武漢職業(yè)技術(shù)學院光電探測技術(shù)實驗指導書2018

目錄

光電器件特性測試實驗系列

實驗系列一、LD/LED光源特性測試實驗...........................................2

第一章LD/LED光源特性測試實驗儀說明......................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................................2

實驗系列二、光敏電阻特性測試實驗.............................................11

第一章光敏電阻綜合實驗儀說明.............................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列三、光敏二三極管特性測試實驗........................................19

第一章光電二三極管綜合實驗儀說明.........................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列四、硅光電池特性測試實驗............................................32

第一章硅光電池綜合實驗儀說明.............................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列五、光電倍增管特性測試實驗..........................................44

第一章光電倍增管綜合實驗儀說明...........................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

光電器件工程應用實驗系列

實驗系列六、光電定向?qū)嶒灒ㄋ南笙尢綔y器應用實驗）............................61

第一章光電定向?qū)嶒瀮x說明.................................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列七、光電耦合開關(guān)實驗.................................................69

第一章光電耦合開關(guān)實驗儀說明.............................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列八、線陣CCD原理及應用實驗..........................................73

第一章線陣CCD原理及應用實驗儀說明......................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列九、光電報警及紅外遙控實驗..........................................81

第一章光電報警紅外遙控實驗儀說明.........................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列十、PSD傳感器測位實驗...............................................89

第一章PSD傳感器實驗儀說明................................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南...........................................錯誤!未定義書簽。

光纖工程實訓實驗系列

實驗系列十一、光纖端面處理、耦合及熔接實驗系................錯誤!未定義書簽。

第一章光纖端面處理耦合及熔接實驗儀說明..................錯誤!未定義書簽。

第二章實驗指南............................................錯誤!未定義書簽。

實驗系列一、LD/LED光源特性測試實驗

一、實驗目的

1、掌握L1)激光器和LED發(fā)光二極管的工作原理及主要技術(shù)參數(shù)

2、掌握LD激光器和LED發(fā)光二極管的特性測試方法

3、了解溫度(T)對閾值電流(1th)和光功率(P)的影響

4、掌握LD激光器和LED發(fā)光二極管的基本使用方法

二、實驗內(nèi)容

1、LD激光器的V/I特性測試實驗

2、LD激光器的P/I特性測試實驗

3、LD激光器的T/V/I特性測試實驗

4、LD激光器的T/V/P特性測試實驗

5、LED發(fā)光二極管(1310nm)的V/I特性測試實驗

6、LED發(fā)光二極管(1310nm)的P/I特性測試實驗

7、LED發(fā)光二極管(1310nm)的T/I特性測試實驗

8、LED發(fā)光二極管(1310nm)的T/P特性測試實驗

三、實驗儀器

1、LD/LED光源特性測試實驗儀1臺

2、LD激光二極管(1310nm)1只

3、LED發(fā)光二極管(1550nm)1只

4、電源線1根

5、連接線若干

四、實驗原理

激光二極管LD和發(fā)光二極管LED是光通訊系統(tǒng)中使用的主要光源。LD和LED都是半導體光

由V-I曲線我們可以計算出LD/LED總的串聯(lián)電阻R和開門電壓VT。

在結(jié)構(gòu)上，由于LED與LD相比沒有光學諧振腔。因此，LD和LED的功率與電流的P-I關(guān)系

特性曲線則有很大的差別。LED的PT曲線基本上是一條近似的線性直線。

P

LD

LED

I

圖2LD/LED的P-I特性曲線

從圖中可以看出LD的P-I曲線有一閾值電流1th,只有在工作電流If>Ith部分，P-I曲線

才近似一根直線。而在1fxith部分，LD輸出的光功率幾乎為零。

對于LD可以根據(jù)其P-I曲線可以求出LD的外微分量子效率nD。其具有如下關(guān)系：

P=（//-//）▽.%

因此在曲線中，曲線的斜率表征的就是外微分量子效率。

由于光電子器件是由半導體材料制成，因此溫度對其光電特性影響也很大。隨著溫度的增加,

LD的閾值逐漸增大，光功率逐漸減小，外微分量子效率逐漸減小。閾值與溫度的近似關(guān)系

可以表示為：

/洗（7）=/1〃（丁Qexpir-TIT

式中，Tr為室溫,〃/式為室溫下的閾值電流，T。為特征溫度。不同溫度下，LD的P-I

曲線如圖，根據(jù)此圖可以求出LD的特征溫度。

圖3LD的溫度特性曲線

五、注意事項

1、恒功測量時，如果僅調(diào)節(jié)“粗調(diào)”旋鈕，而“細調(diào)”旋鈕在最小位置，將不一定能把LD

輸出功率調(diào)到足夠大。此時必須使用“細調(diào)”旋鈕來把輸出功率調(diào)大。

恒流測量時，調(diào)節(jié)“細調(diào)”旋鈕無效。

2、插拔LD/LED之前，務必先把輸出功率（粗調(diào)、細調(diào)）旋鈕調(diào)到最小，然后關(guān)閉電源開關(guān)。

這是因為帶電插拔LD/LED會造成LD/LED的劣化。

3、如果被測LD/LED過流，則lop顯示窗口讀數(shù)為1。說明此時Iop2200mA,已超出本機的

測量范圍。當LD/LED已經(jīng)劣化時，這種情況常常出現(xiàn)。此時請將輸出功率（粗調(diào)）旋鈕調(diào)

