内容简介[011]

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1、长江大学光电原理实验系统实验指导书内容简介本实验系统从了解和熟悉光电系统的角度出发，讨论光电系统中的主要技术问题。主要知识点包括：光电系统中常用的光源及其特性；常用光电探测器的工作原理、特性参数及光电信号检测的基本线路；光学调制器；光电探测方法及光电信号处理方法；CCD电荷耦合器原理及其应用等。本实验系统与理论紧密结合，注重实用，可作为测控技术与仪器、物理电子技术、仪器仪表、自动控制、精密仪器及办公自动化等专业本科生、研究生和有关科技人员课堂实验和研究。-43-长江大学光电原理实验系统实验指导书目录实验一LD/LED的P-I-V特性曲线测试-4-实验二光电探测

2、原理实验-13-实验三光电探测器直流特性测试-24-实验四光纤端面处理、耦合及熔接-28-实验五光纤衰减系数的测试-34-实验六光电倍增管特性参数的测试-38--43-长江大学光电原理实验系统实验指导书实验一LD/LED的P-I-V特性曲线测试一、实验目的1、通过测量LD半导体激光器域值电流、LED发光二极管和LD半导体激光器的输出功率－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，从而对LED发光二极管和LD半导体激光器工作特性有个基本了解。2、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响。二、实验内

3、容1、测试YSLED3215型LED发光二极管的电压－电流（V-I）特性曲线。2、测试YSLED3215型LED发光二极管的输出功率与电流（P-I）特性曲线。3、测试YSLD3125型半导体激光器电压－电流（V-I）特性曲线。4、测试YSLD3125型半导体激光器输出功率与电流（P-I）特性曲线。5、测试YSLD3125型半导体激光器工作域值电流。6、测试LD温度特性。三、实验仪器1、YSLD3125型半导体激光二极管（带尾纤输出，FC型接口）1只2、YSLED3215型发光二极管1只3、ZY606LD/LED电流源1台4、温控器（可选）1台5、光功率计1台6

4、、万用表1台四、实验原理1、激光器一般知识激光器是使工作物质实现粒子数反转分布产生受激辐射，再利用谐振腔的正反馈，实现光放大而产生激光振荡的。激光，其英文LASER就是LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation（受激辐射的光放大）的缩写。激光的本质是相干辐射与工作物质的原子相互作用的结果。尽管实际原子的能级是非常复杂的，但与产生激光直接相关的主要是两个能级，设Eu表示较高能级，El表示较低能级。原子能在高低能级间越迁，在没有外界影响时，原子可自发的从高能级越迁到低能级，并伴随辐射一个频率为的光子，这过程称

5、自发辐射。若有能量为的光子作用于原子，会产生两个过程，一是原子吸收光子能量从低能级越迁到高能级，同时在低能级产生一个空穴，称为受激越迁或受激吸收，此激发光子消失；二是原子在激发光子的刺激下，从高能级越迁到低能级，并伴随辐射一个频率的光子，这过程称受激辐射。-43-长江大学光电原理实验系统实验指导书受激辐射激发光子不消失，而产生新光子，光子增加，而且产生的新光子与激发光子具有相同的频率、相位和偏振态，并沿相同的方向传播，具有很好的相干性，这正是我们所需要的。受激辐射和受激吸收总是同时存在的，如果受激吸收超过受激辐射，则光子数的减少多于增加，总的效果是入射光被衰减

6、；反之，如果受激辐射超过受激吸收，则入射光被放大。实现受激辐射超过受激吸收的关键是维持工作物质的原子粒子数反转分布。所谓粒子数反转分布就是工作物质中处于高能级的原子多于处于低能级的原子。所以原子的粒子数反转分布是产生激光的必要条件。实现粒子数反转可以使受激辐射超过受激吸收，光在工作介质中得到放大，产生激光，但工作介质的增益都不足够大，若使光单次通过工作介质而要产生较强度的光，就需要很长的工作物质，实际上这是十分困难，甚至是不可能的。于是就想到了用光学谐振腔进行光放大。所谓光学谐振腔，实际上是在激光器两端，面对面地装两块反射镜，如下图所示：图1光学谐振腔结构图一

7、块几乎全反射，一块为部分反射，激光可透过部分反射镜射出。被反射回到工作介质的光，可在工作介质中多次往返，设往返次数为m，则有效长度为：（m=1，2，3，4…）L为工作介质的的实际长度。由于谐振腔内工作介质存在吸收，反射镜存在透射和散射，而且只有沿轴线方向的光才被放大，因此光受到一定损耗，当增益和损耗相当时，在谐振腔内建立起稳定的激光振荡。即一个激光器，m有一个确定的值。谐振腔的另一个作用是选模，光在谐振腔内反射时，反射波将和入射波发生干涉，为了能在腔内形成稳定的振荡，必须满足相干相长的条件，也就是沿腔的纵向（轴线方向）形成驻波的条件，这条件是：或式中，为波长，

8、n是工作介质的折射率，q=1，2，3，