光電實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、長春理工大學(xué)光電信息綜合實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)總結(jié)名：趙儒桐學(xué) 號：S15040481專業(yè)：信息與通信工程 學(xué) 院：電子信息工程2016年5月20號實(shí)驗(yàn)一：光電基礎(chǔ)知識實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對光源，光源分光原理，光的不同波長等基本概念有具體認(rèn)識。2、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)我們分別用了普通光源和激光光源兩種。普通光源光譜為連續(xù)光譜， 激光光源是半導(dǎo)體激光器。 在實(shí)驗(yàn)中我們利用分光三棱 鏡可以得到紅橙黃綠青藍(lán)紫等多種波長的光輻射。 激光光源發(fā)射出來 的是波長為 630 納米的紅色光。3、實(shí)驗(yàn)分析為了找到光譜需要調(diào)節(jié)棱鏡， 不同的面對準(zhǔn)光源找出光譜， 棱鏡 的不同面對準(zhǔn)光源產(chǎn)生的光譜清晰度不同， 想要清晰的光譜

2、就需要通 過調(diào)節(jié)棱鏡獲得。實(shí)驗(yàn)二：光敏電阻實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饷綦娮璧墓庹仗匦?，光譜特性和伏安特性等基本特性。2、實(shí)驗(yàn)原理在光線的作用下， 電子吸收光子的能量從鍵和狀態(tài)過渡到自由狀 態(tài)，引起電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)是半 導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)。光照越強(qiáng)，器件自身的電阻越小。光敏電阻 無極性，其工作特性與入射光光強(qiáng)，波長和外加電壓有關(guān)。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)光敏電阻的工作電壓（Vcc）為+5V時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)我們看出來改變光照度的值，光源的電流值是發(fā)生變化的。光照度增加電流值也 是增加的。測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2-1 :光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)光照度 （Lx）204060801001201

3、40160180電流mA0.370.520.680.780.881.001.071.181.24表2-1光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)曲線:光敏電阻光照特性實(shí)驗(yàn)曲線圖2.1光敏電阻伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)型號：G5528電壓（U）00.511.522.533.544.55照度（Lx）50電流（mA00.05 0.11 0.17 0.24 0.290.35 01.42 0.48 0.54 0.6100電流（mA00.09 0.19 0.28 0.33 0.480.58 0.67 0.77 0.87 0.95150電流（mA00.12 0.24 0.37 0.49 0.620.74 0

4、.87 0.98 1.12 1.19表2-2光敏電阻伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過實(shí)驗(yàn)我們看出光敏電阻的光電流值隨外加電壓的增大而增大，在光照強(qiáng)度增大的情況下流過光敏電阻的電流值也是增大的，得 到數(shù)據(jù)如表2-2。得到的伏安特性如下:光敏電ffl伏安特性C52 5=3.5電還用SOLjlOOUtISOU圖22光敏電阻伏安特性曲線由光敏電阻的光譜特性可知光敏電阻對不同波長的光，接收的光靈敏度是不一樣的，測量對應(yīng)各種顏色的光透過狹縫時(shí)的電流值， 得 到數(shù)據(jù)如下表:顏色波長（nm光敏電阻型號GL 5528電流（口 A）紅630-76030.1橙590-63034.9黃550-59040.7綠500-56046.

5、2青470-50048.8藍(lán) rm430-47042.6紫380-43031.2表2-3光敏電阻光譜特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的光譜特性曲線如圖:型號GL 5528=12X養(yǎng)T圖2.3光敏電阻光譜特性曲線4、實(shí)驗(yàn)分析通過本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出光敏電阻的暗電阻越大，而亮電阻越小則性能越 好。也就是說，暗電流越小，光電流越大，這樣的光敏電阻的靈敏度越高。不同光敏電阻的光照特性是描述光電流和光照強(qiáng)度之間的關(guān)系, 材料的光照特性是不同的，由圖2.1可以看出，該光敏電阻光照特性 是非線性的。在一定照度下，流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān) 系稱為光敏電阻的伏安特性。由圖 2.2可見，在一定的電壓范圍內(nèi), 光敏

