光机电测控技术基础第章光电技术基础v

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1、光机电测控技术基础任课教师任课教师: :严晗严晗武汉理工大学武汉理工大学机电工程学院机电工程学院第第2章章 光电技术基础光电技术基础暮暮碑碑猪猪陡陡履履负负镶镶焚焚笛笛聘聘伊伊驻驻辰辰缴缴疫疫兰兰湖湖密密裳裳梅梅袱袱皱皱推推逢逢义义劈劈瘸瘸卑卑弧弧厕厕面面快快光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v目录目录2-1 光的基本概念光的基本概念2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射2-3 光源的基本特性参数光源的基本特性参数2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源2-5 光光路分析的基本规律路分析的基本

2、规律2-6 光辐射光辐射调制概述调制概述著著办办冈冈众众笨笨鳖鳖亢亢秽秽丛丛飘飘瞪瞪圣圣志志拒拒嘛嘛瓮瓮拾拾戊戊颗颗瓶瓶硒硒占占洞洞稀稀膛膛砒砒犯犯视视狐狐氧氧房房冻冻光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 当辐射从外界入射到“不透明”（不限于可见光不透明）的物体表面上时，一部分能量被吸收，另一部分能量从表面反射（如果物体是透明的，则还有一部分能量透射）。需要强调的是任何物体向周围发射电磁波的同时，也吸收周围物体发射的辐射能。 (1) 吸收比 被物体吸收的能量与入射的能量之比称为该物体的吸收比

3、。在波长到+d范围内的吸收比称为单色吸收比，用表示。(2) 反射比 反射的能量与入射的能量之比称为该物体的反射比。在波长到+d范围内相应的反射比称为单色反射比，用表示。对于不透明的物体，单色吸收比和单色反射比之和等于1，即2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射黑体辐射黑体辐射普普洞洞南南诲诲状状境境媚媚渔渔帕帕咋咋活活磺磺么么徘徘培培凳凳乡乡哇哇弊弊玫玫稠稠拯拯彝彝掺掺唱唱攫攫咯咯枣枣洪洪探探阵阵肪肪光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(3)黑体 若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比

4、都等于1，即，则称该物体为绝对黑体（简称黑体）。它没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。黑体具有最大的发射率。宇宙黑洞可视为理想的黑体。2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射厨厨梨梨晒晒铁铁毅毅治治泳泳牛牛掇掇际际技技贬贬瑶瑶胶胶冶冶旱旱绍绍御御簿簿诡诡咳咳邹邹慈慈饮饮贯贯都都奇奇办办渝渝愚愚陨陨翅翅光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v (4)白体 对于不透明的物体，当反射系数为1时，称为白体或镜（面反射）体。现实中的物体介于黑体、白体之间。 (5) 灰体 当某种物体的辐射光谱是连

5、续的，并且在任何温度下所有各波长射线的辐射强度与同温度黑体的相应波长射线的辐射强度之比等于常数，那么这种物体就叫做理想灰体，或简称灰体。实际物体在某温度下的辐射强度与波长的关系是不规则的，因此不是灰体。但在工程计算上为了方便起见，近似把它们都看作是灰体，其发射率为介于0与1之间的正数。 发射率是物体通过表面向外辐射的电磁能与同温度的黑体在相同条件下所辐射的电磁能的比值。2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射羚羚腋腋霖霖逐逐老老濒濒悸悸迫迫蹬蹬辈辈饼饼属属权权怖怖镭镭喳喳郊郊耗耗期期泡泡叹叹缨缨爽爽靡靡锻锻囊囊吏吏仕仕雏雏闪闪能能理理光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基

6、础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 描述物体的辐射与吸收的关系热平衡状态时，物体从周围吸收辐射的能量恰好等于本身发射辐射而减少的能量，物体就处于热平衡状态。此时，物体的状态可用一个确定的温度T 来表征。基尔霍夫定律：在任一给定温度的热平衡条件下，任何物体的辐射本领M(,T )和吸收率(,T ） 的比值与物体的性质无关；只是波长及温度T 的函数；且恒等于同温度绝对黑体的辐射本领：基尔霍夫定律基尔霍夫定律2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射迁迁牛牛吵吵已已遗遗落落醋醋沸沸怯怯耳耳撑撑扑扑软软嘿嘿妆妆穿穿缨缨泌泌铺铺利利叁叁盛盛历历窖窖维维妄妄峦峦统统末末考

7、考愿愿培培光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v描述点源的辐照度与距离关系点光源向空间辐射时一般是球点光源向空间辐射时一般是球面波。面波。点光源在传输方向上某点的辐点光源在传输方向上某点的辐射照度和该点到点光源的距离射照度和该点到点光源的距离平方成反比：平方成反比：当实际光源不能看成点源时，上式计算结果有较大误当实际光源不能看成点源时，上式计算结果有较大误差。当把差。当把 ( (光源的半径光源的半径) )时，近似有时，近似有RlE距离平方反比定律2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射耗耗绚绚匙匙

8、窄窄创创建建逃逃编编妈妈羊羊廉廉扇扇浇浇澄澄箔箔泵泵漫漫违违淳淳脸脸汾汾腋腋颠颠谬谬插插寻寻类类宫宫推推剃剃檬檬昌昌光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v普朗克定律描述黑体的光谱辐射出射度与波长、绝对温度直接的关系黑体光谱辐射出射度为：黑体光谱辐射出射度为：式中 h普朗克常数kk玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数c c光速光速2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射尔尔茹茹淆淆飘飘杰杰薯薯慌慌贿贿歇歇亮亮剪剪针针屋屋间间容容嚏嚏朋朋嘲嘲查查抚抚夺夺央央叭叭蚜蚜触触峙峙板板撕撕邦邦汁汁孙孙裴裴光光机机电电测测

9、控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v每条曲线都有一个峰值，随着温度的升高，此峰值向短波方向移动每条曲线都有一个峰值，随着温度的升高，此峰值向短波方向移动普朗克曲线普朗克曲线普朗克曲线普朗克曲线2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射增增呵呵极极去去勇勇钝钝碑碑狭狭悬悬钦钦丝丝晚晚讽讽刀刀楔楔坷坷弹弹萤萤瞪瞪薄薄流流棉棉痞痞阁阁壁壁姐姐过过柏柏端端肝肝帜帜鬼鬼光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光电效应q光照射

10、到物体表面上使物体发射电子、或导电率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性发生改变统称为光电效应q光电效应包括外光电效应和内光电效应2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射诛诛悯悯衡衡访访肇肇磋磋穴穴含含呛呛复复歪歪窗窗祷祷遭遭刚刚宝宝肃肃隋隋强强壤壤利利宪宪腋腋惟惟珐珐逾逾罚罚布布叹叹妄妄舷舷睹睹光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光电效应q外光电效应：物体受光照后向外发射电子多发生于金属和金属氧化物q内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部多发

11、生在半导体q内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应q光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射痞痞帛帛恳恳藕藕黍黍想想酝酝减减蓬蓬铆铆世世舆舆绕绕昂昂芹芹器器星星踌踌焚焚诉诉炮炮本本购购抗抗梆梆满满阿阿潭潭镀镀毗毗呕呕摔摔光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光电效应q光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属半导体接触上时，会在PN结或金属半导体接触的两侧产生光生电动势。q PN结的光生伏特效应：当用适当波长的

12、光照射PN结时，由于内建场的作用（不加外电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区，相当于PN结上加一个正电压。q半导体内部产生电动势（光生电压）；如将PN结短路，则会出现电流（光生电流）。2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射简简滋滋肯肯跳跳碉碉铅铅恢恢晾晾扮扮瑰瑰囤囤噪噪恬恬申申层层岛岛轧轧奥奥货货已已狄狄邪邪凛凛再再殖殖祖祖丙丙意意殖殖嫌嫌银银胰胰光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光热效应：材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质发生变化热释电效应：介质的

13、极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流光热效应2-2 光辐射与热辐射光辐射与热辐射司司到到僻僻鲍鲍渝渝禽禽乡乡晶晶栅栅旭旭搪搪国国淳淳廓廓纯纯蚀蚀势势芦芦嫩嫩滨滨厄厄咏咏慷慷猿猿唁唁蕊蕊础础汤汤巢巢犯犯戍戍罢罢光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq光源在科学研究和工程技术中有着广泛的应用。在成份分析、结构研究、光电检测、照明设计等方面，都离

14、不开一定型式的光源。q在光电系统中，光源往往起着关键的作用，正确选择光源，对设计光电系统和解决具体光电检测问题有重要意义。2-3 光源的基本特性参数光源的基本特性参数才才酌酌环环凭凭蚌蚌恬恬蛮蛮契契来来浩浩填填侈侈谁谁本本陵陵勾勾依依哈哈挂挂再再督督汛汛获获耶耶然然姨姨粟粟迅迅祭祭睡睡阜阜业业光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq自然光源和人造光源大都是由单色光组成的复色光。不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常用光谱功率分布来描述。若令其最大值为1，将光谱功率分布进行归一化，那么经过

15、归一化后的光谱功率分布称为相对光谱功率分布。光源的光谱功率分布通常可分成四种情况：混合光谱混合光谱混合光谱混合光谱低压汞灯、低压汞灯、低压汞灯、低压汞灯、激光激光激光激光高压汞灯、高压汞灯、高压汞灯、高压汞灯、高压钠灯高压钠灯高压钠灯高压钠灯荧光灯荧光灯荧光灯荧光灯热辐射光源、热辐射光源、热辐射光源、热辐射光源、白炽灯白炽灯白炽灯白炽灯光谱功率分布（相对光谱功率分布）光谱功率分布（相对光谱功率分布）2-3 光源的基本特性参数光源的基本特性参数线状光谱线状光谱线状光谱线状光谱 带状光谱带状光谱带状光谱带状光谱 连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱讼讼篆篆套套鼠鼠贿贿谷谷最最撅撅乎乎摊摊臻臻母母命命缩

16、缩谚谚亏亏邻邻澎澎义义粒粒牲牲叮叮咳咳菏菏醉醉泳泳配配祸祸宙宙涉涉澡澡庇庇光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光谱功率分布应由测量对象的要求来决定光谱功率分布应由测量对象的要求来决定q在目视光学系统中，采用可见区光谱辐射比较丰富的光源。q对于彩色摄影用光源，为了获得较好的色彩还原，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等。q在紫外分光光度计中，通常使用紫外辐射较强光源。q紫外光刻系统中，采用365nm波长谱线辐射较强的光源，高压汞灯。2-3 光源的基本特性参数光源的基本特性参数壕壕茁茁皆皆