回到最小位置，關(guān)閉電源。

4、在LD的P-I-V實驗測中，電流值請勿超過30mA,以免燒壞元器件。

5、由于LD為靜電敏感元件，因此操作者必須佩帶防靜電手腕，工作場所必須具備接地線，

焊接用的烙鐵必須具備ESD功能。靜電將造成LD的劣化，使得測量時出現(xiàn)lop過流的現(xiàn)象。

另外，若LD的輸出功率被調(diào)的過大，也容易損壞LD,出現(xiàn)LD過流的現(xiàn)象。

6、本機只能對以下結(jié)構(gòu)的LD進行測量：

LD-IIPD+

圖4LD內(nèi)部結(jié)構(gòu)

7、在使用過程中，出現(xiàn)任何異常情況，必須立即關(guān)機斷電以確保安全。

8、激光器從光功率計上取出后，馬上蓋上光功率計防塵帽，防止灰塵進入，影響測量結(jié)果。

六、實驗操作II

1）LD激光器的V/I特性測試實驗（電流表/:\

恒功恒流切換開關(guān)撥到恒功檔，電流源使用說明『'

圖5LD引腳位置

見內(nèi)容九)

1、LD激光器引腳說明

(1)激光器正&管殼；

(2)探測器正

(3)探測器負；

(4)激光器負；

2、將激光器按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

提示：U)引腳(1)連接激光器鎖緊插座L+,LD引腳(4)連接激光器鎖緊插座L-,LD引腳

(2)連接激光器鎖緊插座P+,LD引腳(3)連接激光器鎖緊插座P-。

3、通電之前，確保“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LD。依

次打開電源開關(guān)、電流表和電壓表。

4、緩慢調(diào)節(jié)電流旋鈕逐漸增加工作電流，并用電壓表2V檔測試LD兩端的電壓值。每隔一

定電流間隔，記錄LD的電壓值，填入表1。繪制LD的VT曲線。

注意：LD為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連接的任

何測試點和線路，以免損壞激光器。

表1LD的VT實驗測試數(shù)據(jù)

I(mA)051015202530

U(V)

5、調(diào)節(jié)“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置，依次關(guān)閉光功率計、電流表、電壓表和實驗

儀電源。

2)LD激光器的P/I特性測試實驗

1、將激光器按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

2、打開光功率計輸入端防塵帽，將激光器輸出端接入光功率計輸入端。

3、通電之前，確?！按终{(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LD。依

次打開電源開關(guān)、光功率計和電流表。

提示：光功率計操作說明見第二章內(nèi)容十。

4、緩慢調(diào)節(jié)電流旋鈕逐漸增加工作電流，并用光功率計測量U)激光器輸出光功率。每隔一

定電流間隔，記錄功率值，填入表2。繪制LD的PT曲線。注意：LD為靜電敏感元件，因

此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連接的任何測試點和線路，以免損壞激光

器。

表2LD的P-I實驗測試數(shù)據(jù)

I(mA)051015202530

P(uW)

5、觀察閾值電流可適當在0~15mA之間取更多電流值測量對應光功率。

6、調(diào)節(jié)“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置，依次關(guān)閉光功率計、電流表和實驗儀電源。

3)LD激光器的T/V/I特性測試實驗

1、將激光器按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

2、通電之前，確?！按终{(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LD。依

次打開溫控儀、致冷器、電流表、電壓表。

3、調(diào)節(jié)溫控儀使溫度為15℃,測量LD激光器V/I特性。

4、分別記錄15℃、25℃、35℃、45℃時的LD激光器的V/I特性，填入表3。繪制LD的T-V-I

曲線。注意：LD為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連

接的任何測試點和線路，以免損壞激光器。

表3LD的V-I實驗測試數(shù)據(jù)

I(mA)051015202530

15℃

U(V)

I(mA)051015202530

25℃

U(V)

I(mA)051015202530

35℃

U(V)

I(mA)051015202530

45℃

U(V)

5、調(diào)節(jié)“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置，依次關(guān)汨溫控儀、致冷器、電流表、電壓表

和實驗儀電源。

4)LD激光器的T/P/I特性測試實驗

1、將激光器按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

2、打開光功率計輸入端防塵帽，將激光器輸出端接入光功率計輸入端。

3、通電之前，確保“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LD。依

次打開溫控儀、致冷器、光功率計和電流表。

4、調(diào)節(jié)溫控儀使溫度為15℃,測量LD激光器P/I特性。

5、分別記錄15℃、25℃、35℃、45℃時的LD激光器的P/I特性，填入表4。繪制LD的T-VT

曲線。

注意：LD為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連接的任

5)LED發(fā)光二極管(1310nm)的V/I特性測試實驗

1、LED發(fā)光二極管引腳說明

圖6LED引腳位置

⑴、(4)為空腳;(2)LED負;(3)LED正

2、將LED發(fā)光二極管按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

提示：LED引腳(3)連接激光器鎖緊插座L+；LED引腳(2)連接激光器鎖緊插座I」。其余

引腳懸空不接。

3、通電之前，確?！按终{(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LEDo

依次打開電源開關(guān)、電流表和電壓表。

4、緩慢調(diào)節(jié)電流旋鈕逐漸增加工作電流，并用萬用表測試LED兩端的電壓值。每隔一定電

流間隔，記錄LED的電壓值，填入表5。繪制LED的VT曲線。

注意：LED為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連接的任

何測試點和線路，以免損壞激光器。

表5LED的V-I實驗測試數(shù)據(jù)

