光電實驗報告

1、長春理工大學 光電信息綜合實驗實驗總結 姓 名：趙儒桐 學 號：S15040481 指導教師：王彩霞 專 業(yè)：信息與通信工程學 院：電子信息工程 2016年5月20號 實驗一：光電基礎知識實驗1、實驗目的通過實驗使學生對光源，光源分光原理，光的不同波長等基本概念有具體認識。2、實驗原理 本實驗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，激光光源是半導體激光器。在實驗中我們利用分光三棱鏡可以得到紅橙黃綠青藍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、實驗分析為了找到光譜需要調節(jié)棱鏡，不同的面對準光源找出光譜，棱鏡的不同面對準光源產生的光譜清晰度不同，想

2、要清晰的光譜就需要通過調節(jié)棱鏡獲得。 實驗二：光敏電阻實驗1、實驗目的 了解光敏電阻的光照特性，光譜特性和伏安特性等基本特性。2、實驗原理 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)，引起電導率的變化，這種現象稱為光電導效應。光電導效應是半導體材料的一種體效應。光照越強，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，波長和外加電壓有關。3、實驗結果當光敏電阻的工作電壓（Vcc）為+5V時，通過實驗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。測得實驗數據如表2-1：光敏電阻光照特性實驗數據光照度（Lx）20 40 60 80 10

3、0 120 140 160 180 電流mA0.37 0.52 0.68 0.78 0.88 1.00 1.07 1.18 1.24 表2-1 光敏電阻光照特性實驗數據得到的光敏電阻光照特性實驗曲線： 圖2.1 光敏電阻光照特性實驗曲線 光敏電阻伏安特性實驗數據型號：G5528電壓（U）00.511.522.533.544.55照度（Lx）50電流（mA）00.050.110.170.240.290.350.420.480.540.6100電流（mA）00.090.190.280.380.480.580.670.770.870.95150電流（mA）00.120.240.370.490.620

4、.740.870.981.121.19表2-2 光敏電阻伏安特性實驗數據通過實驗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，得到數據如表2-2。得到的伏安特性如下：圖2.2 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，測量對應各種顏色的光透過狹縫時的電流值，得到數據如下表：顏色波長（nm） 光敏電阻 型號GL5528 電流（A）紅630-76030.1橙590-63034.9黃550-59040.7綠500-56046.2青470-50048.8藍430-47042.6紫380-430

5、31.2表2-3 光敏電阻光譜特性實驗數據得到的光譜特性曲線如圖： 圖2.3 光敏電阻光譜特性曲線4、實驗分析 通過本實驗現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。光敏電阻的光照特性是描述光電流和光照強度之間的關系，不同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，光敏電阻的伏安特性曲線接近直線。實驗三：光敏二極管的特性實驗1、實驗目的 了解光敏二極管工作原理及光生伏特效應

6、。2、實驗原理當入射光在本征半導體的P-N結及其附近產生電子-空穴對時，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，這一現象稱為光生伏特效應。如果將光敏二極管在外電路中把P-N短接，那么會產生反向短路電流，光照時反向電流會增加，并且光電流和照度成線性關系。3、實驗結果 實驗得到數據如下表: 光敏二極管光照特性實驗數據照度（Lx）510152030405060707580I(A)0.020.080.120.160.240.320.400.490.570.610.65表3-1 光敏二極管光照特性實驗數據根據數據得到的特性曲線如下： 圖3.1 光敏二極管光照特性曲線4、

7、實驗分析通過實驗，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電流值也是增加的。光敏二極管的光照特性呈現良好的線性關系。所以在一般的光學元器件檢測中，可以利用其良好的線性關系而選擇使用光敏二極管。 實驗五：光電池實驗1、實驗目的 了解光電池的光照特性，熟悉其應用。2、實驗原理光電池的制造是根據光生伏特效應的原理，不需要加偏壓就能把光能轉化成電能的P-N結光電器件，即：當光照射到光電池的P-N結上，在P-N結兩端就產生了電動勢。3、實驗結果在本實驗中通過改變照度，測出不同照度下的開路電壓和短路電流的數據如表5-1：強度（Lx）051015202530354045505565

