光電子技術(shù)重點(diǎn)

光電子技術(shù)重點(diǎn)像散：由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn)，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的細(xì)單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，不能結(jié)成一個(gè)清晰像點(diǎn)，而只能結(jié)成一彌散光斑。即使在消除了球差和彗差的光學(xué)系統(tǒng)中，遠(yuǎn)離光軸的物點(diǎn)發(fā)出的細(xì)光束，經(jīng)折射后仍不能成一個(gè)理想像點(diǎn)。單心光束經(jīng)折射后成為像散光束，在近軸光線成像的像平面上可接收到橢圓形光斑。當(dāng)接收屏向光學(xué)系統(tǒng)逐漸移近時(shí)，像斑由長(zhǎng)橢圓變?yōu)樵谧游缑鎯?nèi)的豎線，稱為弧矢焦線，而后變?yōu)閳A斑，稱為明晰圓，進(jìn)而變?yōu)楸鈾E圓，又變?yōu)榇怪庇谧游缑娴臋M線，稱為子午焦線。通常用弧矢焦線和子午焦線在主軸上的投影距離表示像散的大小。像散形成過(guò)程，用下圖來(lái)表示：性質(zhì)：（1）如果光學(xué)鏡頭在加工和裝調(diào)時(shí)沒(méi)有偏心，又沒(méi)有傾斜放置的平板玻璃或棱鏡，那么軸上點(diǎn)成像是不會(huì)有像散的。因此說(shuō)，像散是軸外點(diǎn)的像差。當(dāng)物點(diǎn)離外光軸逐漸遠(yuǎn)時(shí)，那么像散也將逐慚增加。（2）像散為零時(shí)，子午細(xì)光束像點(diǎn)和弧矢細(xì)光束像點(diǎn)重合，但不與高斯像面重合，所以像面彎曲仍然存在，這種像面彎曲叫匹茲瓦爾彎曲。球差：軸上物點(diǎn)的物距L確定時(shí)，其像點(diǎn)位置L'是孔徑角U（或h）的函數(shù)，實(shí)際像點(diǎn)與理想像點(diǎn)的位置之差，叫做球差。球差（Sphericalaberration）亦稱球面像差。軸上物點(diǎn)發(fā)出的光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個(gè)圓形彌散斑，這就是球差。一般是以實(shí)際光線在像方與光軸的交點(diǎn)相對(duì)于近軸光線與光軸交點(diǎn)（即高斯像點(diǎn)）的軸向距離來(lái)度量它。對(duì)于單色光而言，球差是軸上點(diǎn)成像時(shí)唯一存在的像差。軸外點(diǎn)成像時(shí)，存在許多種像差，球差只是其中的一種。除特殊情況外，一般而言，單個(gè)球面透鏡不能校正球差，正透鏡產(chǎn)生負(fù)球差，負(fù)透鏡產(chǎn)生正球差。對(duì)一定位置的物點(diǎn)而言,當(dāng)保持透鏡的孔徑和焦距不變時(shí),球差的大小隨透鏡的形狀而異。因此，以適當(dāng)形狀的正、負(fù)透鏡組合成的雙透鏡組或雙膠合鏡組是可能消球差的一種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。保持透鏡的焦距不變而改變透鏡形狀，猶如把柔軟的物體彎來(lái)彎去,故被稱為透鏡的整體彎曲,它是光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)校正像差的一種重要技巧。球差的形成原因：不同孔徑角U的光線交光軸于不同點(diǎn)上，相對(duì)于理想象點(diǎn)的位置有不同的偏離。球差是軸上點(diǎn)唯一的單色像差。球差的度量：光束在高斯像面上并不是會(huì)聚于一個(gè)象點(diǎn)，而是一個(gè)圓形的彌散斑。軸上球差：垂軸球差：

符號(hào)規(guī)則：由理想像點(diǎn)計(jì)算到實(shí)際光線交點(diǎn)（1）dL>0---正球差：（2）dL<0---負(fù)球差：數(shù)值孔徑與最大入射角o太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理主要是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，一般的半導(dǎo)體主要結(jié)構(gòu)如下：硅材料是一種半導(dǎo)體材料，太陽(yáng)能電池發(fā)電的原理主要就是利用這種半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。