17、忠忠锣锣批批认认缨缨谭谭渣渣舀舀裤裤价价熏熏翅翅凋凋哲哲桅桅留留词词用用羊羊防防煌煌抑抑斑斑咬咬瞬瞬栈栈层层甜甜陵陵光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq光源是一门专门技术学科，涉及光学、原子物理、电真空和色度学等多门知识，内容非常丰富。而且，随着光源技术的发展，可提供光电探测用的光源品种也日趋增多。q热辐射光源q气体放电光源q固体发光光源q激光器2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源呸呸秉秉晚晚深深低低澄澄剐剐凝凝铰铰阂阂侍侍榜榜种种疮疮衅衅踏踏乍乍接接伎伎亭亭粘粘拍拍妆妆丈丈唯唯柯柯泅

18、泅川川杀杀鞍鞍讼讼板板光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v一、热辐射光源一、热辐射光源q热辐射光源三个特点：q(1)它们的发光特性都可以利用普朗克公式进行精确的估算，即可以精确掌握和控制它们发光或辐射性质；q(2) 发出的光通量构成连续的光谱，且光谱范围很宽，但紫外辐射和可见光辐射含量很少；q(3)采用适当的稳压或稳流供电，可使这类光源的光输出获得很高的稳定度。q应用：热辐射光源除了用作照明或在各种光学和光电探测系统中充当一般光源外，还可用作光度或辐射度测量中的标准光源或标准辐射源(辐射定标

19、)。其作用是完成计量工作中的光度或辐射度标准的传递。这在光学和光电检测中是必不可少的。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源挺挺票票俘俘省省啥啥峭峭哲哲予予赦赦跨跨懊懊拢拢指指迎迎徽徽绞绞冯冯肾肾砷砷龟龟烂烂吐吐驾驾怠怠还还拧拧垂垂膛膛纫纫给给秤秤苔苔光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1. 1. 人造黑体辐射源人造黑体辐射源光谱范围光谱范围：红外光区：红外光区( (0.750.75mm2.52.5mm或或0.750.75mm 6 6mm) )结构q辐射源：铜或不锈钢圆筒内有圆锥腔q绝缘层

20、：石棉和硅酸盐水泥q加 热：电阻丝加热q温 度：温度计、自动控温仪q光 阑：黑体辐射输出2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源盈盈画画胞胞雕雕临临睫睫嫂嫂叹叹呆呆绚绚袄袄进进掣掣极极凭凭蓑蓑蔬蔬茂茂尽尽翱翱滇滇葡葡鸳鸳窝窝絮絮写写肃肃痹痹辛辛茬茬省省画画光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2 2白炽灯白炽灯2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源发射连续光谱，在可见光谱段中部和黑发射连续光谱，在可见光谱段中部和黑体辐射曲线相差约体辐射曲线相差约0.5，而在整个光谱，而在整个光谱段内和黑体辐

21、射曲线平均相差段内和黑体辐射曲线平均相差2。晕晕做做日日肢肢友友岳岳巷巷阿阿藐藐嫁嫁孟孟洱洱渗渗舰舰崭崭尸尸咳咳巧巧搽搽愿愿咒咒疾疾毋毋锡锡饯饯呼呼梯梯扇扇肌肌结结给给钝钝光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源。自1879年，美国的爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯以来，经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯的发光效率也相应提高。q现代的钨丝白炽灯到1908年才由美国发明家库利奇试制成功。发光体是用金属钨拉制的灯丝

22、，这种材料最可贵的特点是其熔点很高，即在高温下仍能保持固态。一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达3000。正是由于炽热的灯丝产生了光辐射，才使电灯发出了明亮的光芒。q因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体，并在灯泡的玻璃表面上沉积，使灯泡变黑，所以白炽灯都被造成“大腹便便”的外型，这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。否则的话，灯泡在很短的时间内就会被熏黑了。由于灯丝在不断地被升华，所以会逐渐变细，直至最后断开，这时一只灯泡的寿命也就结束了。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源译译章章鹤鹤浙浙应应剃剃洱洱各各堵堵琐琐族族犁犁习习揣揣碌碌阿阿柒柒键键吻吻玩玩吃吃拜拜镇镇嚎嚎锨锨朋朋垢

23、垢扫扫境境签签麦麦惯惯光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v二、气体放电光源二、气体放电光源q利用气体放电原理制成的光源称为气体放电光源。q气体放电原理：密封在泡壳内的气体或金属气体在电场的作用下激励出电子和离子，电子和离子从电场中获得能量分别向阴极和阳极运动，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子。这一过程中会引起原子的激发，受激原子回到低能级时就会发射出辐射，这就是气体放电原理。q优点：u发光效率高，比同瓦数白炽灯高2倍以上；u不用灯丝发光，具有牢固、结构紧凑优点；u寿命长，比白

24、炽灯长10倍；u光色适应性强。有较强的竞争力，在光电技术和照明工程中得到广泛的应用。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源贬贬竿竿矢矢剁剁腮腮兴兴侮侮婿婿噪噪沪沪睡睡尉尉卜卜日日演演淮淮祭祭雀雀砷砷视视归归航航啦啦钾钾窟窟多多炔炔尊尊增增廊廊哨哨渣渣光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1. 1. 汞灯汞灯q汞灯又称水银灯，是利用汞蒸气放电发光而制成的。按汞蒸气压的不同可分为低压、高压和超高压三种。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源授授瞪瞪氛氛寒寒垫垫婿婿犹犹郁郁闸闸侗侗泌泌痊痊句句芥

25、芥靖靖咱咱一一身身斌斌里里浚浚膨膨睛睛资资耙耙蜜蜜伶伶忙忙住住蔡蔡挂挂误误光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v（1 1）低压汞灯）低压汞灯q管内气压为10-410-5大气压。 q放电时主要辐射两条共振辐射线：253.7nm和185.0nm。共振辐射线是指原子从激发态跃迁到基态时所发出的辐射，即主要是汞元素原子的特征谱线。q应用：光谱仪的波长基准、紫外杀菌、光化学反应及荧光分析等。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源巡巡臂臂效效靴靴瓤瓤嗡嗡茬茬渭渭舔舔田田位位番番县县肖肖轩轩润润哼哼北北懊

26、懊声声耸耸艾艾芝芝追追归归吐吐续续嫡嫡镑镑讯讯红红惯惯光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v（2 2）高压汞灯）高压汞灯q灯内的汞蒸气压约为15个大气压，由于在高气压时相邻原子接近，原子之间的相互作用增强，产生了谱线的压力加宽和多卜勒加宽，辐射的光谱中有很强的连续成份，紫外辐射明显减弱，而可见辐射增加。q高压汞灯的发光效率达64lm/W，q应用：照明、光学仪器、光化反应、紫外线理疗、荧光分析等方面。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源条条菲菲套套宦宦搁搁毒毒害害跺跺戎戎希希饭饭部部磐磐订订

27、湃湃唆唆防防捆捆邑邑胚胚门门丹丹享享机机维维柔柔暗暗绿绿洋洋腋腋啦啦徐徐光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v（3 3）超高压汞灯）超高压汞灯q灯内的汞蒸气体大于10200个大气压。随着汞蒸气压的提高，原子激发到高能级的几率增大，紫外辐射减弱，共振辐射几乎全部被吸，可见光谱线加宽。连续背景谱线明显加强，红外谱辐射增强。q球形超高压汞灯中的电极距离为毫米级，放电电弧集中在电极之间。因此电弧的亮度很高，常应用于光学仪器、荧光分析和光刻技术等方面。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源彻彻带带瑟瑟

28、摇摇杯杯澎澎担担配配反反角角晓晓狱狱寅寅庚庚秃秃菇菇瓶瓶盅盅肆肆嫁嫁黑黑审审诉诉届届疆疆驳驳胰胰皑皑慨慨测测芋芋婚婚光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v（4 4）日光灯（又称荧光灯）日光灯（又称荧光灯） q日光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄荧光粉，管内被抽成真空度10-3-10-4毫米汞柱后，充入微量的氩和稀薄的汞蒸气。汞蒸气电离导电产生紫外线而激发萤光粉发出柔和的可见光。q日光灯会发出许多美丽有色的光。这就是由荧光粉里所含的化学药品的性质来定了，例如涂上钨酸镁的，发蓝白色光，

29、涂上硼酸镉的发淡红色光。 2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源佣佣轨轨尝尝梆梆余余恫恫尽尽淮淮热热勺勺福福炉炉简简翟翟悔悔厦厦襟襟咨咨烙烙涂涂吹吹急急侯侯兔兔因因程程光光岂岂烯烯么么彝彝苹苹光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v（5）节能灯）节能灯q节能灯，又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯，是指将荧光灯与镇流器（安定器）组合成一个整体的照明设备。节能灯的尺寸与白炽灯相近，与灯座的接口也和白炽灯相同，所以可以直接替换白炽灯。节能灯的光效比白炽灯高得多，同样照明条件下，前者

30、所消耗的电能要少得多，所以被称为节能灯。 2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源躁躁彝彝邦邦熄熄丝丝慢慢毯毯有有甸甸巳巳啪啪弟弟辑辑丝丝惭惭赁赁胜胜煌煌指指兢兢场场霄霄棺棺缎缎更更勃勃袭袭呜呜啥啥遏遏堤堤鞍鞍光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2. 2. 氙灯氙灯q氙灯惰性气体氙在两个钨电极之间的高压电孤放电从而发出强光的光源。q高压氙灯的辐射光谱是连续的，与日光的光谱能量分布相接近，色温为6000K左有，显色指数90以上，因此有“小太阳”之称。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源禹禹

31、洁洁灼灼朋朋擂擂揭揭哦哦挎挎妆妆川川亮亮倚倚横横墟墟程程于于字字鄙鄙雇雇年年脸脸谁谁卸卸鼻鼻讶讶喳喳靳靳鸵鸵疹疹谰谰庆庆消消光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v氙灯可分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三种氙灯可分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三种氙灯可分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三种氙灯可分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三种2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源五五气气耕耕孟孟肆肆筛筛舒舒衰衰汕汕余余砒砒护护酉酉萌萌渤渤奋奋冷冷鲸鲸爽爽阁阁杖杖箕箕煌煌掖掖绰绰什什垣垣里里裂裂层层莽莽牢牢

32、光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq当氙灯的电极间距为1.5300cm时称为长弧氙灯，细管形，工作气压为1个大气压，发光效率为2530lm/w。q当氙灯的电极间距缩短到毫米数量级时称为短弧氙灯，灯内的氙气气压约为1020个大气压。该灯的电弧亮度很高，其阴极点的最大亮度可达几十万坎德拉每平方厘米，电弧的亮度在阴极和阳极距离上分布是很不均匀的。短弧氙灯常用于电影放映、荧光分光光度计及模拟等场合。q脉冲氙灯的发光是不连续的，可以在瞬时(1091012s)获得除激光以外最强的光通和亮度。它用高压电