8、758595100電流（A）00.130.280.440.60.770.911.051.211.351.541.61.992.262.572.813.08電壓（mv）0104172202220240248260274275280290300300314320322表5-1 硅光電池開路電壓和短路電流實驗數據根據數據得到的開路電壓特性曲線如下： 圖5.1 硅光電池開路電壓特性曲線同理由數據得到的短路電流特性如下： 圖5.2 硅光電池短路電流特性曲線4、實驗分析由圖5.1可以看出，開路電壓與光照度之間為對數關系，因而具有飽和性。因此，把硅光電池作為敏感元件時，應該把它當作電流源的形式使用，即利用短

9、路電流與光照度成線性的特點，這是硅光電池的主要優(yōu)點。實驗六： 光開關實驗（透射式）1、實驗目的 了解透射式光電開關組成原理及應用。2、實驗原理本實驗主要應用光開關，光開關由兩部分組成：光發(fā)射管和接收管。當光發(fā)射管和接收管之間沒有任何阻擋時，接收管有光電流產生，如果在光路中出現物體阻擋那么接收管就不會有光電流產生。3、實驗分析根據電路圖將實驗電路進行連接，檢查電路正確后，打開電源，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。將主機的大面板上的光電轉速模塊輸出與示波器連接后，調節(jié)電壓源旋鈕我們可以看到當電壓變大時，示波器上顯示的波形變短，頻率變大。 實驗七：紅外線反射式

10、光電開關（光耦）1、實驗目的 了解紅外線光電接近開關的組成及基本原理。2、實驗原理紅外線光電接近開關中有一個紅外發(fā)射二極管和光敏三極管組成。當物體接近時，發(fā)射管發(fā)射的紅外線被物體反射到接收管上，被接收管接收產生光電流，經采樣放大和控制電路，可作為自動開關。3、實驗分析按照實驗手冊上的電路圖將實驗電路進行連接，檢查電路正確后，打開電源，將手接近光耦探頭，發(fā)現指示燈亮；手離開光耦探頭，指示燈熄滅。 實驗八：熱釋電紅外傳感器實驗1、實驗目的了解熱釋電紅外傳感器基本原理和實際應用。2、實驗原理 熱釋電效應是指極化強度隨溫度改變而表現出的電荷釋放現象，宏觀上是溫度的改變是在材料的兩端出現電壓或產生電流。

11、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）。當入射輻射為恒定輻射時，熱釋電傳感器不響應，只能脈沖輻射工作。3、實驗分析 根據實驗手冊上的電路圖將實驗電路進行連接，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，指示燈亮。 實驗九：光源及光調制解調實驗1、 實驗目的 了解光調制解調的原理。2、 實驗原理光束是一種電磁波，具有振幅、相位、強度和偏振等參量和良好的相干性。如果能夠應用某種物理方法改變光波的這些參量之一，使其按照調制信號（如數字信號）的規(guī)律變化，那么該光束就受到了調制，達到“運載”信息的目的。實現光束調制的原理有振幅調制、頻率調制、相位調制、強度調制、脈沖編碼

12、調制。從方法來說，即有電光調制、聲光調制、磁光調制、直接調制等。本實驗用的是脈沖電光調制。3、 實驗結果按照實驗手冊上的電路圖將實驗電路進行連接，檢查電路正確后，打開電源，將發(fā)射和接收探頭對準后我們進行觀測，發(fā)現實驗板上的輸入指示燈和輸出脈沖指示一起發(fā)亮。 實驗十：激光定位實驗1、 實驗目的 了解PSD光電位置敏感器件的原理及在激光定位中的應用。2、 實驗原理PSD為一具有PIN三層結構的平板半導體硅片。表面層為感光面，在其兩邊各有一信號輸入電極，當入射光恒定時，產生光電流恒定，則入射點與PSD中間零位點距離成線性關系，根據這一特性，就可以從輸出電壓值知道激光點的位置，從而實現激光定位。3、

13、實驗結果激光光點打在PSD的其中一點上，反向轉動測微頭使光點像PSD另一端位移，每轉動0.2mm記錄一個數據，重復三次，得到數據如表10-1：位移量（mm）00.20.40.60.811.21.41.61.82輸出電壓1（V）-1.24-0.96-0.77-0.54-0.3800.350.550.851.061.19輸出電壓1（V）-1.25-0.93-0.75-0.59-0.3400.380.560.840.941.22輸出電壓1（V）-1.28-0.96-0.80-0.60-0.4400.390.550.861.021.23平均值(V）-1.26-0.96-0.77-0.58-0.3800.370.550.851.011.21表10-1 激光點位移值與輸出電壓值得到激光點位移與輸出電壓關系曲線如圖10.1: 圖10.1 激光點位移與輸出電壓關