當(dāng)硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)，如硼（黑色或銀灰色固體，熔點(diǎn)為2300℃，沸點(diǎn)為3658℃，密度為2.349/cm3，硬度僅次于金剛石，在室溫下較穩(wěn)定，可與氮、碳、硅作用，高溫下硼還與許多金屬和金屬氧化物反應(yīng)，形成金屬硼化物。這些化合物通常是高硬度、耐熔、高電導(dǎo)率和化學(xué)惰性的物質(zhì)）、磷等，當(dāng)摻入硼時(shí)，硼元素能夠俘獲電子，硅晶體中就會(huì)存在一個(gè)空穴，這個(gè)空穴因?yàn)闆](méi)有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，它就成為空穴型半導(dǎo)體，稱為P型半導(dǎo)體（在半導(dǎo)體材料硅或鍺晶體中摻入三價(jià)元素雜質(zhì)可構(gòu)成缺殼粒的P型半導(dǎo)體，摻入五價(jià)元素雜質(zhì)可構(gòu)成多余殼粒的N型半導(dǎo)體）。同樣，摻入磷原子以后，因?yàn)榱自佑形鍌€(gè)電子，所以就會(huì)有一個(gè)電子變得非?；钴S，形成電子型半導(dǎo)體，稱為N型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體中含有較多的空穴，而N型半導(dǎo)體中含有較多的電子，這樣，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)。在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)特殊的薄層，界面的P型一側(cè)帶負(fù)電，N型一側(cè)帶正電，出現(xiàn)了濃度差。N區(qū)的電子會(huì)擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)的空穴會(huì)擴(kuò)散到N區(qū)，一旦擴(kuò)散就形成了一個(gè)由N指向P的“內(nèi)電場(chǎng)”，從而阻止擴(kuò)散進(jìn)行。達(dá)到平衡后，就形成了這樣一個(gè)特殊的薄層形成電勢(shì)差，從而形成PN結(jié)。當(dāng)晶片受光后，PN結(jié)中，N型半導(dǎo)體的空穴往P型區(qū)移動(dòng)，而P型區(qū)中的電子往N型區(qū)移動(dòng)，從而形成從N型區(qū)到P型區(qū)的電流。然后在PN結(jié)中形成電勢(shì)差，這就形成了電源。由于半導(dǎo)體不是電的良導(dǎo)體，電子在通過(guò)PN結(jié)后如果在半導(dǎo)體中流動(dòng)，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部涂上金屬，陽(yáng)光就不能通過(guò)，電流就不能產(chǎn)生，因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋PN結(jié)，以增加入射光的面積。另外硅表面非常光亮，會(huì)反射掉大量的太陽(yáng)光，不能被電池利用。為此，科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數(shù)非常小的保護(hù)膜（減反射膜），實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)基本都是用化學(xué)氣相沉積一層氮化硅膜，厚度在1000A左右。將反射損失減小到5%甚至更小?；蛘卟捎弥苽浣q面的方法，即用堿溶液（一般為NaOH溶液）對(duì)硅片進(jìn)行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面。入射光在這種表面經(jīng)過(guò)多次反射和折射，降低了光的反射，增加了光的吸收，提高了太陽(yáng)電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。一個(gè)電池所能提供的電流和電壓畢競(jìng)有限，于是人們又將很多電池（通常是36個(gè)）并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用，形成太陽(yáng)能光電板。光敏電阻是用硫化隔或硒化隔等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光照愈強(qiáng)，阻值就愈低，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。光敏電阻對(duì)光線十分敏感，其在無(wú)光照時(shí)，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