6、電阻的伏安特性曲線接近直線。實(shí)驗(yàn)三：光敏二極管的特性實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饷舳O管工作原理及光生伏特效應(yīng)。2、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)入射光在本征半導(dǎo)體的P-N結(jié)及其附近產(chǎn)生電子-空穴對時(shí),光生載流子受電場作用，電子和空穴分別漂移到N區(qū)和P區(qū)，從而兩 端形成電動勢，這一現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。如果將光敏二極管在外 電路中把P-N短接，那么會產(chǎn)生反向短路電流，光照時(shí)反向電流會增 加，并且光電流和照度成線性關(guān)系。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)如下表：光敏二極管光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)照度（Lx）510152030405060707580（口 A0.020.080.120.160.240.320.400.490.570.610.

7、65表3-1光敏二極管光照特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)得到的特性曲線如下:1*三二眄蘆,G嚴(yán)忖J艮蘭亶L.Tn!圖3.1光敏二極管光照特性曲線4、實(shí)驗(yàn)分析通過實(shí)驗(yàn)，我們知道在工作電壓為 5V的情況下，我們得到光敏二極管的光照度增加時(shí)電流值也是增加的。光敏二極管的光照特性呈 現(xiàn)良好的線性關(guān)系。所以在一般的光學(xué)元器件檢測中，可以利用其良 好的線性關(guān)系而選擇使用光敏二極管。實(shí)驗(yàn)五：光電池實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤怆姵氐墓庹仗匦?，熟悉其?yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)原理光電池的制造是根據(jù)光生伏特效應(yīng)的原理，不需要加偏壓就能把光能轉(zhuǎn)化成電能的P-N結(jié)光電器件，即：當(dāng)光照射到光電池的P-N 結(jié)上，在P-N結(jié)兩端就產(chǎn)生了電動勢。3、實(shí)

8、驗(yàn)結(jié)果在本實(shí)驗(yàn)中通過改變照度，測出不同照度下的開路電壓和短路電 流的數(shù)據(jù)如表5-1：強(qiáng)度（Lx）05101520 25303540455055 5)5758595100電流（口 A）00.13 0.280.440.60.770.911.051.211.351.541.61.992.262.572.813.08電壓(mV)0104172202220240 2!48 250 274 275 280290300 :0 314 32!0 322表5-1硅光電池開路電壓和短路電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)得到的開路電壓特性曲線如下:114C100150圖5.1硅光電池開路電壓特性曲線同理由數(shù)據(jù)得到的短路電流特性如

9、下:硅光電池經(jīng)路電流圖5.2硅光電池短路電流特性曲線4、實(shí)驗(yàn)分析由圖5.1可以看出，開路電壓與光照度之間為對數(shù)關(guān)系，因而具 有飽和性。因此，把硅光電池作為敏感元件時(shí)，應(yīng)該把它當(dāng)作電流源 的形式使用，即利用短路電流與光照度成線性的特點(diǎn)， 這是硅光電池 的主要優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)六： 光開關(guān)實(shí)驗(yàn)（透射式）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馔干涫焦怆婇_關(guān)組成原理及應(yīng)用。2、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用光開關(guān)， 光開關(guān)由兩部分組成： 光發(fā)射管和接收 管。當(dāng)光發(fā)射管和接收管之間沒有任何阻擋時(shí)， 接收管有光電流產(chǎn)生， 如果在光路中出現(xiàn)物體阻擋那么接收管就不會有光電流產(chǎn)生。3、實(shí)驗(yàn)分析根據(jù)電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確后，打開電源，

10、 將手放在發(fā)射管和接收管之間上下移動， 就可以看到電路中的指示燈 有亮滅變化。將主機(jī)的大面板上的光電轉(zhuǎn)速模塊輸出與示波器連接后， 調(diào)節(jié)電 壓源旋鈕我們可以看到當(dāng)電壓變大時(shí)， 示波器上顯示的波形變短， 頻 率變大。實(shí)驗(yàn)七：紅外線反射式光電開關(guān)（光耦）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧t外線光電接近開關(guān)的組成及基本原理。2、實(shí)驗(yàn)原理紅外線光電接近開關(guān)中有一個(gè)紅外發(fā)射二極管和光敏三極管組 成。當(dāng)物體接近時(shí)，發(fā)射管發(fā)射的紅外線被物體反射到接收管上，被接收管接收產(chǎn)生光電流，經(jīng)采樣放大和控制電路，可作為自動開關(guān)。3、實(shí)驗(yàn)分析按照實(shí)驗(yàn)手冊上的電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確 后，打開電源，將手接近光耦探頭， 發(fā)現(xiàn)指示燈