I(mA)0515202530

U(V)

5、調(diào)節(jié)“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置，依次關(guān)閉電流表、電壓表和實驗儀電源。

6)LED發(fā)光二極管(1310nm)的P/I特性測試實驗

1、將LED發(fā)光二極管按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

2、打開光功率計輸入端防塵帽，將LED發(fā)光二極管輸出端接入光功率計輸入端。

3、通電之前，確?！按终{(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LED發(fā)

光二極管。依次打開電源開關(guān)、光功率計和電流表。

4、緩慢調(diào)節(jié)電流旋鈕逐漸增加工作電流，并用光功率計測量LED發(fā)光二極管輸出光功率。

每隔一定電流間隔，記錄功率值，填入表6。繪制LED發(fā)光二極管的PT曲線。

注意：LED為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連接的任

何測試點和線路，以免損壞激光器。

表6LED的P-I實驗測試數(shù)據(jù)

I(mA)051015202530

P(uW)

5、調(diào)節(jié)“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置，依次關(guān)閉光功率計、電流表和實驗儀電源。

7)LED發(fā)光二極管(1310nm)的T/V/I特性測試實驗

1、將LED發(fā)光二極管按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

2、通電之前，確?！按终{(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LED發(fā)

光二極管。依次打開溫控儀、電流表。

3、調(diào)節(jié)溫控儀使溫度為15℃,測量LED發(fā)光二極管V/I特性

4、分別記錄15℃、25℃、35℃、45℃時的LED發(fā)光二極管的V/I特性，填入表7,繪制LED

的T-V-I曲線。

注意：LED為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及與引腳連接的任

8)LED發(fā)光二極管(1310nm)的T/P/I特性測試實驗

1、將LED發(fā)光二極管按引腳對應接入溫控儀夾具區(qū)域的激光器鎖緊插座。

2、打開光功率計輸入端防塵帽，將LED發(fā)光二極管輸出端接入光功率計輸入端。

3、通電之前，確?！按终{(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LED發(fā)

光二極管。依次打開溫控儀、光功率計和電流表。

4、調(diào)節(jié)溫控儀使溫度為15℃,測量LED發(fā)光二極管P/I特性

5、分別記錄15℃、25℃、35℃、45℃時的LED發(fā)光二極管的V/I特性，填入表8。繪制LED

的T-PT曲線。注意：LED為靜電敏感元件，因此操作者不要用手直接接觸激光器引腳以及

與引腳連接的任何測試點和線路，以免損壞激光器。

表8LED的P-I實驗測試數(shù)據(jù)

I(mA)0515202530

15℃

P(uW)

I(mA)0515202530

25℃

P(uW)

I(mA)0515202530

35℃

P(uW)

45℃I(mA)0515202530

P(uW)