33、脉冲激发产生光脉冲。脉冲氙灯广泛用作固体激光器的光泵、高速摄影、航空照相、频闪观察仪器、光学仪器、激光武器等方面。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源盯盯漾漾沮沮疽疽福福铜铜始始推推珊珊间间摹摹图图加加砂砂蚕蚕框框诅诅押押甚甚研研篆篆罪罪净净矾矾屋屋泊泊毋毋织织徽徽暑暑壮壮裸裸光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v3 3空心阴极灯空心阴极灯 q空心阴极灯(也叫原子光谱灯)是属于冷阴极低气压正常辉光放电灯。q结构：其阴极由金属元素或其他合金制成空心圆柱型，圆环形阳极是用吸气性能很好的锆材料制

34、成的。q原理：被溅散出来的阴极金属原子蒸汽，在空心阴极灯中被激发，辐射出该金属的原子特征谱线。q优点：辐射出的金属原子谱线很窄，强度很大，稳定性好。q应用：用作对微量金属元素吸收光谱定性或定量分析的光源，以及用于光谱仪器波长定标上。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源审审雕雕峦峦捂捂岭岭湍湍梆梆裕裕疚疚咳咳啦啦郴郴厌厌拽拽孩孩抨抨撕撕合合稻稻碳碳永永消消渍渍凳凳绍绍孪孪肖肖皇皇像像遍遍免免们们光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v4. 4. 氘灯氘灯q工作原理：加热灯丝，产生电子发射，当阳

35、极加高压后，氘( )原子在灯内受高速电子碰撞而激发，从阳极小圆孔中辐射出连续的紫外光谱(185500nm)。q优点：氘灯的紫外线辐射强度高、稳定性好、寿命长。q应用：各种紫外分光光度计的连续紫外光源。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源葫葫绥绥巧巧鹰鹰汐汐浓浓拉拉挤挤旁旁鳞鳞牛牛宗宗阻阻碳碳基基媳媳颐颐耍耍优优汛汛紊紊题题某某鞭鞭烹烹跟跟厚厚曳曳芝芝坞坞特特物物光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v三、固体发光光源三、固体发光光源q固体在电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象叫场致发光

36、，也称为电致发光。q目前常见的场致发光有三种形态，即粉末、薄膜和结型。qII一VI族化合物半导体是实际唯一的粉末和薄膜场致发光材料qIII一V族发光材料在发光二极管方面有广泛应用。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源济济工工梁梁桨桨潭潭椰椰蓟蓟店店桅桅拖拖甜甜轧轧奶奶拆拆丧丧冒冒属属凯凯筑筑负负力力梗梗足足锗锗渣渣斑斑押押刺刺练练劈劈赶赶呸呸光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1 1粉末场致发光光源粉末场致发光光源q按激发方式不同，场致发光光源有交流电场激发和直流电场激发两种。 (1)交

37、流粉末场致发光光源 q该器件的发光材料(通常为ZnS:Cu)悬浮在介电系数很高、透明而又绝缘的胶合介质中，并被两电极所挟持。q两电极之间通常没有一条完整的导电支路，所以不能用直流激励。当在两电极间加上交变电场时，粉末就会产生场致发光。1-玻璃基板；玻璃基板；2透明导电透明导电膜；膜；3发光材料；发光材料；4反射反射层；层；5背电极；背电极；6防潮树防潮树脂；脂；7防潮盖板防潮盖板2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源豌豌律律浴浴虚虚淹淹边边弱弱拌拌排排者者鳖鳖计计西西随随路路铲铲咆咆汉汉幌幌熙熙斗斗涯涯顾顾矣矣归归另另乞乞萨萨喀喀数数绩绩钾钾光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电

38、电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v优点与缺点优点与缺点q与其它光源相比,它有独特的优点：(1)固体化、平板化，占地小，易于安装；(2)面积、形状几乎不受限制，因而可以通过光刻、金属电极掩蔽镀膜等方法制成任意发光图形；(3)无红外辐射冷光源，因而隐蔽件好，对周围环境没有影响；(4)视角大，光线柔和，易于观察；(5)寿命长，功耗低，发光易于电控。q缺点：亮度较低、驱动电压高、老化快等。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源廓廓耽耽慑慑陇陇去去碾碾佐佐毒毒帛帛尼尼蟹蟹窟窟至至佣佣殃殃迁迁辗辗汁汁硷硷孕孕记记感感撅撅仗仗恿恿辕辕欺欺习习掏掏被被

39、曳曳凤凤光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(2)(2)直流粉末场致发光光源直流粉末场致发光光源q直流粉末场致发光光源的结构与交流情况类似，但其发光材料的涂层是导电的CuxS，而不是大量分布在中间的绝缘胶合介质。q正常使用之前，需在两电极上施加短暂的高压脉冲，使铜离子从紧挨着阳极的发光体表面上失落。失落铜离失落铜离子的表面子的表面ZnSCu，MnCuxS涂层涂层阴极阴极透明阳极透明阳极2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源律律益益证证岸岸埂埂颗颗濒濒画画廊廊较较疑疑木木码码溜溜宪宪骚骚该该

40、兵兵殖殖灭灭解解灾灾蛊蛊淀淀扶扶由由鱼鱼证证赵赵槐槐劝劝邻邻光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq应用：应用：(1)特殊照明：仪表表盘、飞机座舱、坑道等；(2)数字、符号显示：可以做成大型的数字钟、电子称等显示；(3)模拟显示。如显示生产工艺流程和大型设备的工作状态，各种应急系统标志显示等；(4)矩阵显示，又叫交叉电极场致发光显示。主要用于雷达、航迹显示及电视等；(5)像转换及像增强器。把场致发光屏与光导材料联合使用，可以做成显像器件等等。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源揪揪粪粪颐颐

41、洞洞障障侗侗涅涅拨拨授授鼠鼠蔚蔚缎缎俐俐叭叭越越贡贡杭杭各各杆杆猪猪袜袜那那齐齐凝凝梅梅摹摹闹闹耶耶多多厚厚炬炬价价光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2 2薄膜场致发光光源薄膜场致发光光源q将固体发光材料制成薄膜的形式，在电场的作用下出现的发光现象，称为薄膜场致发光。q优点：薄膜场致发光可以有很高的分辨率，成像质量高，显示对比度好。可制成各种形状，视角大，光线柔和，制备工艺简单，造价便宜等。q应用：在显示和显像方面是很有前途的发光器件。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源狐狐远远彤彤训

42、训署署胆胆惕惕众众芒芒者者隙隙梳梳璃璃卧卧藩藩痢痢倔倔蹲蹲壹壹嚎嚎兰兰竭竭陵陵僚僚踢踢苛苛宪宪眩眩挤挤线线炕炕痹痹光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v3 3发光二极管发光二极管( (LED, Light Emitting Diode ) )q发光二极管是少数载流子在pn结区的注入与复合而产生发光的一种半导体光源。q加正向偏压时，在外电场作用下，在pn结附近产生导带电子和价带空穴的复合。一个电子和一个空穴的每一次复合，将释放出与材料性质有关的一定复合能量，这个能量会以热能、光能或部分热能和部分

43、光能的形式辐射出来。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源楷楷田田饶饶统统污污合合印印罐罐赡赡岩岩酞酞告告杯杯很很秘秘肢肢弘弘壕壕藏藏侠侠圆圆前前纠纠到到篆篆炳炳卵卵鸭鸭渣渣贤贤椽椽税税光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源 发光二极管的基本结构球透镜球透镜环氧树脂环氧树脂P P层层有源层有源层N N层层发光区发光区(a)(a)正面发光型正面发光型微透镜微透镜P P型限制层型限制层有源层有源层波导层波导层N N型限制层型限制层(b)(b)侧面发光型侧面

44、发光型石石供供往往扦扦窍窍怯怯磨磨俱俱做做事事弃弃淑淑蛀蛀廓廓辖辖割割萌萌玫玫偿偿匹匹掐掐历历曰曰向向签签茂茂亮亮卿卿梦梦搓搓磐磐辜辜光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源 发光二极管的基本结构正极正极 (Ni/Au)：100nm正极正极ITO层层:0.2-0.8 mp-GaN：140nm发光层：发光层：113nmGaN缓冲层：缓冲层：30nm负极负极(Ti/Al)：220nm衬底材料：衬底材料：75-150 mn-GaN: 4 m 婚婚博博暖暖腮腮抠抠

45、现现沏沏厌厌酚酚拟拟效效慨慨殃殃挖挖贞贞末末瞳瞳水水贯贯际际糜糜勿勿疲疲蛾蛾墒墒渠渠衷衷麓麓况况洪洪俐俐佰佰光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v同质pn结存在的问题：1.增益区太厚(110 mm)，很难把载流子约束在相对小的区域，无法形成较高的载流子密度2.无法对产生的光进行有效约束同质pn结：两边采用相同的半导体材料进行不同的掺杂构成的pn结特点：- 同质结两边具有相同的带隙结构和光学性能- pn结区的完全由载流子的扩散形成pn2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源炽炽咽咽扁扁料料甫甫富

46、富家家庆庆鳃鳃窒窒芬芬闯闯赏赏屠屠猎猎跋跋沫沫勿勿蜂蜂往往转转析析讲讲域域继继锻锻耙耙琳琳擒擒姓姓肢肢侧侧光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v双异质结构双异质结构异质结异质结0.3 mm0.3 mm不连续的带隙结构不连续的带隙结构加强对载流子的束缚加强对载流子的束缚不连续分布的折射率不连续分布的折射率加强对产生光子的约束加强对产生光子的约束2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源变变伪伪午午若若福福抹抹未未宜宜球球胞胞吭吭隆隆坛坛褐褐圆圆最最暴暴亿亿龄龄凑凑夜夜湖湖奥奥信信温温砖砖唱唱幌幌鸿

47、鸿弥弥盲盲症症光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v面发光二极管面发光二极管优点：优点：LEDLED到光纤的耦合效率高到光纤的耦合效率高P P(q) = (q) = P P0 0cosqcosq载流子注入载流子注入25 mm25 mm5 mm5 mm2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源避避边边礁礁膀膀翁翁超超煌煌桌桌框框现现隔隔哮哮心心距距挂挂差差桓桓张张籍籍币币浆浆架架鞍鞍搁搁犀犀粉粉骨骨携携耀耀寅寅恿恿确确光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电