11、亮； 手離開光耦探頭， 指示燈熄滅。實(shí)驗(yàn)八：熱釋電紅外傳感器實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉄後岆娂t外傳感器基本原理和實(shí)際應(yīng)用2、實(shí)驗(yàn)原理熱釋電效應(yīng)是指極化強(qiáng)度隨溫度改變而表現(xiàn)出的電荷釋放現(xiàn)象，。當(dāng)入射宏觀上是溫度的改變是在材料的兩端出現(xiàn)電壓或產(chǎn)生電流。 熱釋電傳 感器只能探測交流的斬波式輻射（紅外光輻射要有變化量） 輻射為恒定輻射時(shí)，熱釋電傳感器不響應(yīng)，只能脈沖輻射工作。3、實(shí)驗(yàn)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)手冊上的電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接， 檢查電路正確后， 打開電源，手在紅外熱釋電探頭斷面晃動時(shí)，指示燈亮。實(shí)驗(yàn)九：光源及光調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤庹{(diào)制解調(diào)的原理。2、實(shí)驗(yàn)原理光束是一種電磁波，具有振幅、相位、強(qiáng)度

12、和偏振等參量和良好 的相干性。 如果能夠應(yīng)用某種物理方法改變光波的這些參量之一， 使 其按照調(diào)制信號（如數(shù)字信號）的規(guī)律變化，那么該光束就受到了調(diào) 制，達(dá)到“運(yùn)載”信息的目的。實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制的原理有振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào) 制、脈沖編碼調(diào)制。從方法來說，即有電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào) 制、直接調(diào)制等。本實(shí)驗(yàn)用的是脈沖電光調(diào)制。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照實(shí)驗(yàn)手冊上的電路圖將實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行連接，檢查電路正確 后，打開電源， 將發(fā)射和接收探頭對準(zhǔn)后我們進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)板 上的輸入指示燈和輸出脈沖指示一起發(fā)亮。實(shí)驗(yàn)十：激光定位實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釶SD光電位置敏感器件的原理及在激光定位中的應(yīng)用。2、實(shí)

13、驗(yàn)原理PSD為一具有PIN三層結(jié)構(gòu)的平板半導(dǎo)體硅片。表面層為感光面, 在其兩邊各有一信號輸入電極，當(dāng)入射光恒定時(shí)，產(chǎn)生光電流恒定， 則入射點(diǎn)與PSD中間零位點(diǎn)距離成線性關(guān)系，根據(jù)這一特性，就可以 從輸出電壓值知道激光點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)激光定位。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果激光光點(diǎn)打在PSD的其中一點(diǎn)上，反向轉(zhuǎn)動測微頭使光點(diǎn)像PSD另一端位移，每轉(zhuǎn)動0.2mm記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，重復(fù)三次，得到數(shù)據(jù)如 表 10-1:位移量(mm00.20.40.60.811.21.41.61.82輸出電壓1 (V)-1.24 -096 -0.77 -0.54-0.38 00.350.550.851.061.19輸出電壓1 (V)-1.25 -C93 -0.75 -0.59-0.34 00.380.560.840.941.22輸出電壓1 (V)-1.28 -0.96 -0.80 -0.60-0.44 00.390.550.861.021.23平均值(V)-1.26 -0.96 -0.77 -0.58-0.38 00.370.550.851.011.21表10-1激光點(diǎn)位移值與輸出電壓值得到激光點(diǎn)位移與輸出電壓關(guān)系曲線如圖10.1:常一-怙和M詩岀老遷朮F 二京-一圖10.1激光點(diǎn)