6、調(diào)節(jié)“粗調(diào)”、“細調(diào)”旋鈕在最小值位置，依次關(guān)閉溫控儀、致冷器、光功率計、電流

表和實驗儀電源。

七、實驗思考題

為什么LD/LED的輸出特性有較大差異？

八、實驗測試點說明

1、PD電流測試點：測量激光器內(nèi)部探測器電流，對應接入電壓表，200mV檔顯示結(jié)果X10,

即為PD電流，單位為微安。

2、電壓表輸入端口：測量待測電壓。

3、L+、L-：測量激光器工作電壓。

九、LD電流源操作說明

1、此電流源可作為LD/LED專用測試設(shè)備，可廣泛用于650nm>780nm、808nm、850nm>980nm>

1310nm,1550nm等各種中小功率LD的電流測試及老化測試。設(shè)備內(nèi)部帶APC（Automatic

PowerControl）電路及ACC（AutomaticCurrentControl）電路，可以實現(xiàn)以下三種功能：

1）LD電流源2）電流測試3）LD恒功老化及恒流老化

本電流源的一大特色是設(shè)備內(nèi)部帶APC（AutomaticPowerControl）電路，這種電路是LD

在實際應用時通常采用的一種恒功控制電路，可以控制LD輸出恒定的光功率。因此，一只

LD在本機上所表現(xiàn)的直流特性，將與它在實際應用時的直流特性完全一致。有了這種恒功

控制電路，就可以長期通電對LD進行壽命及穩(wěn)定性考核。比如，可將被測LD調(diào)到5mW輸出，

記錄該LD在通電1小時后、1天后、1月后、3月后工作電流（lop）的變化量，從而反映

出LD在應用產(chǎn)品（如光通信模塊、DVD激光頭等）中工作時的穩(wěn)定性。

2、其主要性能指標為：

供給電流（lop）max：150Malop的測量準確度：±0.5mA

3、操作步驟

1）將配套直流電源接入電流源后面電源輸入接口處。通電之前，確?！按终{(diào)”“細調(diào)”旋鈕

在最小值位置。這樣可防止沖擊電流損壞LD。

2）確認LD或LED已經(jīng)插接良好后，打開電源開關(guān)。此時電源輸出為零，LD或LED尚

未發(fā)光。

3）恒功測量：將切換開關(guān)撥到恒功檔，順時針緩慢調(diào)節(jié)輸出功率“粗調(diào)”旋鈕，觀察

電流變化，改調(diào)“細調(diào)”旋鈕，可將LD工作電流調(diào)至要求的數(shù)值（可用一臺光功率計同時

來測量LD的輸出功率）。通過lop顯示窗口可以讀出輸出電流值。注意：LED內(nèi)部沒有探測

器，故不能用恒功檔測試，只能用恒流檔進行測試。

4）恒流測量：將切換開關(guān)撥到恒流檔，該方式下“細調(diào)”旋鈕無效。只需要調(diào)節(jié)輸出

功率“粗調(diào)”旋鈕即可，通過lop顯示窗口可以讀出輸出電流值。

5）恒功老化：將切換開關(guān)撥到恒功檔，將被測LD調(diào)到固定的功率輸出（這個值由用戶

根據(jù)需要確定），并保持不斷電，記錄該LD在通電一定時間后工作電流的變化量，從而反映

出LD產(chǎn)品在實際應用中的穩(wěn)定性。

6）恒流老化：將切換開關(guān)撥到恒流檔，將被測LD調(diào)到固定的電流輸出（這個值由用戶根據(jù)

需要確定），并保持不斷電，記錄該LD在通電一定時間后輸出功率的變化量，從而反映出

LD產(chǎn)品在實際應用中的穩(wěn)定性。

十、溫控儀操作說明

1、儀表參數(shù)修改，設(shè)定時的人機對話均通過按鍵來實現(xiàn)的。當在第一次使用本產(chǎn)品時，請

詳細閱讀下面的操作流程。

2、注意:

①在第二設(shè)定狀態(tài)，當AT=O時，按SET鍵時間超過5秒鐘將退出設(shè)定狀態(tài)，進入正?？刂?/p>

狀態(tài)。

②在第二設(shè)定狀態(tài)，當AT=1時;按SET鍵時間超過5秒,系統(tǒng)將退出設(shè)定狀態(tài)并自動進入自

整定尋優(yōu)狀態(tài)

③在自整定工作狀態(tài)，按SET鍵后，系統(tǒng)將進入設(shè)定狀態(tài)，并退出自整定狀態(tài)，你若要重

回自整定狀態(tài)時,則可把AT再設(shè)置成1后退出。

④在設(shè)定狀態(tài)設(shè)定完成后，如不按正確操作退出設(shè)定狀態(tài)，超過30秒后,系統(tǒng)將自動退

出設(shè)定狀態(tài),你前次所設(shè)定參數(shù)被宣布無效。

⑤當你為防止別人修改你的參數(shù)時，可在第二設(shè)定狀態(tài)把L0K值設(shè)定為02.

3、設(shè)定字符解釋：

以下字符每按一次SET鍵后依次出現(xiàn)，根據(jù)不同功能有些字符可能在你所選用的儀表中

不存在。

字符學稱設(shè)定范用說明出廠設(shè)定值

5口主控設(shè)定0-9999咬定1：控點輸值大小150

5LF強絕對值設(shè)定0-9999諛定卜做(卜限報警)點定值大小100

5H「眼絕對值諛定0-9999位定i-.ru(上限報警》點數(shù)值大小200

5HP上限偏冷值設(shè)定0-9999便定1:限報？F點詢J上拴值定點的相10

sr化感得憔」.設(shè)出-20-200

p1匕例范囹1-999設(shè)定比例帶大小.不允許設(shè)定為零..20

0-3600S門E叫外叼川，也工力。叼天網(wǎng)銀竹功肥130

d0-3600S諛定依分時間,改定為。時關(guān)閉微分功鋅30

r比例周期l-99s設(shè)定輸出開關(guān)周期不允許設(shè)定為零印41器將中

H-J201!它

檢M時2

Br自整定00：口整定產(chǎn)。確定自整定執(zhí)行/關(guān)閉00

01：H小二f給

00:不強

Lot設(shè)定鉞埔定軍致修山允許/小允許00

01:鈾除后母限外的設(shè)定

02「‘出個鎖鎖定

十一、光功率計操作說明

1、特性

*四位液晶顯示，\V、W'(REL)、dBm、dB(REL)四種顯示方式

*自動量程轉(zhuǎn)換

*自動關(guān)機

*自動清零

*插入損耗測量

*多波長測量

2、技術(shù)指標

材料InGaAs

探頭類型波長范圍800"1600nm

輸入接口FC型

［作波K850,1300,1310,1480,1550nm

測量范圍—70^+1OdBm(0.Inw^lOmw)

不確定度±5%

顯示分辨率線性顯示：1%；對數(shù)顯示：0.01dBm

探頭帽旋開探頭帽，露出探測器。測量完畢，應旋緊探頭帽。

液晶顯示屏顯示測量結(jié)果、測量狀態(tài)。

電源開關(guān)鍵，按此鍵可接通或斷開儀器電源。接通電源，儀表先被初始化，隨

ON/OFF

后進入測量狀態(tài)。

自動清零鍵，自動清零完畢，則進入測量狀態(tài)。在清零過程中，應關(guān)好探測器

CLEAR

帽，防止光信號輸入，否則會引起測量結(jié)果錯誤。

按此鍵使儀表進入相對測量狀態(tài)。按下此鍵后，當前測量值顯示在液晶屏左下

方，相對值顯示在液晶屏中間，小字符REL作為相對測量的狀態(tài)標志顯示在液

dBrel

晶屏下方。在相對測量狀態(tài)下，按WATT、dBm鍵可使測量結(jié)果分別以WATT或

dBm方式顯示。第二次按鍵，則退出相對測量狀態(tài)。

dBm按此鍵使儀表以dBm為顯示單位測量結(jié)果，此時分辨率為0.OldBmo

WATT按此鍵使儀表以WATT為單位顯示測量結(jié)果，此時分辨率為1%?