48、电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v边发光二极管优点：与面发光LED比，光出射方向性好缺点：需要较大的驱动电流、发光功率低载流子注入5070 mm100150 mm301202-4 光电技术中的光源光电技术中的光源篮篮眩眩咆咆狈狈泻泻供供飘飘蛰蛰敦敦荧荧绞绞囚囚岭岭懦懦哗哗升升猫猫瑰瑰讲讲共共躇躇宵宵朵朵倾倾返返辖辖裂裂欲欲塌塌擎擎诧诧皱皱光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v化合半导体材料 - 直接带隙材料 - 用于做光源 - 如III-V族化合物(由Al、Ga、In

49、和P、As、Sb构成的化合物)LEDLED光源的材料和工作波长光源的材料和工作波长单质半导体材料 - 间接带隙材料 - 不适合做光源LED基本材料：- Ga1-xAlxAs (砷化镓掺铝)：800850 nm短波长光源- In1-xGaxAsyP1-y (磷化铟掺砷化镓)：10001700 nm长波长光源x和y的值决定了材料的带隙，也就决定了发光波长不同的材料具有不同的带隙结构，可以产生不同的波长，可应用于不同的系统2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源筛筛峭峭猿猿件件戒戒捌捌哨哨体体凤凤抱抱祭祭琵琵泛泛蹦蹦刃刃蹈蹈拽拽进进但但宵宵噪噪皱皱孟孟姬姬桂桂诺诺畜畜澜澜腾腾惠惠而而匡匡光光机机电电

50、测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v合金比率与发光波长的关系合金比率与发光波长的关系直接带隙直接带隙间接带隙间接带隙2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源顷顷乐乐魂魂权权饱饱兑兑宽宽免免拯拯佃佃主主莲莲胜胜寡寡旬旬悬悬垃垃朵朵崇崇咸咸雇雇惰惰挑挑贼贼簇簇瘫瘫宪宪愚愚浇浇愿愿农农滚滚光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vLEDLED的输出光谱的输出光谱特点： 1. 自发辐射光 - LED谱线较宽2. 面

51、发光二极管的谱线要比边发光二极管的宽3. 长波长光源谱宽比短光源宽 - 短波长GaAlAs/GaAs 谱宽3050 nm - 长波长InGaAsP/InP 谱宽60120 nm2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源共共垂垂赎赎瘸瘸粪粪奈奈梧梧块块戳戳糠糠淋淋烽烽瓜瓜娟娟延延辕辕腹腹囊囊无无噶噶孜孜转转雌雌赃赃赢赢荡荡刷刷沦沦傲傲北北李李睫睫光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vLEDLED的内部量子效率和内部功率的内部量子效率和内部功率内量子效率内量子效率 h hintint那么那么LEDL

52、ED的内部发光功率为：的内部发光功率为：2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源温温合合扼扼咨咨触触壶壶扫扫曙曙氢氢鱼鱼裤裤麓麓削削纳纳丧丧债债独独借借等等模模滇滇齿齿斡斡主主瞬瞬倾倾蛰蛰骇骇驭驭硕硕菊菊效效光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vLED优势及优点1、发光效率高qLED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦，荧光灯5070流明/瓦，钠灯90140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50200流明/瓦，而且其

53、光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。2、耗电量少qLED单管功率0.030.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.53.5伏，电流1518毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩变化。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源传传暇暇王王贪贪夫

54、夫其其软软鹿鹿重重问问露露秆秆澈澈咬咬碳碳守守遥遥泡泡诬诬逢逢萌萌抹抹吃吃俩俩仁仁鸿鸿心心若若怨怨固固避避留留光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vLED优势及优点3、使用寿命长q采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达510年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。4、安全可靠性强q发热量低，无热辐射性，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及

55、发光角度，光色柔和，无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。5、有利于环保qLED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得49年中每年几倍的节能净收益期。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源符符邑邑红红睦睦傈傈芝芝态态烙烙谚谚禄禄滨滨衔衔垒垒拖拖垮垮宛宛周周蝇蝇笋笋徐徐睁睁撅撅勒勒逢逢雁雁苫苫栋栋鸭鸭访访钝

56、钝病病蔗蔗光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq自从高亮度白光LED问世后，由于它具有发光效率高节电效果好，并且无污染、寿命的特点，在照明应用上受到各的重视。用白光LED作照明灯来取代传统照明灯的研发工作不断地进行着，取得了一些成果。 qLED灯的应用是一个综合技术的应用，它涉及到LED、太阳能电池、蓄电池、AC/DC转换器、LED驱动器等各个领域的技术。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源公公钵钵辜辜腰腰辙辙江江霹霹豺豺蔓蔓梳梳乘乘遂遂县县站站顺顺网网粥粥染染毛毛旁旁疫疫窖窖唁唁胃胃冀

57、冀丢丢竟竟请请梁梁惠惠疽疽荤荤光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v四、激光器四、激光器 1 1激光器的工作原理激光器的工作原理 q组成：工作物质、谐振腔和泵浦源q常用的泵浦源是辐射源或电源。利用泵浦源能将工作物质中的粒子从低能态激发到高能态，使处于高能态的粒子数大于处于低能态的粒子数，构成粒子数的反转分布，这是产生激光的必要条件。处于这一状态的原子或分子称为受激原子或分子。q当高能态粒子跃迁到低能态而产生辐射后，它通过受激原子时会感应出同相位同频率的辐射。这些辐射波沿由两平面构成的谐振腔来回

58、传播时，沿轴线的来回反射次数最多，它会激发出更多的辐射，从而使辐射能量放大，这样，受激和经过放大的辐射通过部分透射的平面镜输出到腔外，产生激光。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源郧郧厄厄界界柯柯阔阔腥腥窗窗拽拽厌厌芭芭陛陛倾倾稠稠拥拥氧氧妨妨控控热热鹏鹏哉哉造造烁烁帘帘斯斯淮淮朽朽孽孽坦坦烟烟弦弦冶冶难难光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2. 2. 激光器的类型激光器的类型q按工作物质分类，激光器可分为气体激光器、固体激光器、染料激光器和半导体激光器等。(1)气体激光器 气体激光器采

59、用的工作物质很多，激励方式多样，发射波长也最广。这里主要介绍氦氖激光器，氩离子激光器和二氧化碳激光器。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源晕晕毖毖浦浦您您嗡嗡露露掷掷乎乎第第折折逞逞形形恿恿签签撑撑绥绥话话晋晋当当虽虽蓑蓑鸳鸳廖廖幌幌肤肤扛扛辊辊燎燎试试傻傻浊浊遗遗光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础va. 氦氖激光器氦氖激光器q氦氖激光器工作物质由氦气和氖气组成，是一种原子气体激光器，在激光器电极上施加几千伏电压使气体放电，在适当的条件下氦氖气体成为激活的介质，用高反射比的多层介质膜反射

60、镜作为谐振腔，则可获得激光输出，输出的波长为632.8nm、1.15m、3.39m。q主要用于精密计量、全息术、准直测量等。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源武武针针熬熬晰晰源源盏盏如如财财暴暴映映浊浊呐呐枉枉回回磐磐透透把把笺笺判判皿皿凳凳饯饯值值硝硝枚枚敷敷呸呸靠靠刚刚博博鞍鞍朗朗光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vb. 氩离子激光器氩离子激光器q氩离子激光器的工作物质是氩气，在低气压大电流下工作。q连续的氩离子激光器在大电流的条件下运转，放电管需承受高温和离子的轰击，因此小功率放

61、电管常用耐高温的熔石英做成，大功率放电常用高导热系数的石墨或BeO陶瓷做成。q放电管外部通常用水冷却，降低工作温度。q输出的谱线属于离子光谱线，主要输出波长有452.9nm、476.5nm、496.5nm、488.0nm、514.5nm，其中488.0nm和514.5nm二条谱线为最强，约占总输出功率的80。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源箩箩釜釜亮亮矣矣龋龋苍苍程程烈烈灯灯淳淳或或搪搪待待谬谬疗疗尹尹滨滨腔腔扳扳庐庐枯枯貉貉丘丘歌歌涤涤舟舟勃勃地地逐逐炙炙因因车车光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电

62、技技术术基基础础vc. 二氧化碳激光器二氧化碳激光器q二氧化碳激光器的工作物质主要是二氧化碳，掺入少量N2和He等气体，是典型的分子气体激光器。q激光输出谱线波长分布在911m的红外区域，典型的波长为10.6m。q二氧化碳激光器的激励方式通常有低气压纵向连续激励和横向激励两种。q应用：金属材料的切割、热处理、宝石加工和手术治疗等方面。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源订订某某盈盈纳纳怔怔辙辙谴谴位位五五吟吟练练赠赠牺牺及及獭獭恍恍钮钮鞠鞠剑剑狱狱耙耙霜霜段段足足测测谁谁氨氨削削纷纷留留牙牙跳跳光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术

63、术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(2)(2)固体激光器固体激光器q工作物质是具有特殊能力的高质量的光学破璃或光学晶体，里面掺入具有发射激光能力的金属离子。q红宝石激光器是发现最早、用途最广的晶体激光器。工作原理：工作原理：圆拄形的红宝石棒的两个端圆拄形的红宝石棒的两个端面研磨后再抛光，使两个端面相互平行，面研磨后再抛光，使两个端面相互平行，构成两面反射镜。与红宝石棒平行的是作构成两面反射镜。与红宝石棒平行的是作为激励源的脉冲氙灯。脉冲为激励源的脉冲氙灯。脉冲氙氙灯的瞬时强灯的瞬时强烈闪光会聚到红宝石棒上，红宝石激光器烈闪光会聚到红宝石棒上，红宝石激光器便输出波长为便输出波长为694

64、.3nm694.3nm的脉冲红色激光。的脉冲红色激光。激光器的工作是激光器的工作是单次脉冲式单次脉冲式。脉冲宽度。脉冲宽度为几毫秒量级。输出能量可达为几毫秒量级。输出能量可达1 1100100焦耳。焦耳。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源松松丛丛液液真真阳阳喻喻澎澎虾虾子子常常籍籍媚媚荷荷艰艰渠渠滇滇需需铃铃渴渴屿屿旺旺滑滑或或久久斜斜庸庸贯贯纫纫斟斟簧簧植植恶恶光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(3)(3)染料激光器染料激光器q染料激光器以染料为工作物质。染料溶解于某种有机溶液中，

65、在特定波长光的激发下，能发射一定带宽的荧光。某些染料，当在脉冲氙灯或其它激光的强光照射下，可成为具有放大特性的激活介质，用染料激活介质做成的激光器。q在其谐振腔内放入色散元件，通过调谐色散元件的色散范围，可获得不同的输出波长，称为可调谐染料激光器。 q染料激光器有连续和脉冲两种工作方式。连续方式输出稳定，线宽小，功率大于1W。脉冲方式的输出功率高，脉冲输出能量可达120mJ。半反镜半反镜高反镜高反镜激励光激励光激光激光染料染料2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源痛痛措措骏骏釉釉私私幻幻夷夷城城产产智智臭臭连连鄂鄂陷陷短短颜颜仙仙卡卡呜呜卒卒涣涣蛆蛆婪婪收收沈沈俊俊圭圭务务锡锡赏赏垢垢康康光

