《S2光电探测器》PPT课件

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1、C2光电探测器件理学院宋旸2光电探测器件2.1光电探测器的物理效应2.2光电探测器的性能参数2.3外光电效应型光电探测器2.4内光电效应型光电探测器2.5固体成像器件2.6光电探测光源2光电探测光源62光电探测器件32.6光电探测光源主动光源与被动光源连续光源与非连续光源单色光源与复色光源可见光与非可见光源光源的分类对光源光谱特性的要求对光源稳定性要求对光源强度的要求对光源相干性要求42.6光电探测光源2.6.1发光二极管2.6.2激光器52.6.1发光二极管LED发光二极管是一种注入式电致发光

2、的半导体器件，具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、便于集成等优点，应用广泛。LED的波长范围从可见光到红外面光源---专用线光源点光源---发光二极管62.6.1发光二极管发光二极管(LED)是以特殊材料掺杂制成的半导体电致发光器件。电致发光：固体发光材料在电场激发下产生的发光现象。电致发光是将电能直接转换成光能的过程。当PN结加上正向电压后，结区势垒降低，P区的空穴载流子p向N区扩散，N区的电子n向P区扩散。空穴与电子在结区相遇复合并释放能量而发光。72.6.1发光二极管发光二极管种类很多，可

3、由不同的材料制成。Ge——1850nmSi——1110nmGaAs——867nmGaP——550nmSiC——435nm82.6.1发光二极管①线性特性电流小于25mA，发光强度与电流成正比。92.6.1发光二极管②LED效率光学效率发光效率功率效率10单峰性，几十nm宽度，单色性好2.6.1发光二极管③发光光谱与材料的禁带宽度有关112.6.1发光二极管白光LED：蓝光LED的光束先投射在磷光层上，光线经过反射成为白光③发光光谱122.6.1发光二极管④伏安特性类似于普通二极管的正偏状态正向工

4、作电压低。1.5-2V132.6.1发光二极管⑤响应时间二极管的上升时间随电流的增加而近似呈指数衰减。响应快，ns量级。142.6.1发光二极管⑥寿命二极管的寿命定义为亮度降低到原有亮度一半时所经历的时间。LED寿命可达百万小时以上。随着工作时间的加长，亮度下降的现象叫老化。工作电流加大，老化变快，寿命变短。152.6.2激光器激光是一种高亮度（光功率密度大）、方向性好（发散角小）、高单色性、相干性好（谱宽nm级）的光源。主要分为：气体激光器、固体激光器、半导体激光器(LD)162.6.2激光器

5、①He－Ne激光器工作物质是氦氖混合气。主要发光物质是氖气。工作电流：4mA-20mA连续发光，功率：1mw-100mw单横模式（空间）。亦有多横模激光，主光束中不同方向上分成对称性的若干光斑。λ=6328A、1.15μm、3.39μm、17谱线竞争:He-Ne激光器三条强的激光谱线(0.6328μm，1.15μm，3.39μm)中哪一条谱线起振完全取决于谐振腔介质膜反射镜的波长选择。为了保证一定波长的输出，可以采取合适的措施抑制其他波长的振荡，如：使用布儒斯特窗进行选择性的吸收；在腔镜上镀反射

6、膜，进行选择性的反射；在腔内放置吸收元件，进行选择性的吸收。2.6.2激光器①He－Ne激光器182.6.2激光器①He－Ne激光器a单色性好，单模稳频氦氖激光器的谱线宽度达，颜色纯b时间、空间相干性好，普通光源相干长度可达m级，最好可达几十kmc光束发散角小，最好可达d结构简单、稳定性好造价低廉，使用方便工作时间长，寿命数可以达上万小时e可视度好，便于调节。常作为普通的准直光源，进行光学系统的共轴调节基准光束主要缺点：体积笨重电源电压高用途：准直、定位、全息照相、测量、精密计量等192.6.2

7、激光器①He－Ne激光器202.6.2激光器①He－Ne激光器21工作物质：氩气（Ar+）激光波长：0.4880微米、0.5145微米（蓝绿光）输出功率：是目前在可见光区连续输出功率最高的激光器（几瓦到几十瓦，高者可达一百多瓦）由于气体放电过程中电离度不高，而且量子效率比较低，氩离子激光器的能量转换效率较低，一般在10-4~10-5范围。2.6.2激光器②氩离子激光器22激发机理Ar+的粒子数反转主要靠电子碰撞激发，激发过程包括三种形式：（1）电子与Ar原子碰撞，使其电离成Ar+，Ar+再与电子

8、碰撞而被激发到高能态；（2）电子与Ar原子碰撞后直接将其电离并激发到激发态；（3）电子碰撞先把Ar+激发到更高的能态上，然后Ar+通过辐射跃迁到激光上能级上。2.6.2激光器②氩离子激光器23工作物质：CO2、N2和He的混合物激光波长：10.6微米、9.6微米（远红外光）（利用基态的不同振动态的转动能级之间的跃迁，故光子能量小）特点：激光器效率高、输出能量大、功率高。特别是对大气中传输有优势，空气吸收率低，大气窗口相一致。应用：小功率激光测距、气象雷达及军事领域。2.6.2激光器③二氧化碳激光