此鍵用于選擇儀表的測量波長。在測量狀態(tài)下，被測波長顯示在液晶屏下方。

X按此鍵，顯示下一波長及相應波長的測量結(jié)果，可選擇五種波長：850nm、

1300nm>1310nm^1480nm>1550nm。

3、按鍵操作說明

操作流程:

4、測量說明

4.1開機

按面板ON/OFF鍵后，儀表首先將液晶屏上全部字符、小標志顯示出來，此過程持續(xù)約三秒

鐘。

儀表隨后進入測量狀態(tài)，此時默認測量波長為1310nm,WATT顯示模式，直接測量方式。

4.2清零

在測量前，如果屏幕上的顯示值不為0.OOnW,則需按CLEAR鍵對儀表清零。如不清零，儀

表對微弱光信號的測量結(jié)果會有誤差。

4.3液晶屏顯示

圖儀表液晶顯示圖

4.5裸纖適配器的使用

儀表配件FC/PC型裸纖適配器用于裸光纖測量。其使用方法如下：

將適配器上的白色按鍵按下，將處理好的裸光纖穿入并伸出插針約5mm,用金剛刀對光纖端

面進行處理后，將光纖拉至與插針端面平齊（最多不得超過0.2mm,否則伸出的光纖會磨損

或頂破探測器的光窗玻璃，損壞探頭）。松開按鍵，則光纖被固緊。為避免適配器堵塞，光

纖芯包層應除凈，不能用直徑大于125um的光纖，適配器如果被斷光纖堵住，一定要用通

針將斷纖捅出。

注：如測量所用連接器為FC型，則可直接插入光探測器座。

如為SC或ST型連接器，必須配備FC/PC-SC型或FC/PC-ST型光纖轉(zhuǎn)接器

4.6按鍵操作及液晶顯示

4.6.1CLEAR鍵

在正式測量前，應先清零，否則測量微弱光信號時有誤差。在按CLEAR鍵之前應用探頭蓋蓋

住探頭，避免光進入，否則會使測量結(jié)果錯誤，相應顯示為：

圖

4.6.2WATT鍵

使顯示以WATT為單位，相應液晶顯示為:

圖3-5

4.6.3dBm鍵

使顯示以dBm為單位，相應液晶顯示為:

圖3-6

4.6.4dBrel鍵

使儀表進入相對測量狀態(tài)，相應液晶顯示為:

按動面板鍵dBm,使顯示以dB為單位

圖3-7

4.6.5人鍵

改變測量波長，可選五種波長：850nm,1300nm,1310nm,1480nm,1550nm。相應液晶顯示

為：

圖3-9

4.6.6量程溢出顯示

5、關(guān)機

光功率計開機后，如在約五分鐘之內(nèi)無光信號輸入，并且不按面板鍵，儀表自動關(guān)機。

用戶也可按0N/0FF鍵手動關(guān)機。

6、使用注意事項

(1)開機前，請仔細閱讀儀表使用說明書。

(2)儀表使用溫度為?40℃,使用時應防潮，防灰塵，防震動，防熱源(紅外光影響)。

(3)定期用牙簽繞脫脂棉清洗探頭內(nèi)部，并注意用無纖擦拭紙揩擦連接器插頭端，避免測試

不準。

(4)當儀表在低溫條件下長時存放或使用后，再放入室溫條件下，儀表會發(fā)生冷凝，如立即

開機使用，會引起短路，損壞儀表，應在室溫下放置一段時間后再使用。

(5)超最大量程的輸入信號會損害探測器，不可用于測量超過最大量程的光信號。

實驗系列二、光敏電阻特性測試實驗

實驗儀說明

下圖1為光敏電阻實驗儀整體結(jié)構(gòu)圖。

J?)GCGMDZ-B電后發(fā)

，：“<，；.>光敏電阻綜合實臉儀

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63T

電眼建#區(qū)

圖1-1光敏電阻實驗綜合實驗儀整體布局圖

1、電子電路部分結(jié)構(gòu)分布

說明：

(1)電壓表：獨立電壓表，可切換三檔，200mV,2V,20V,通過撥段開關(guān)進行調(diào)節(jié)，白色

所指示的位置即為所對應的檔位?！?”分別對應電壓表的“正”“負”輸入極。

(2)電流表：獨立電流表，可切換三檔，200uA,2mA,20mA,200mA通過撥段開關(guān)進行調(diào)

