)器對(duì)高速突變的輻射有較快速的響應(yīng)，如對(duì)激光脈沖作出響應(yīng)，但是對(duì)周期性調(diào)制頻率信號(hào)仍不能有足夠高的響應(yīng)。 為 (2)熱釋電器件的性能 ①響應(yīng)度。 在溫度變化時(shí)。 熱敏電阻可以根據(jù)使用要求不同做成各種形狀。 碳電阻 適宜在一 273~℃ 溫度范圍內(nèi)使用，熱容量小，靈敏度高，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，但是熱穩(wěn)定性較差。 (c)熱電偶兩端 (結(jié)點(diǎn) )的溫度相同時(shí)，總的熱電勢(shì)也為零。若探測(cè)平穩(wěn)的連續(xù)信號(hào)，則圖中 cl、 c c3電容可不用。 二、光伏深測(cè)器 ? 當(dāng) PN結(jié)受到光照時(shí)，半導(dǎo)體對(duì)光子的本征吸收和非本征吸收都將產(chǎn)生光生載流子，光生電子 — 空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分開，形成光生電動(dòng)勢(shì)，稱為光生伏特效應(yīng)。利用這種效應(yīng)做成的光探測(cè)器稱為光電導(dǎo)探測(cè)器，亦叫 光敏電阻 。但噪聲源的相關(guān)系數(shù)往往是不易測(cè)定的，故在工程近似計(jì)算中可以忽略。 一般，光探測(cè)器可看作 零階、一階環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 特性。 顯然， η 越接近 1，效率越高。把響應(yīng)度隨波長變化的規(guī)律畫成曲線稱為光譜響應(yīng)曲線。 光探測(cè)器特性 一、光探測(cè)器分類 光電子發(fā)射探則器 光電導(dǎo)探則器 光伏探測(cè)器 熱探測(cè)器 二、光輻射探測(cè)器的特性和參數(shù) 1．靜態(tài)特性 光輻射探測(cè)器在輸入量 (光輻射量 )對(duì)時(shí)間的各階導(dǎo)數(shù)為零的靜態(tài)條件下，輸出量和輸入量之間可用一代數(shù)方程來表示，即 式中； X為輸入。 ? 在光學(xué)元件數(shù)目相同的情況下，反射鏡光學(xué)系統(tǒng)的輻射損失要比透射系統(tǒng)小，所以反射光學(xué)系統(tǒng)在某些場(chǎng)合下得到了廣泛的應(yīng)用。 有時(shí)，為了減小光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸，在主反射鏡的會(huì)聚光束處安置一個(gè)平面的或凸面的輔助反射鏡以改變光束的方向和會(huì)聚點(diǎn)，并通過主反射鏡的孔將輻射通量集中到光接收器上。 (b) 300 Mb/s數(shù)字調(diào)制 2. 激光束的空間分布用近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)來描述 。 P層帶隙寬 ， 導(dǎo)帶的能態(tài)比有源層高 ，對(duì)注入電子形成了勢(shì)壘 ， 注入到有源層的電子不可能擴(kuò)散到 P層 。 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是產(chǎn)生受激輻射的必要條件 ， 但還不能產(chǎn)生激光 。 。 因此 ， 這種器件在小容量短距離系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用 。 兩類發(fā)光二極管 (LED) (a) 正面發(fā)光型； (b) 側(cè)面發(fā)光型 (a) 受激吸收； (b) 自發(fā)輻射； (c) 受激輻射 hf12初態(tài)E2E1終態(tài)E2E1( a ) ( b )hf12( c )hf12hf12? 受激輻射是受激吸收的逆過程 。 （ 7）固體激光器 常見的固體激光器有紅寶石激光器(Ruby)、 釹玻璃激光器 (Nd： glass)和摻釹億鋁石榴石激光器 (Nd： YAG)。 由于碘、溴等鹵素和鎢結(jié)合，在高溫時(shí)又極易分解，把它們充入白熾燈中可以實(shí)現(xiàn)鹵鎢再循環(huán)，從而提高燈絲的工作溫度和發(fā)光效率，這種燈即為鹵鎢燈或鹵素訂。 人體皮膚溫度在 32℃ 時(shí)，大約有32％輻射能量在 8~12um波段范圍，僅有 1％的輻射能量在 。太陽表面溫度很高，陽光穿過包圍地球的大氣時(shí)，輻射強(qiáng)度和光譜特性均受到很大影響，并隨地理位置、季節(jié)、氣候、時(shí)間的變化而有改變。 太陽光是最重要的自然光源。 (4)人體。 光源的亮度正比于輻射體熱力學(xué)溫度的 4次方，輻射光譜的蜂值波長與輻射體的溫度成反比。比較典型的線寬是幾 kHz。 和正面發(fā)光型LED相比 ， 側(cè)面發(fā)光型 LED驅(qū)動(dòng)電流較大 ， 輸出光功率較小 ， 但由于光束輻射角較小 ， 與光纖的耦合效率較高 ， 因而入纖光功率比正面發(fā)光型 LED大 。 但發(fā)光二極管 性能穩(wěn)定 ， 壽命長 ， 輸出光功率線性范圍寬 ， 而且制造工藝簡(jiǎn)單 ， 價(jià)格低廉 。 ~35176。 所以討論激光器工作原理要從受激輻射開始 。 DH激光器工作原理 (a) 短波長； (b) 長波長 (a) 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)； (b) 能帶； (c) 折射率分布； (d) 光功率分布 PG a1 － xAlxA sPG a A sNGa1 － yAlyA s復(fù)合空穴異質(zhì)勢(shì)壘E能量( a )( b )( c )n折射率～ 5%( d )P光＋ －電子由于限制層的帶隙比有源層寬 ， 施加正向偏壓后 ， P層的空穴和 N層的電子注入有源層 。 GaAlAs DH (a) 直流驅(qū)動(dòng) 。 與透鏡光學(xué)系統(tǒng)相比，反射鏡光學(xué)系統(tǒng)具有輻射損失小、成像誤差小等優(yōu)點(diǎn)，可以提高系統(tǒng)測(cè)量精度。 ? 在光學(xué)系統(tǒng)中為增大系統(tǒng)的透過率必須減少光學(xué)零件的數(shù)目。 雜散光作用在光探測(cè)器上會(huì)形成一個(gè)雜散光光電流分量，導(dǎo)致總光電流增加，干擾信號(hào)光的探測(cè)，直接影響到測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。 ? 電流靈敏度 Sd 電流靈敏度定義為入射的單位光功率所 能產(chǎn)生的傳導(dǎo)電流，即 Sd = Is / P 式中． Is為探測(cè)器產(chǎn)生的信導(dǎo)電流，通常規(guī) 定 P和 Is均取有效值 光譜響應(yīng)是光探測(cè)器的響應(yīng)度隨入射光波長變化的特性。實(shí)際探測(cè)器 η1 。常用 正弦信號(hào) 和 階躍信號(hào) 來分析光探測(cè)器的頻率響應(yīng)和階躍輸入響應(yīng)特性。對(duì)于平穩(wěn)隨機(jī)過程通常采用先計(jì)算噪聲電壓 (電流 )的平方值，然后將其對(duì)時(shí)間作平均，來求得噪聲電壓 (電流 )的 均方值 ，即 稱為噪聲功率 2．噪聲功率譜密度 噪聲是一種隨機(jī)信號(hào)，因此在任何時(shí)刻都無法確定它的瞬時(shí)值，描述噪聲最有效的方法是功率譜，即把時(shí)域上的噪聲特性變換到頻域上，并分析噪聲的頻譜特性，即