南京理工大學光源ppt課件-在線瀏覽
2025-03-03 10:21本頁面
【正文】 特性 發(fā)光二極管一般都帶有圓頂?shù)牟ＡТ埃斃盟褪芄馄骷M合時，應注意到這一結構上的特點。 第二節(jié)、激光器 激光器是一種新型光源，和鎢絲燈等常見光源相比，有許多突出的特點，例如， 方向性強、單色性好、相干性好、亮度高等。 一、激光的產生 原子在兩個能級之間躍遷有三種情況，設 E1為基態(tài)， E2為激發(fā)態(tài)。 1212 EEh ??? ⑴吸收過程： 常溫下大部分原子處于基態(tài)。 ⑵自發(fā)發(fā)射過程： 原子在激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，在沒有任何外界刺激的條件下，有自發(fā)返回基態(tài)的趨勢，并放出能量為 hν12的光子。 在激光物質中，外來的光子 hν12可以引起激發(fā)態(tài)原子的受激輻射，但也可能被基態(tài)原子所吸收，這兩個過程是同時存在的，且受激輻射與吸收的幾率可能具有相同的數(shù)量級。 要產生激光，必須使總發(fā)射率大于總吸收率 。 分布反轉是使受激輻射從次要地位轉化為主導地位的必要條件。 為了使發(fā)射光具有激光的特點，還必須產生 “ 振蕩 ” 。 自發(fā)發(fā)射的方向不與共振腔軸線平行的光子將被反射出腔外，而平行的自發(fā)發(fā)射光子才能促使形成受激輻射。 如果光子在腔內來回一次所感生出來的光子數(shù)比損耗掉的多得多，便可產生激光振蕩。 產生穩(wěn)定振蕩的條件是共振腔的長度 L恰好等于輻射光半波長的整數(shù)倍 。 二、氦氖激光器 氦氖激光器的工作物質是氦氖混合氣體，利用氣體電離的方法使粒子數(shù)反轉。 氦氖激光器能夠發(fā)出三種波長的譜線： ： （桔紅色）最常用； ； ； ⑴ 單色性好， 顏色非常純，相干長度達幾十千米。 ⑶ 結構簡單，緊湊，穩(wěn)定性好 。 氦氖激光器以 直流電源驅動 ，輸出光功率可達 ～ 15mW以上。 缺點是 ：經常需要調整，而調整技術又比較復雜，因而使用不便。 缺點是 ：腔管受溫度影響較大，輸出不穩(wěn)定。 三、半導體激光器 ⑴電子束激勵的半導體激光器 ⑵ 注入式半導體激光器 小功率半導體激光器 大功率半導體激光器 ㈠ PN結型二極管注入式激光器 半導體激光器的工作物質是半導體材料。其余的前后兩面是粗糙的，用來消除主要方向以外的激光作用。 注入式半導體激光器的工作過程是， 加外電源 使 PN結進行正偏置。這時，導帶中的電子會有一部分發(fā)生 輻射躍遷 ，同時產生 自發(fā)輻射 。但其中總會有一部分光是沿著 諧振腔腔軸方向傳播 的，往返于半導體之間。受激輻射出來的光子又會 進一步去誘導導帶中的其它電子產生受激輻射。只要外電源不斷的向PN結注入電子，導帶對于價帶的粒子數(shù)反轉就會繼續(xù)下去，受激輻射即可不停地發(fā)生，這就是注入式半導體激光器的發(fā)光過程。這種 剛好低償吸收與損耗的光子生產率叫閾值 。所以閾值電流很高的激光器，通常用脈沖電流來激勵， 以降低平均熱損耗。適當選擇有激光作用的半導體材料，可以得到不同的激光波長。 ☆優(yōu)點：體積小、重量輕、效率高、壽命長、使用方便。 氦氖激光器以（ ）電源驅動。 發(fā)光二極管將（）能轉變?yōu)椋ǎ┠? 。 使用半導體激光器時以什么方式（連續(xù)或脈沖）驅動為宜？ 三、計算題 如圖所示發(fā)光二極管應用電路，已知 VCC=5V， 發(fā)光二極管導通電壓 UF=2V， 工作電流 IF=15mA， 計算限流電阻 R。由于輸入邊和輸出邊是用光來耦合的，在電性能上完全是隔離的。 光電耦合器的結
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