節(jié)，白色所指示的位置即為所對應的檔位?！?”分別對應電壓表的“正”“負”輸入極。

(3)固定電阻值：RL1=1KQ,RL2=2KQ,RL3=5KQ,RL4=10KQ,RL5=20KQ,RL6=50KQ,

RL7=100KQ,RL8=200KQ,RL9=500KQ,RL1O=1MQ,RL11=2MQ,RL12=5MC

(4)直流電源：?12V可調(diào)，“?12V”為直流電源的正極，另一端為負極。

2、光通路組件

圖1-2光敏電阻實驗儀光通路組件

功能說明：

分光鏡：50%透過50%反射鏡，將平行光一半給照度計探頭，一半給等測光器件，實驗測試

方便簡單，照度計可實時檢測出等測器件所接收的光照度。

3、基本操作說明

1、實驗之前，J4通過彩排線纜與光通路組件的光源接口相連，連接之后電路部分方可對光

源對行控制。光照度計與照度計探頭相連（顏色要相對應）

2、BM2撥向上時，光源發(fā)光為脈沖光，脈沖寬度由“脈沖寬度調(diào)節(jié)電位器”進行調(diào)節(jié)（用

于做光敏電阻時間響應特性實驗）。

3、BM2撥向下時，光源發(fā)光為靜態(tài)光（除做時間響應特性實驗外，其它都使用靜態(tài)光源）。

4、S1~S7均為二位的撥位開關(guān)，撥向上時，所對應的發(fā)光二極管亮（除做光譜特性實驗外,

其它實驗都使用白光光源），此時光源對應顏色的光源亮，所對應的波長關(guān)系如下表所示：

光源紅(S2)橙(S3)黃(S4)綠(S5)藍(S6)紫(S7)

指示D2D3D4D5D6D7

波長（nm）625~630600~605585~590515飛20460~465400~405

5、信號測試模塊的TP為電信號的光脈沖，TP1和TP2分別獨立與對應的插座相連，用于測

試信號。

一、實驗目的

1、學習掌握光敏電阻工作原理2、學習掌握光敏電阻的基本特性

3、掌握光敏電阻特性測試的方法4、了解光敏電阻的基本應用

二、實驗內(nèi)容

1、光敏電阻的暗電阻、暗電流測試實驗2、光敏電阻的亮電阻、亮電流測試實驗

3、光敏電阻光電流測試實驗；4、光敏電阻的伏安特性測試實驗

5、光敏電阻的光電特性測試實驗6、光敏電阻的光譜特性測試實驗

7、光敏電阻的時間響應特性測試實驗8、精密的暗激發(fā)開關(guān)電路設(shè)計實驗

設(shè)計實驗1：光控燈設(shè)計實驗（選做）

設(shè)計實驗2：光控大門裝置設(shè)計實驗（選做）

設(shè)計實驗3：天明報知裝置設(shè)計實驗（選做）

三、實驗儀器

1、光敏電阻綜合實驗儀1個

套

2、光通路組件1

臺

3、光照度計1

根

4、2#迭插頭對（紅色，50cm）10

根

5、2#迭插頭對（黑色，50cm）10

根

6、三相電源線1

本

7、實驗指導書1

臺

8、20M示波器1

四、實驗原理

1.光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理

光敏電阻又稱光導管，它幾乎都是用半導體材料制成的光電器件。光敏電阻沒有極性,

純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。無光照時，光敏電阻值

（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它

的阻值（亮電阻）急劇減小，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越

小越好，此時光敏電阻的靈敏度高。實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐量級，亮電阻值

在幾千歐以下。

光敏電阻的結(jié)構(gòu)很簡單，圖1（a）為金屬封裝的硫化鎘光敏電阻的結(jié)構(gòu)圖。在玻璃底

板上均勻地涂上一層薄薄的半導體物質(zhì)，稱為光導層。半導體的兩端裝有金屬電極，金屬電

極與引出線端相連接，光敏電阻就通過引出線端接入電路。為了防止周圍介質(zhì)的影響，在半

金屬電極

/半導體

/電源*底板

-1111-----(E^—

檢流計

圖2-1光敏電阻結(jié)構(gòu)

(a)光敏電阻結(jié)構(gòu)；(b)光敏電阻電極；(c)光敏電阻接線圖

導體光敏層上慢布J一層除膜，滌膜的成分應便它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最

大。為了提高靈敏度，光敏電阻的電極一般采用梳狀圖案，如圖2-1(b)所示。圖2T

(c)為光敏電阻的接線圖。

2.光敏電阻的主要參數(shù)

光敏電阻的主要參數(shù)有：

(1)暗電阻光敏電阻在不受光照射時的阻值稱為暗電阻，此時流過的電流稱為暗電流。

(2)亮電阻光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流。

(3)光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。

3.光敏電阻的基本特性

(1)伏安特性在一定照度下，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。圖2-2為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。由圖可見，光敏電阻在一定

的電壓范圍內(nèi)，其I-U曲線為直線。

(2)光照特性光敏電阻的光照特性是描述光電流I和光照強度之間的關(guān)系，不同材料的光

照特性是不同的，絕大多數(shù)光敏電阻光照特性是非線性的。圖2-3為硫化鎘光敏電阻的光照

特性。

(3)光譜特性光敏電阻對入射光的光譜具有選擇作用，即光敏電阻對不同波長的入射光有

不同的靈敏度。光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光敏電阻的光譜特性，亦

稱為光譜響應。圖2-4為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。對應于不同波長，光敏電阻

的靈敏度是不同的，而且不同材料的光敏電阻光譜響應曲線也不同。

(4)頻率特性實驗證明，光敏電阻的光電流不能隨著光強改變而立刻變化，即光敏電阻

產(chǎn)生的光電流有一定的惰性，這種惰性通常用時間常數(shù)表示。大多數(shù)的光敏電阻時間常數(shù)

