《2006光电子技术实验》实验指导书

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1、《光电子技术实验》指导书编者：洪建勋葛华李成军吴友宇武汉理工大学信息工程学院2007年7月96目录实验一光源特性测试1实验二光电探测原理实验7实验（一）光照度测试8实验（二）光电二极管光电特性测试10实验（三）光电二极管伏安特性测试14实验（四）光电池光电特性测试16实验（五）光电池伏安特性测试19实验三光电探测器直流特性测试22实验四光电倍增管特性参数测试25实验五电光调制实验29实验六光电报警系统设计实验34实验七位移的激光干涉测量38实验八光学系统的PSF及MTF评价42实验九缝宽或间隙的衍射测量45实验十光纤传感实验48第一部分：反射式光纤位移传感实验

2、48第二部分：光纤微弯传感实验50第三部分透射式光强无极衰减实验52实验十一　学系统设计软件Zemax应用——单透镜设计56实验十二巴俾特原理及细丝直径测量58实验十三变形的全场衍射测量60实验十四散斑测试技术的综合应用62实验十五三维形貌的共焦测量65实验十六纳米测量新技术68实验十七　光发射机与光接收机实验71实验十八　光纤传输综合实验79实验十九　光纤通信系统二次开发实验88实验二十导波光学系统设计－运用Beamprop软件设计光纤90实验二十一导波光学系统设计－运用Beamprop软件设计光栅9596实验一光源特性测试一、实验目的1、测试LD/LED的

3、功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线，计算阈值电流（Ith）和外微分量子效率。2、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响。二、实验内容1、测试在LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线。2、测试LD温度特性。三、实验仪器1、LD激光二极管（带尾纤输出，FC型接口）1只2、LED发光二极管1只3、LD/LED电流源1台4、温控器（可选）1台5、光功率计1台6、积分球（可选）1个7、万用表1台四、实验原理激光二极管LD和发光二极管LED是光通讯系统中使用的主要光源。LD和LED都是半导体光电子器

4、件，其核心部分都是P-N结。因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性曲线，如图所示：图1LD/LED的V-I特性曲线VTVI由V-I曲线我们可以计算出LD/LED总的串联电阻R和开门电压VT。在结构上，由于LED与LD相比没有光学谐振腔。因此，LD和LED的功率与电流的P-I关系特性曲线则有很大的差别。LED的P-I曲线基本上是一条近似的线性直线。96LDLEDIthP图2LD/LED的P-I特性曲线I从图中可以看出LD的P-I曲线有一阈值电流Ith，只有在工作电流If>Ith部分，P-I曲线才近似一根直线。而在If

5、LD可以根据其P-I曲线可以求出LD的外微分量子效率ηD。其具有如下关系：因此在曲线中，曲线的斜率表征的就是外微分量子效率。由于光电子器件是由半导体材料制成，因此温度对其光电特性影响也很大。随着温度的增加，LD的阈值逐渐增大，光功率逐渐减小，外微分量子效率逐渐减小。阈值与温度的近似关系可以表示为：式中，为室温，为室温下的阈值电流，为特征温度。不同温度下，LD的P-I曲线如图，根据此图可以求出LD的特征温度。图3LD的温度特性曲线Ith1Ith2IPT1T2(T2>T1)LD/LED电流源使用说明：1、本机为LD/LED专用测试设备，可广泛用于650nm、780

6、nm、808nm、850nm、980nm、1310nm、1550nm等各种中小功率LD的电流测试及老化测试。设备内部带APC(AutomaticPowerControl)电路及ACC(AutomaticCurrentControl)电路，可以实现以下三种功能：961）LD电流源2）Iop及Im电流测试3）LD恒功老化及恒流老化本产品的一大特色是设备内部带APC（AutomaticPowerControl）电路，这种电路是LD在实际应用时通常采用的一种恒功控制电路，可以控制LD输出恒定的光功率。因此，一只LD在本机上所表现的直流特性，将与它在实际应用时的直流特性

7、完全一致。有了这种恒功控制电路，就可以长期通电对LD进行寿命及稳定性考核。比如，可将被测LD调到5mW输出，记录该LD在通电1小时后、1天后、1月后、3月后工作电流（Iop）的变化量，从而反映出LD在应用产品（如光通信模块、DVD激光头等）中工作时的稳定性。2、其主要性能指标为：供给电流（Iop）max：150mA反馈电流(Im)max：2000uAIop的测量准确度：±0.5mAIm测量准确度：±5uA电源规格：输入：190V-250V，50/60Hz输出：直流+5V，500mA3、仪器面板结构图如图4：图4①LD/LED电流显示②激光器背向探测电流显示③电

8、源开关④LD/LED电流输出⑤DVD管