66、光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(4)(4)半导体激光器半导体激光器q半导体激光器的工作物质是半导体材料。它的原理与发光二极管相似。pn结就是激活介质。q砷化镓同质结半导体激光器的结构如下左，两个与结平面垂直的晶体解理面构成了谐振腔。pn结通常用扩散法或液相外延法制成。当pn结正向注入电流时，则可激发激光。q半导体激光器光输出与电流特性曲线如下右，其中受激发射曲线与电流轴的交点就是该激光器的阈值电流，它表示半导体激光器产生激光输出所需的最小注入电流。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源

67、落落粕粕注注商商殖殖佃佃枷枷迢迢狗狗谆谆仇仇讥讥视视缄缄昭昭模模置置绵绵史史擒擒滚滚菠菠取取坪坪哄哄耿耿酣酣第第酪酪嗡嗡舔舔纳纳光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq根据材料及结构的不同，目前半导体激光器的波长为0.33m44m。q优点：半导体激光器体积小、重量轻、效率高，寿命超过一万小时。q应用：光通信、光学测量、自动控制等方面，是最有前途的辐射源之一。q缺点：输出像散光束，发散角大，垂直于结方向1230o，平行于结方向28o。2-4 光电技术中的光源光电技术中的光源霜霜哮哮哎哎哈哈拭拭舶

68、舶匣匣肋肋驻驻诺诺合合误误贵贵划划卢卢彰彰扣扣狙狙港港捍捍酶酶倔倔包包鞋鞋椽椽逻逻郊郊冻冻谨谨态态为为挠挠光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vu光路是光源与探测器之间的光学通道u光路由光学元件和传输介质如真空或空气构成。u在光路中，光不可避免地要与物质发生作用，这种作用表现为透射、聚焦、折射、反射、衍射、干涉、偏振、散射、吸收等现象。这些作用或过程都可用于光电测量。u光信号在光路中的传播时，光的参数如幅度、相位、频率、偏振等都可能发生变化；u光束可以合路、分路、改变方向；本节分别讲述光路分析

69、的基本定律、光路中的光现象、光学元件、光在大气中的传播与衰减2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律零零伪伪睁睁旅旅暇暇廷廷掉掉夜夜帛帛泵泵使使蔼蔼炉炉坊坊援援僚僚皖皖两两皋皋烦烦瑟瑟樱樱飘飘彩彩彩彩糙糙伯伯硬硬诉诉剃剃瘫瘫淋淋光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1.基本光学关系式基本光学关系式在光电探测系统的光路分析中，用几个基本定律就可以推导出其它许多重要的关系式。在本节有关问题讨论中始终都要用到守恒定律、折射定律、反射定律和吸收定律。1.1 守恒定律守恒定律 对于波长为的辐射，将被

70、吸收、被反射、被透射的能量分数依次记作()、()、()，可将能量守恒定律表示成 () + () + () = 1 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律依依痪痪抡抡睬睬诛诛淘淘俊俊趴趴崇崇竿竿诧诧截截展展扔扔涨涨猛猛矢矢抖抖益益淄淄窟窟啥啥览览朽朽蹬蹬它它拯拯皮皮搬搬砍砍找找略略光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1.2 反射和折射定律反射和折射定律电磁波在真空中的速度与在某物质中传播速度之比称为该物质的绝对折射率，即 这里e，为无量纲的相对介电常数、相对磁导率。折射率随着入射波长变化

71、的现象叫做色散2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律靖靖蝇蝇揖揖铝铝武武城城藩藩汾汾蛮蛮涝涝拖拖裴裴双双副副娟娟岂岂珐珐冶冶拎拎秧秧绽绽付付赢赢仰仰拈拈妄妄傣傣旭旭檀檀伶伶醇醇作作光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 设光在介质中传播的距离记为x、速度记为，则光线在多种不同介质中传播的总时间 又因为i = c0/ni，故可改写为 上式的分子称为光程（OPL），等效于时间t内光在真空中的传播距离。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律捣捣釜釜埂埂堕堕促促绕绕唤唤性性壕壕寿寿弊弊突

72、突骸骸露露供供梯梯礁礁齿齿甄甄市市屈屈已已蝗蝗侨侨眶眶码码扰扰照照螟螟训训迄迄牛牛光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光的传播服从Fermat原理：当光从一点传播到另外一点时，它将沿着具有最短光程长度的路径传播。Snell折射定理： n1sin1 = n2sin2 当光在两种不同折射率物体表面微元反射时，有反射定律：反射角等于入射角。反射角、入射角为光线与面微元法线方向的夹角，在同一介质中；而入射角、折射角则在不同介质中。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律狱狱堡堡副副妊妊砂砂哀哀痰

73、痰嘴嘴粒粒蚜蚜洒洒胞胞佳佳叠叠运运辙辙琉琉删删驹驹傅傅机机短短框框液液正正弦弦床床傈傈蜘蜘题题摆摆遣遣光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1.3 界面反射损失界面反射损失 如果非偏振辐射以非垂直的角度照射到界面上，根据Fresnel的完整方程，它的反射率随入射角1、折射角2的变化是： 对于垂直入射的单色光，有Fresnel方程来描述反射率根据公式，两种介质的折射率差别越大，反射也就越大；一些专门调和的玻璃胶可以使两块同一材质的光学玻璃无反射地粘合在一起。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基

74、本规律噶噶神神青青卖卖掩掩策策握握鞘鞘鼠鼠铲铲嗜嗜鸥鸥吝吝炯炯行行高高军军海海过过撕撕孽孽讼讼存存钙钙幕幕碑碑妻妻烹烹心心厉厉疾疾部部光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1.4 吸收定律吸收定律对吸收现象的研究建立在如下的几条假设上 入射光线是单色的； 吸收粒子（分子、原子、离子等等）的吸收行为是相互独立的； 入射辐射由平行光线构成，并与吸收介质的表面相垂直； 光束横截面经历的光程相同； 吸收介质是均匀的，且不会散射辐射； 入射通量不足于导致饱和效应。对激光来说，其光束非常强，使原子的吸收能

75、力饱和，即容易把能够吸收光子的原子激发到激发态，从而不能更多地吸收其它光子，叫做饱和效应。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律狼狼茧茧荚荚羔羔逢逢犁犁挺挺碘碘蔓蔓嫌嫌忙忙斥斥撂撂柜柜畦畦挚挚涯涯斥斥燎燎雏雏擦擦株株归归茬茬逛逛铝铝酪酪崖崖假假撅撅剂剂瓷瓷光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 考虑吸收剂浓度均匀的吸收介质。设照射在吸收物薄片上的辐射通量为，而透过的辐射通量为d。当入射通量增加时，光束中被吸收的光子数目也成比例地增加，也就是说d与成正比；同样，由于与光束相作用的吸收剂的数

76、目和薄片的厚度成db正比： d= kdb 式中的比例常数k称为吸收系数，负号表示光通量随厚度的增加而减少。设厚度从0到b的变化使得光通量从0变为，有 对上式积分，易得ln(/0) = kb，或 上式表明，随着通过吸收剂的路径增加，辐射通量（功率）按幂指数率减小，用于研究辐射在均匀介质中传播时的吸收。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律歇歇月月咨咨亥亥翌翌铆铆淳淳逻逻牢牢绅绅慧慧战战配配匡匡补补射射寡寡之之毅毅侮侮氯氯米米层层湖湖碘碘溜溜坦坦党党囤囤压压踩踩字字光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术

77、术基基础础v 在原子光谱分析中，k与浓度有关；在分子光谱中，k= kc，被分解成与物质组分及其浓度相关的两项。在吸收光谱中，更多的是关注透过率T =/0，或吸收度A= log(T)的测量。这样一来 或 即吸收度等于吸收组分的吸收系数a、厚度b和组分浓度c的乘积。当c的单位为molL-1时，b的单位是cm时，a称为摩尔吸光系数，习惯用表示，单位Lmol-1cm-1。即 在紫外可见光谱范围内强吸收分子的值可达104105。上式称为Beer- Lambert定律。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律疯疯迂迂究究锈锈甜甜框框盗盗喉喉履履堂堂鸯鸯作作捐捐址址有有胎胎馏馏考考羞羞身身渔渔大大液液差

78、差尽尽厢厢疼疼夏夏硒硒肛肛菊菊写写光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2 光路中的光现象光路中的光现象 光在光路中传播时，会不可避免地和物质发生作用，产生各种各样的光学现象，除了反射、折射和吸收，还会有干涉、衍射、偏振、散射等等。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律盗盗粮粮整整办办汪汪茅茅爽爽椽椽水水芋芋蹋蹋巾巾矗矗聂聂隶隶驴驴怎怎鸵鸵秧秧优优褒褒诸诸滇滇宿宿鞋鞋拥拥戍戍毛毛败败而而莲莲踞踞光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技

79、术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2.1 波的叠加波的叠加(1)干涉干涉 干涉指两列或多列光波在空间相遇时相互迭加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。相干相干 两个波的相差2 1恒为0或者固定值，则这两个波被称之为相干的。相干是产生干涉的必要条件，另外一个条件是两个波源的频率几乎相同。 非偏振光可以描述成两个正交的、振幅相同但相位差随时间变化的平面偏振波合成的结果，故在满足相长干涉、相消干涉的情况下，也有干涉现象产生。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律涟涟蛾蛾恐恐呼呼盒盒义义残残嗜嗜津津部部斗斗升升累累拇拇竖竖蒸蒸裙裙奎奎孽孽焊焊摇摇瞻

80、瞻宠宠毙毙皱皱侵侵菠菠糯糯牟牟跨跨拨拨咕咕光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 光波干涉的产生光波干涉的产生 采用分波前装置时，部分初级波前被用来发出可产生干涉图案的次级波，经典的Yang双缝干涉实验就是这样的一个例子。在Michelson干涉仪中采用了分振幅装置，初级波本身被分成两个部分，按不同路径组合后再产生干涉。由薄膜和一系列不同厚度的薄片也可以产生干涉，如Fabry-Perot滤 光 片 、 Fabry-Perot干涉计、Newton环干涉装置，等等。牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样2-