都較大，這是它的缺點之一。不同材料的光敏電阻具有不同的時間常數(shù)(毫秒數(shù)量級)，因

而它們的頻率特性也就各不相同.圖2-5為硫化鎘和硫化鉛光敏電阻的頻率特性。

圖2-2硫化鎘光敏電阻的伏安特性圖2-3光敏電阻的光照特性

圖2-4光敏電阻的光譜特性圖2-5光敏電阻的頻率特性

4、性能與特點

環(huán)氧樹脂封裝、體積小、反映速度快、可靠性好、靈敏度高、光譜特性好。

五、注意事項

1、實驗之前，請仔細閱讀光敏電阻綜合實驗儀說明，弄清實驗箱各部分的功能及撥位開關(guān)

的意義；

2、當質(zhì)壓表和電流表顯示為“1_”是說明超過量程，應更換為合適量程；

3、連線之前保證電源關(guān)閉。

4、實驗過程中，請勿同時撥開兩種或兩種以上的光源開關(guān)，這樣會造成實驗所測試的數(shù)據(jù)

不準確。

六、實驗步驟

1、光敏電阻的暗電阻、暗電流測試實驗

（1）將光敏電阻完全置入黑暗環(huán)境中（將光敏電阻裝入光通路組件，不通電即為完全黑暗），

使用萬用表測試光敏電阻引腳輸出端，即可得到光敏電阻的暗電阻R暗。

（注：由于光敏電阻個性差異，某些暗電阻可能大于200M歐，屬于正常。）

（2）組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負極對應相連

（紅為正極，黑為負極），將光源調(diào)制單元J4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。

（3）“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“靜態(tài)特性”，將撥位開關(guān)SI,S2,S3,S4,S5,

S6,S7均撥下。

（4）將直流電源正負極與電壓表頭對應相連，打開電源，將直流電流調(diào)到12V,關(guān)閉電源,

拆除導線。

（5）按照如下電路連接電路圖，RL取RL=RL6=1M。

（6）打開電源，記錄電壓表的讀數(shù)，使用歐姆定理I=U/R得出支路中的電流值I暗

（注：在測量光敏電阻的暗電流時，應先將光敏電阻置于黑暗環(huán)境中30分鐘以上，否則在

測量暗電流時，電壓表的讀數(shù)會較長時間后才能穩(wěn)定，若測試的電壓值在一小范圍內(nèi)變化時,

圖2-6光敏電阻暗電流測試電路

2、光敏電阻的亮電阻、亮電流、光電阻、光電流測試實驗

（1）組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負極對應相連

（紅為正極，黑為負極），將光源調(diào)制單元J4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。

（2）“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“靜態(tài)特性”，將撥位開關(guān)S1撥上，S2,S3,S4,

S5,S6,S7均撥下。

（3）打開電源，緩慢調(diào)節(jié)光照度調(diào)節(jié)電位器，直到光照為3001X（約為環(huán)境光照），使用萬

用表測試光敏電阻引腳輸出端，即可得到光敏電阻的亮電阻R亮。

（4）將直流電源兩極與電壓表兩端相連，調(diào)節(jié)直流電源到12V,關(guān)閉電源；

（5）按照如下電路連接電路圖，RL取RL4=10K歐。

（6）打開電源，記錄此時電流表的讀數(shù)，即為光敏電阻在3001X的亮電流I亮；

If

圖2-7光敏電阻測量電路

(7)亮電阻與暗電阻之差即為光電阻，R光=口暗-1?亮，光電阻越大，靈敏度越高。

(8)亮電流與暗電流之差即為光電流，I光=1亮-I暗，光電流越大，靈敏度越高。

(9)實驗完成，關(guān)閉電源，拆除各導線。

3.光敏電阻伏安特性測試

光敏電阻伏安特性即為光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系。

(1)組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負極對應相連

(紅為正極，黑為負極)，將光源調(diào)制單元J4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。

(2)“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“靜態(tài)”，將撥位開關(guān)S1撥上，S2,S3,S4,S5,

S6,S7均撥下。

(3)按照圖2-7連接電路圖，RL取RL3=1K,直流電源電位器調(diào)至最小

(4)打開電源，將光照度設(shè)置為2001X不變，調(diào)節(jié)電源電壓，分別測得電壓表顯示為2V、

4V、6V、8V、10V時的光電流填入下表。

(5)按照上述步驟(4),改變光源的光照度為4001X,分別測得偏壓為2V、4V、6V、8V、

10V、12V時的光電流填入下表

偏壓2V4V6V8V10V

光電流I

光電流II

(6)根據(jù)表中所測得的數(shù)據(jù)，在同一坐標軸中做出VT曲線，并進行分析比較。

(7)實驗完成，關(guān)閉電源，拆除各導線。

4.光敏電阻的光電特性測試實驗

在一定的電壓作用下，光敏電阻的光電流與照射光照度的關(guān)系為光電特性。

(1)組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負極對應相連

(紅為正極，黑為負極)，將光源調(diào)制單元J4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。

(2)“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“靜態(tài)”，將撥位開關(guān)S1撥上，S2,S3,S4,S5,

S6,S7均撥下。

(3)按照圖2-7連接電路圖，RL取RL2=100歐。

(4)打開電源，將電壓設(shè)置為8V不變，調(diào)節(jié)光照度電位器，依次測試出光照度在501x、

1001x>2001x>3001x、4001x,5001x>6001x>7001x,8001x,9001x并測得光電流填入下

表

光照度(lx)10020030040050()600700800900

電壓U

光電流I

光電阻(U/I)