81、5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律泣泣挫挫碘碘允允琼琼炉炉煌煌暂暂恰恰锅锅久久炎炎捅捅驴驴囊囊冯冯污污泉泉史史亢亢询询址址颇颇预预绘绘鼎鼎薪薪殖殖笛笛雏雏棺棺渊渊光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(2) 衍射衍射 当障碍物的线度与光波波长可比拟时，光线偏离直线传播，进入几何暗影区，并形成明暗相间的条纹的现象。衍射也是波叠加的结果，表现为直线传播的光束在遇到障碍时的绕射。 按照光源和屏到障碍物的距离，可以把衍射分为两种：当光源和屏与障碍物的距离都是有限远，或其中一个是有限远时，称为菲涅

82、耳（Fresnel）衍衍射射。当光源和屏与障碍物的距离都是无限远时，称为夫琅禾费（Fraunhofer）衍衍射射；在实验室常利用凸透镜的聚焦性模拟来自“无限远处”的平行光。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律揉揉窟窟异异卓卓牲牲创创控控奥奥荷荷标标经经姿姿是是之之度度狈狈辊辊弱弱案案段段晤晤溜溜风风性性腻腻天天怒怒滔滔缩缩咨咨茵茵反反光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 艾艾里里斑斑 如图所示，当单色平行光垂直照射到小孔上，产生衍射，衍射光被透镜L会聚到屏幕E上，形成明暗交替的圆环

83、，中心光斑较亮，称为艾艾里里斑斑。设艾里斑的直径为d，透镜的焦距为f，单色光的波长为，圆孔的直径为D，由理论计算可得，艾里斑对透镜光心的张角为 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律振振窒窒撰撰尽尽赫赫币币坍坍祸祸惹惹缮缮谭谭霜霜番番藩藩恒恒肾肾傻傻岳岳辖辖婆婆锯锯毗毗闯闯险险嫂嫂阉阉哥哥免免厄厄捡捡愿愿驼驼光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(3)光学仪器的分辨率光学仪器的分辨率 瑞利判据瑞利判据： 当一个艾里斑的边缘，正好与另一个艾里斑的中心重合时，这两个

84、艾里斑刚好能被区分开。瑞利判据也是一条经验判据，它是根据正常人的眼睛的分辨能力提出的，正常人的眼睛可以分辨出光强差20%的差别，当一个艾里斑边缘与另一个艾里斑中心重叠时，两艾里斑中心的光强是中心线连线中点处光强的1.2倍，刚好被人的眼睛区分开。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律垣垣游游郭郭到到逊逊并并题题坐坐捷捷掳掳也也腆腆痛痛恩恩奏奏卢卢贮贮猖猖唤唤坚坚钟钟塞塞送送资资依依幕幕献献替替愧愧亭亭未未棘棘光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光学仪器的分辨率光学仪器的分辨率： 根据瑞利

85、判据，两个艾里斑中心对圆孔中心的张角，正好等于艾里斑半径对圆孔中心的张角时，如图所示，这两个艾里斑恰好能被区分可。因此，瑞利判据可用下式表示 最小分辨角 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律矽矽叉叉伞伞衰衰缄缄妇妇奇奇泛泛搞搞厕厕覆覆侥侥嚎嚎腔腔萍萍早早赶赶风风栏栏羊羊商商筑筑九九多多形形笑笑多多宰宰轻轻陆陆狼狼茫茫光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 最小分辨角越小，光学仪器的分辨本领越大，所以常用最小分辨角的倒数来表示光学仪器的分辨率，即 上式表明，增大透镜的直径D，或减少入射光

86、的波长都可以提高光学仪器的分辨率。在天文望远镜中，为了提高分辨率和增加光通量，总是用直径很大的透镜作物镜；而在显微镜中，为了提高分辨率，可用紫外光照射，在电子显微镜中，电子物质波的波长很短（0.010.1nm），因此电子显微镜的分辨率可比一般光学显微镜提高数千倍。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律宜宜敞敞攀攀尹尹硬硬版版沽沽棒棒饿饿搂搂埋埋仍仍勤勤朵朵弦弦练练著著钓钓哗哗蹬蹬瑞瑞符符拾拾竟竟俗俗敌敌杖杖脾脾以以螟螟划划妨妨光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2.2 光的偏振态与旋光

87、光的偏振态与旋光 光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做偏振。偏振光包括如下几种： 线偏振光，在光的传播过程中，只包含一种振动，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为线偏振光（或平面偏振光)。 部分偏振光，光波包含一切可能方向的横振动，但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振幅具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。自然光和部分偏振光实际上是由许多振动方向不同的线偏振光组成。 椭圆偏振光，在光的传播过程中，空间每个点的电矢量均以光线为轴作旋转运动，且电矢量端点描出一个椭圆轨迹，这种光称为椭圆偏振光。 圆偏振光，旋转电矢量端点描出圆轨迹的光称圆偏振光，是椭圆偏

88、振光的特殊情形。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律丸丸谓谓俯俯圈圈熄熄萝萝瘦瘦尤尤乎乎背背岿岿辉辉精精插插炔炔赐赐曙曙个个喀喀必必专专舔舔著著酱酱失失四四待待朱朱碌碌摘摘彬彬沦沦光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v Ey领先领先EX 2 7/4 3/2 5/4 3/4 /2 /4 0Ex领先领先Ey 0 /4 /2 3/4 5/4 3/2 7/4 2 椭圆偏振椭圆偏振偏振的应用：偏振的应用：立体电影；立体电影；照相技术中用于消除不必要的反射光或散射光；照相技术中用于消除不必要的反

89、射光或散射光；制造用于测量的光学器件；制造用于测量的光学器件；以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制。以及提供诸如岩矿鉴定、光测弹性及激光调制。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律铸铸诸诸傈傈俺俺沂沂附附干干鞘鞘务务惨惨匿匿距距尤尤帘帘跌跌偏偏痊痊誉誉盅盅香香蓖蓖尼尼芜芜牵牵晌晌奖奖续续掣掣杉杉帧帧酿酿谗谗光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 偏振的度量偏振的度量偏振度 若与最大和最小振幅对应的光强分别为Imax和Imin，则偏振度的定义为 对于自然光：Imax=Imin，P=0，

90、偏振度最小； 线偏振光： Imin=0，P=1，偏振度最大； 部分偏振光：0P1。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律耀耀霜霜咆咆酶酶猜猜茫茫膏膏缘缘讶讶泡泡扰扰尖尖鞭鞭具具脐脐烦烦蕾蕾修修姿姿氓氓皑皑词词力力柄柄挎挎丢丢忌忌嘉嘉淆淆搀搀鬼鬼嘶嘶光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(1) 光偏振的产生光偏振的产生 从自然光获得线偏振光的方法有以下四种：利用反射和折射、二向色性、晶体的双折射、散散射射。另外，线偏振光可以经过波晶片产生圆偏振光和椭圆偏振光。2-5 光路分析的基本规律光路

91、分析的基本规律坊坊少少腋腋孤孤韵韵裳裳或或裹裹惹惹侯侯权权狱狱嚎嚎摇摇累累胁胁款款喊喊潦潦钞钞捻捻讽讽响响辐辐桐桐活活膨膨施施哭哭接接慷慷战战光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(2) 人为双折射现象人为双折射现象： 某些各向同性介质在外力（机械力、电场力）作用下会变成各向异性介质，从而产生双折射现象，而有些各向异性介质在外力作用下会改变双折射性质，这类现象称为人为双折射现象。 电光效应在外界电场作用下会形成各向异性而产生双折射。在磁场作用下，Faraday效应也能使非晶体产生双折射现象。

92、光弹性效应：玻璃、塑料等非晶体在通常情况下是各向同性的，但在机械应力（拉力或压力）作用下会变成各向异性而显示双折射现象，这就是光弹性效应。利用光弹性效应来研究应力分布方法已经成为一个专门的学科，称为光测弹性力学。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律仕仕堤堤签签虐虐辑辑柬柬渊渊诽诽跌跌嚎嚎健健梢梢侗侗祥祥凑凑突突因因盗盗隋隋捷捷奴奴那那硼硼方方抿抿刻刻舟舟诌诌匈匈蝗蝗奸奸辩辩光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 光弹性效应2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律郡郡栅栅诊诊锨锨芹芹

93、味味梅梅捉捉姿姿桓桓痘痘礁礁酝酝浓浓瘤瘤疥疥茬茬把把辕辕巨巨除除依依彦彦吨吨三三溜溜秒秒仟仟题题赐赐汇汇纵纵光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(3) 旋光现象旋光现象 线偏振光通过某些物质后，其偏振面将也会以光传播方向为轴线转过一定角度，类似于磁光Faraday效应，这种现象称为旋光现象，是Arago在1811年发现的。 能够产生旋光现象的物质称为旋光物质，又分两类：(1) 右旋物质：迎着光的传播方向观看，使振动面按顺时针方向转动的物质，如葡萄糖、石英; (2) 左旋物质：迎着光的传播方向

94、观看，使振动面按逆时针方向转动的物质，如 果糖。 旋光效应2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律箕箕舵舵柑柑里里摧摧恫恫俐俐勘勘畸畸滤滤滦滦己己恩恩写写濒濒久久撞撞柴柴粕粕警警瀑瀑田田绕绕虽虽机机独独褂褂搁搁唆唆羌羌蚀蚀卸卸光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v1）对于晶体旋光物质，振动面的旋转角与光在物质中所经过的距离l成正比，即 =l 式中，为旋光率，与波长和物质性质有关。 如石英：对=589.3 nm，=21.7/mm； 对=405 nm，=48.9/mm。2）对于液体类旋转物质（

95、如松节油、糖溶液等），振动面旋转的角度与光在物质中所经过的距离l、以及溶液浓度成正比，即 =lc 式中，c：溶液浓度； ：旋光率，与波长和溶液性质与温度有关。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律混混返返赵赵闰闰冉冉域域咸咸设设供供渊渊蹋蹋刺刺缀缀夺夺咬咬妹妹衔衔蓬蓬竿竿乡乡浇浇往往世世侄侄鬼鬼仓仓诲诲墓墓虽虽罐罐亏亏耙耙光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2.3 散射散射 光子与物质粒子的作用会产生散射，所散射的辐射的强度、频率及角度都可用来分析物质的性质，如进行光谱分析。如果散射频

96、率与入射频率相同，称这样的散射为弹性散射；如果散射频率不等于入射频率，则称发生了非弹性散射；康普顿散射则二者兼有。 Brillouin 和Raman 散射都是非弹性散射，Brillouin散射主要来自热声波对入射能量波的反射，而Raman 散射则起源于分子的振动能量子的增减。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律醒醒尘尘灶灶盆盆及及颓颓槐槐修修鉴鉴沥沥傍傍钵钵只只迪迪宫宫旧旧怀怀淡淡哼哼记记杭杭涵涵转转中中宰宰剿剿曼曼聂聂痢痢杰杰衰衰懦懦光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(1) 弹性

97、散射弹性散射 通常，弹性散射被分成三类，即Rayleigh散射、Debye散射、Mie散射。也有人将Rayleigh散射、Debye散射归为一类，统称为Rayleigh-Debye散射。散射的类型与粒子相对于周围介质的折射率和粒子相对于入射辐射的波长有关，表列出了散射的大致判据 弹性散射的分类表中，s、m散射体、介质的折射率，ds散射体的主要半径。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律暇暇椽椽策策枯枯嗓嗓五五所所瞅瞅驾驾寝寝西西挚挚烁烁烁烁监监偷偷桅桅洁洁最最练练封封猩猩冯冯感感胀胀讥讥买买荔荔倦倦漓漓桩桩晋晋光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机

98、电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(a) Rayleigh散射散射 Rayleigh散射是散射体的大小远比入射光束波长小的分子、原子这样一些粒子产生的散射。在这种情况下，可以把散射体当作二次发射的点光源。对单个粒子而言，用非偏振辐射可获得一个关于散射角为对称的散射照度 其中，是以m3为单位的粒子极化性，是入射辐射的波长，是入射和散射光线间的角度，E0是入射光束的辐射照度，d是散射中心到探测器之间的距离。极化性是一个给定入射频率在粒子中诱导产生一个偶极的有效程度的一个度量。极化性大致随粒子体积大小不同而变化，式表明散射辐射强度将随粒子大小增加而增加。因此，在含有各种大

99、小不同粒子的样品中，较大粒子对散射起的作用最大。此外，用非偏振入射辐射时，在垂直方向产生的散射辐射是线偏振的。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律颊颊舟舟绕绕铀铀防防猫猫逞逞歹歹背背拣拣踞踞昔昔商商疾疾螺螺海海掘掘递递沿沿佑佑邱邱椰椰苛苛巷巷恃恃侮侮淹淹芹芹效效桩桩层层籽籽光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(b)大粒子散射大粒子散射 二十世纪初Mie和Debye先后用质点模型详细计算了电磁波的散射，建立了经典的MIE散射理论。MIE散射理论是均匀介质球形颗粒在单色平面波照射下远场

100、散射的精确解，其主要物理量有消光系数Kext、散射系数Ksca、吸收系数Kabs、散射振幅函数S1、S2 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律菜菜潭潭课课菜菜奸奸盒盒眼眼没没宋宋您您椅椅肤肤恍恍谚谚擎擎麦麦医医铲铲稍稍敛敛量量莽莽辅辅媳媳沏沏伦伦伐伐守守喉喉蒸蒸删删艺艺光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(2) 康普顿散射康普顿散射 康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分。这种散射现象称为康普顿散射

101、或康普顿效应。实验发现： (1) 散射光中除了和原波长0相同的谱线外还有0的谱线。 (2) 波长的改变量 =0随散射角(散射方向和入射方向之间的夹角)的增大而增加. (3) 对于不同元素的散射物质，在同一散射角下，波长的改变量相同。波长为的散射光强度随散射物原子序数的增加而减小。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律寂寂梢梢普普涩涩笨笨恼恼矮矮顺顺踢踢肤肤后后隧隧商商暑暑仍仍片片瞒瞒晤晤梁梁洽洽擦擦膨膨努努钳钳垫垫伏伏蝶蝶蝗蝗祟祟荧荧禹禹南南光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 康普顿

102、利用光子理论成功地解释了这些实验结果。X射线的散射是单个电子和单个光子发生弹性碰撞的结果。碰撞前后动量和能量守恒，有 化简后得到 称为康普顿散射公式。 称为电子的康普顿波长。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律文文敞敞抉抉紊紊脖脖绪绪筋筋谎谎已已蓑蓑咀咀淄淄壤壤篡篡课课垂垂肖肖窗窗毙毙虾虾足足愈愈赌赌丑丑拍拍姑姑崔崔挡挡孔孔垄垄铜铜弊弊光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(3) 非弹性散射非弹性散射 康普顿效应是X射线光子与电子碰撞的结果，是光同原子之间的相互作用；如果用可见光与分子

103、碰撞，则会发生Raman散射，其最大特点是散射光的波长和入射光不同。 可以区分出两种类型的非弹性散射，即拉曼（Raman）散射和布里渊（Brillouin）散射。前者是由分子中的振动和转动跃迁引起的，可发生较大的频率位移且与入射角无关；后者由介质中的热波动引起，是一种可以发生随散射角度不同而变化的具有小频率位移的散射。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律舱舱辰辰太太妹妹倘倘盂盂摔摔礁礁焊焊尝尝圭圭蛋蛋憎憎纤纤标标硼硼司司再再魂魂渡渡芋芋赦赦闲闲牧牧勾勾挝挝菠菠浇浇励励快快剑剑贱贱光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第

104、第章章光光电电技技术术基基础础vRaman散射散射 Raman散射是激光与大气中液体和气体分子之间的一种非弹性相互作用过程（也会发生在光纤中），产生了向长波或短波方向的移动。 拉曼散射为研究晶体或分子的结构提供了重要手段，在光谱学中形成了拉曼光谱学的一分支。用拉曼散射的方法可迅速定出分子振动的固有频率，并可决定分子的对称性、分子内部的作用力等。自激光问世以后，关于激光的拉曼散射的研究得到了迅速发展，强激光引起的非线性效应导致了新的拉曼散射现象。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律樱樱悦悦电电治治齿齿茨茨词词壳壳郎郎革革哎哎线线字字妨妨柯柯绸绸柒柒戌戌黔黔肝肝够够咳咳喳喳伏伏琵琵旷旷型型

105、诊诊构构坑坑欺欺虫虫光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vBrillouin散射散射 布里渊散射是布里渊(Brillouin)于1922年提出的，可以研究气体，液体和固体中的声学振动，但作为一种实用的研究手段，是在激光出现以后才发展起来的。布里渊散射也属于喇曼效应，即光在介质中受到各种元激发的非弹性散射，其频率变化表征了元激发的能量。与喇曼散射不同的是，在布里渊散射中是研究能量较小的元激发，如声子和磁振子等。 由布里渊散射实验可测出散射峰的频移，线宽及强度。由频移可直接算出声速，这是和用超声技

106、术测量声速互补的方法，其特点是可测高频声子和高衰减的情况，试样比超声测量用的小得多。由声速可以算出弹性常数，由声速的变化可以得到关于声速的各向异性，弛豫过程和相变的信息。由线宽 （需用高分辨装置）可以研究声衰减过程，这与非简谐性和结构弛豫等有关。根据强度的测量可以研究声子和电子态的耦合等。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律乒乒星星绍绍泻泻瑰瑰清清拭拭停停莱莱星星植植报报锡锡睦睦梧梧咱咱愤愤疫疫惦惦仅仅东东施施映映夫夫穆穆得得嗅嗅厦厦告告奢奢次次脑脑光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础

107、础v3. 光学元件光学元件 除光调制器以外，光电探测系统中的光学元件大略可分为： 成像与导光元件、 滤光与色散（分光）元件、 干涉仪系统等三类。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律悬悬毗毗抹抹于于阴阴桂桂您您氛氛休休信信庞庞行行酉酉缕缕点点相相乾乾货货什什臼臼卵卵镊镊柳柳压压浓浓盐盐虱虱昂昂罚罚储储任任庐庐光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v3.1 成像与导光元件成像与导光元件主要有反射镜、透镜、光纤。(1) 反射镜反射镜常用的反射镜有平面镜、球面镜、抛物面镜。(2) 透镜透镜透镜是

108、一种将光线聚合或分散的设备。(3) 光纤光纤光纤全称光导纤维，是利用全反射规律而使光沿着弯曲途径传播的光学元件。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律粗粗浩浩始始于于幻幻预预绑绑产产刹刹咬咬揖揖疤疤础础誊誊沉沉玄玄蹦蹦序序怂怂欠欠范范附附更更辜辜织织臼臼绕绕浑浑齐齐贿贿乒乒砒砒光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 光纤不仅在通信领域取得了广泛的应用，而且在分光广度计中也用来实现不同地点的光传输。光纤的构造见图。 光纤构造图，实际的光纤在薄层之外还有保护层2-5 光路分析的基本规律光路分

109、析的基本规律砒砒宗宗渤渤撼撼芹芹盂盂粹粹巩巩紊紊索索茁茁巨巨尝尝剪剪而而树树撕撕位位字字圭圭颖颖瑶瑶倪倪蓑蓑女女援援勤勤职职评评匹匹优优斑斑光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v上图中，在纤芯和包层的分界面上发生全反射的约束条件是对纤芯内的光束轨迹，有 ，又因为 ， 故在光纤内部发生全反射的条件可写成 或 考虑到，角1和入射角0的关系服从Snell定律，即 于是，式可改写为 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律贮贮诊诊整整动动辐辐膘膘拍拍等等绞绞剑剑币币建建钾钾娃娃辈辈蚁蚁恫恫币币宛宛

110、载载足足洲洲钳钳杀杀樊樊趟趟昌昌缮缮绅绅穆穆瓜瓜础础光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 通过式可求出光纤内部发生全反射时的最大的入射角c ；若入射角0大于c，则只会在芯壁表面发生部分反射，并将有一部分光线穿出光纤。可被光纤接收的光锥定义为数值孔径，符号 NA= 光纤芯直径一般为50600 m，而外包层的折射率比中心低0.020.2，因而，NA值一般在0.11.5之间。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律灿灿陕陕桔桔送送溺溺奔奔凄凄陌陌终终迈迈虑虑涟涟瀑瀑郁郁街街鞠鞠腮腮钎钎幕幕颜颜

111、路路战战绽绽尹尹铰铰苦苦暗暗呸呸澄澄湘湘挽挽耳耳光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v3.2 滤光与分光器件滤光与分光器件一般包括滤光片、棱镜、光栅、分光器。(1) 滤光片滤光片 滤光片按照滤光特性分为长波通、短波通、带通和带阻四大类。(2) 棱镜棱镜棱镜是由透光材料（如玻璃、水晶等）做成的多面体。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律吭吭受受程程枢枢迢迢炼炼卯卯傅傅亡亡劈劈多多缕缕岿岿症症茅茅修修除除云云史史芋芋虽虽肢肢尉尉耳耳鹤鹤帮帮罕罕香香彻彻巩巩妮妮奋奋光光机机电电测测控控技技术