(5)根據(jù)所測試得到數(shù)據(jù)，描出光敏電阻的光電特性曲線。

(6)實驗完成，關(guān)閉電源，拆除各導線。

5、光敏電阻的光譜特性測試實驗

用不同的材料制成的光敏電阻有著不同的光譜特性，當不同波長的入射光照到光敏電阻的光

敏面上，光敏電阻就有不同的靈敏度。

（1）組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負極對應相連

（紅為正極，黑為負極），將光源調(diào)制單元J4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。

（2）“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“靜態(tài)特性”,將撥位開關(guān)SLS2,S4,S3,S5,

S6,S7均撥下。

（3）打開電源，緩慢調(diào)節(jié)光照度調(diào)節(jié)電位器到最大，依次將S2,S3,S4,S5,S6,S7撥上

后撥下，記下在上述開關(guān)撥上后照度計最小值E作為參考。

（注意：請不要同時將兩個撥位開關(guān)撥上）

（4）S2撥上，緩慢調(diào)節(jié)電位器直到照度計顯示為E,使用萬用表測試光敏電阻的輸出端，

將測試所得的數(shù)據(jù)填入下表，再將S2撥下；

（5）按照步驟（4），分別測試出橙光，黃光，綠光，藍光，紫光在光照度E下時光敏電阻

的阻值，填入下表。

（6）根據(jù)所源試得到的數(shù)據(jù)，做出光敏電阻的光譜特性曲線：

波長紅黃綠藍紫

橙（605）

(nm)(630)(585)(520)(460)(400)

光電阻

（注：不同的光敏電阻曲線略有不同，屬正?，F(xiàn)象，峰值在藍光附近）

（7）實驗完成，關(guān)閉電源，拆除各導線。

6、光敏電阻時間特性測試

（1）組裝好光通路組件，將照度計顯示表頭與光通路組件照度計探頭輸出正負極對應相連

（紅為正極，黑為負極），將光源調(diào)制單元J4與光通路組件光源接口使用彩排數(shù)據(jù)線相連。

（2）“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“脈沖”，將撥位開關(guān)S1撥上，S2,S3,S4,S5,

S6,S7均撥下。

（3）打開電源，將直流電源調(diào)到6V,關(guān)閉電源

（4）如圖2-7連接電路圖，RL取RL=10K示波器的測試點應為光敏電阻兩端，為了測試方

便，可把示波器的測試點使用迭插頭對引至信號測試區(qū)的TP1（電源地）和TP2。

（5）打開交流開關(guān)，白光對應的發(fā)光二極管亮，其余的發(fā)光二極管不亮。緩慢調(diào)節(jié)直流電

源電位器，用示波器的第一通道與接TP和GND（即為輸入的脈沖光信號），用示波器的第二

通道接TP2

（6）觀察示波器兩個通道信號的變化，并作出實驗記錄（描繪出兩個通道的U-T曲線）。

（7）緩慢增大輸入脈沖的脈沖信號的寬度，觀察示波器兩個通道信號的變化，并作出實驗

記錄（描繪出兩個通道的U-T曲線），拆去導線，關(guān)閉電源。

7、精密的暗激發(fā)光控開關(guān)設(shè)計實驗

該電路在日常生活使用較多：如路燈可根據(jù)外界的光線自動亮滅；光控大門，當夜晚天黑時，

門會自動關(guān)閉，而當早晨天亮時，門會自動打開等等。

（1）將光敏電阻的兩腳輸出端分別與精密的暗激發(fā)光控開關(guān)模塊的T3和T4相連；

（2）“光源驅(qū)動單元”的三擲開關(guān)BM2撥到“靜態(tài)”，將撥位開關(guān)S1撥上，S2,S3,S4,S5,

S6,S7均撥下。

（3）打開交流源開關(guān)和直流電源開關(guān)，調(diào)節(jié)光照度調(diào)節(jié)電位器至照度計的讀數(shù)為5001X,

緩慢調(diào)節(jié)電位器W1,使發(fā)光二極管D8剛剛亮或剛剛熄滅為止；

（4）緩慢調(diào)節(jié)光照度，當光照度低于2001X時，發(fā)光二極管就會亮，而當光照度高于2001X

時，發(fā)光二極管就會熄滅。將發(fā)光二極管改為其它裝置，從而完成精密的暗激發(fā)光控開關(guān)電

路的設(shè)計。

設(shè)計實驗一、光控燈

電路中的光敏電阻受到光照射時，電流相當強，用電器可以正常工作。而當光敏電阻不受光

照射時，阻值增大，電流減弱，用電器停止工作?

lE

E

圖2-8光敏電阻基本電路

用發(fā)光二極管代替用電器，接通開關(guān)，先觀察光敏電阻被光照射時發(fā)光二極管的發(fā)光情況,

再觀察光敏電阻被不透明物體遮蓋時，發(fā)光二極管的發(fā)光情況。

光控燈應用光敏電阻光照特性，設(shè)計了光控燈電路，可用做樓道燈，達到白天自動滅燈，夜

間自動亮燈的目的。

設(shè)計實驗二、光控大門裝置

這里我們要用到一種電子元件一一干簧繼電器，它由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成。當

線圈內(nèi)有電流時，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個鐵質(zhì)簧片磁化，兩個簧片在磁力

作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)，線圈內(nèi)沒有電流時，磁場消失，瓷片在彈力的