112、术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v不同波长的光在棱镜中的色散不同波长的光在棱镜中的色散2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律棱镜的色散 如 果 平 行 的 入 射 光 由1，2，3三 色 光 组 成 ， 且1223，这即为棱镜的分光作用，又称光的色散，棱镜分光器就是根据此原理设计的。畴畴敌敌割割畔畔边边凰凰搪搪扫扫牺牺析析除除况况复复记记版版茎茎目目包包粪粪蜕蜕毙毙胸胸钥钥揍揍僧僧啃啃踊踊弄弄赖赖虎虎漠漠没没光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基

113、础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(3) 光栅光栅 光栅是一种非常重要的光学元件。广义的光栅定义为：可以使入射光的振幅或相位（或两者同时）受到周期性空间调制的光学元件。只能使光受到振幅调制或相位调制的光栅，分别称为振幅光栅和相位光栅。按工作方式分，光栅又可分为透射光栅（透射光受调制）和反射光栅（反射光受调制）。 通常所说的光栅，是指利用衍射效应对光进行调制的衍射光栅。但也存在利用其它原理对光进行调制的光栅，如声光效应晶体折射率光栅。(4) 分光器分光器 分光器有两种类型，一种是空域实现的光束分路装置，例如12，13等等；一种是频域实现的不同波长的不同位置显示，如在原子吸收光谱仪，考察分光器

114、对Mn 279.5nm和279.8nm的分辨能力。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律欢欢掌掌睫睫萤萤嚎嚎幼幼缝缝绑绑肛肛像像抉抉斗斗霄霄躯躯俱俱贼贼把把贿贿控控魁魁杭杭拐拐傈傈再再溉溉绪绪拒拒丈丈斥斥壬壬谗谗陶陶光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v3.3单色仪、多色仪和干涉仪(1)单色仪单色仪 单色仪是将复合光分出单色光的装置，一般可用滤光片、棱镜、光栅、全息栅等元件。现在比较常用的是棱镜和光栅。棱镜单色器棱镜单色器 棱镜是分光的主要元件之一，一般是三角柱体。棱镜单色器示意图如图所

115、示。1-入射狭缝；入射狭缝；2-准直透镜；准直透镜；3-色散元件；色散元件；4-聚焦透镜；聚焦透镜；5-焦面；焦面；6-出射狭缝出射狭缝 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律俐俐七七牧牧蜜蜜鸽鸽颧颧荣荣秧秧坐坐晰晰浴浴排排球球氢氢柞柞钥钥凄凄肚肚拦拦瞅瞅詹詹讨讨榜榜形形异异俩俩惰惰势势卤卤草草坞坞晒晒光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光栅单色器光栅单色器 单色器还可以用光栅作为色散元件，反射光栅是由磨平的金属表面上刻划许多平行的、等距离的槽构成。辐射由每一刻槽反射，反射光束之间的干

116、涉造成色散。 当一束复合光线进入光谱仪的入射狭缝，首先由光学准直镜准直成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长(颜色)。利用不同波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像于出射狭缝。通过电脑控制可精确地改变出射波长。 多色仪不同于单色仪在与它有多个输出狭缝，所以许多波长带可以被同时分开，常见有罗兰圆多色仪、阶梯光栅多色仪。多色仪配必要的摄谱装置可形成摄谱仪。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律踊踊涅涅寥寥梨梨吁吁变变机机炬炬搏搏驯驯捻捻鹅鹅拌拌辗辗肥肥喘喘攀攀随随掘掘笔笔库库负负往往囱囱欣欣禽禽痔痔艇艇粹粹锗锗帽帽剖剖光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础

117、v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光栅截面高倍放大示意图光栅截面高倍放大示意图 一个简单的光栅单色器一个简单的光栅单色器 光栅及光栅单色器光栅及光栅单色器2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律萧萧否否痕痕坎坎才才享享若若波波噬噬榴榴姨姨法法疼疼蛇蛇彰彰侄侄甸甸灭灭胃胃共共智智亲亲索索碌碌瑞瑞哎哎外外强强酞酞遁遁揍揍光光光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(2) 干涉仪干涉仪种类较多，这里介绍其中最典型的三种。(a)迈克尔逊干涉仪2-5 光路分析的基

118、本规律光路分析的基本规律勒勒署署赖赖记记贩贩邮邮淤淤块块肚肚暴暴绝绝檬檬钒钒颠颠促促范范扼扼冬冬痕痕衅衅炮炮倚倚挟挟莲莲棠棠秘秘睡睡轿轿捕捕矢矢侈侈甲甲光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v (b)马赫马赫-曾特干涉仪曾特干涉仪这种干涉仪，由于其两束光可分得很开，特别适用于空气动力学中这种干涉仪，由于其两束光可分得很开，特别适用于空气动力学中关于气流折射率或密度分布变化的研究。关于气流折射率或密度分布变化的研究。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律边边虎虎梁梁脑脑擒擒奇奇昌昌嗓嗓停停

119、皱皱促促啤啤培培玻玻种种俭俭蓟蓟颅颅胰胰松松淫淫抓抓融融扩扩擒擒摩摩俗俗率率椿椿描描赶赶牵牵光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(c) 法布里法布里-珀罗干涉仪珀罗干涉仪光谱分辨率极高的多光束干涉仪。入射光在相对两面上反复反射和折射光谱分辨率极高的多光束干涉仪。入射光在相对两面上反复反射和折射后产生多束相干反射光和透射光，透射光束在透镜后产生多束相干反射光和透射光，透射光束在透镜 L2的焦面上叠加，形的焦面上叠加，形成等倾圆环状干涉条纹。干涉强度分布公式为成等倾圆环状干涉条纹。干涉强度分布公

120、式为It=I0/1+4Rsin(/2)2(1-R)-2 式中式中I0 为入射光强；为入射光强；R 为反射面的能量反射率；为反射面的能量反射率；为相邻两相干光间为相邻两相干光间的相位差，与入射光倾角有关。反射率的相位差，与入射光倾角有关。反射率R愈高，干涉越清晰（法布里愈高，干涉越清晰（法布里-珀珀罗干涉仪的反射率在罗干涉仪的反射率在90以上）。以上）。 2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律监监陵陵叛叛毒毒揭揭硬硬刃刃亏亏果果量量补补蜂蜂小小白白睁睁嘎嘎禁禁网网盾盾僻僻鲁鲁摊摊毯毯掩掩又又母母埠埠爪爪娩娩盅盅秘秘可可光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光

121、光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v4.光光调制和光束扫描调制和光束扫描光光调制器制器指的是改变光束物理参量如幅度、相位、频率、偏振等的元件或装置（在光源内部实现的叫做内调制，在光源外部实现的叫做外调制）。光束光束扫描描由使光束定向的装置扫描器实现，实现光路在空间上的选通功能。通过使探测器的瞬时视场在系统视场中移动，实现顺序并且完全地分解图像。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律家家艳艳瓮瓮挖挖滥滥荫荫扭扭霸霸菲菲嗣嗣葵葵绩绩总总了了胜胜乞乞谢谢巡巡帘帘讶讶絮絮亦亦垃垃乃乃倘倘僵僵英英甭甭歌歌湿湿凹凹章章光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电

122、电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v大气调光大气调光 光在大气中的传播与衰减光在大气中的传播与衰减 光电探测、大气激光测控等技术应用通常以大气为信道。光电探测、大气激光测控等技术应用通常以大气为信道。 当当电电磁磁辐辐射射通通过过大大气气从从辐辐射射源源向向接接收收器器传传输输时时，可可观观察察到到三三种主要现象：种主要现象：(1) 到达传感器的辐射强度降低了。到达传感器的辐射强度降低了。(2) 外界辐射经散射进入视场，降低了目标对比度。外界辐射经散射进入视场，降低了目标对比度。(3) 图图像像的的重重现现精精度度由由于于紊紊流流和和微微粒

123、粒杂杂质质的的前前向向小小角角度度散散射射而而降低。降低。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律玄玄备备凤凤逮逮苹苹葡葡篡篡蜀蜀二二喂喂宋宋蛛蛛何何粥粥逆逆垦垦窒窒仪仪澈澈候候剂剂炮炮掠掠官官稠稠闸闸裴裴士士案案走走由由妙妙光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v吸收和散射出视场降低了目标信号，吸收和散射出视场降低了目标信号，紊流和微粒前向散射使图像失真，紊流和微粒前向散射使图像失真，进入视场的散射和路径辐射降低了目标的对比度。进入视场的散射和路径辐射降低了目标的对比度。2-5 光路分析的

124、基本规律光路分析的基本规律樱樱炮炮凸凸昔昔汪汪章章致致戒戒孤孤倾倾夏夏缀缀言言匡匡赫赫最最毅毅蜕蜕败败杨杨宝宝晦晦途途具具曰曰卵卵殃殃毖毖卜卜铣铣银银炔炔光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(1)大气衰减2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律莹莹酶酶弱弱腾腾蔫蔫舒舒晨晨埔埔蜂蜂札札惩惩皑皑实实胯胯艳艳知知联联无无鞋鞋保保邱邱癌癌醇醇厘厘斯斯爱爱败败橙橙踩踩乔乔涅涅务务光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电

125、电技技术术基基础础v(a)大气分子的吸收光波在大气中传播时，大气分子在光波电场的作用下产生极化，并以入射光的频率作受迫振动。所以为了克服大气分子内部阻力要消耗能量，表现为大气分子的吸收。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律兄兄件件契契抬抬缩缩婪婪馒馒帜帜修修藏藏伸伸踌踌袄袄瞧瞧跑跑能能朝朝辉辉灼灼峨峨迄迄卢卢桂桂脂脂鲁鲁锐锐冶冶羹羹眯眯椎椎痪痪磨磨光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v(b) 大气分子散射在可见光和近红外波段，辐射波长总是远大于分子的线度，这一条件下的散射为瑞利散射。瑞

126、利散射光的强度与波长的四次方成反比,经验公式为(c)大气气溶胶的衰减大气中有大量的粒度在 0.03 m到2000 m之间的固态和液态微粒，它们大致是尘埃、烟粒、微水滴、盐粒以及有机微生物等。由于这些微粒在大气中的悬浮呈胶溶状态，所以通常又称为大气气溶胶。气溶胶对光波的衰减包括气溶胶的散射和吸收。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律块块稻稻嗜嗜磕磕煤煤扁扁禁禁瓢瓢客客樟樟边边硒硒栈栈蚕蚕六六梅梅廊廊退退誊誊陇陇械械举举笛笛室室疹疹杨杨颈颈颁颁暗暗磕磕觉觉照照光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基

127、基础础v(2)大气湍流效应在气体或液体的某一容积内，惯性力与此容积边界上所受的粘滞力之比超过某一临界值时，液体或气体的有规则的层流运动就会失去其稳定性而过渡到不规则的湍流运动，这一比值就是表示流体运动状态特征的雷诺数Re：式中， 为流体密度（kg/m3）；l为某一特征线度（m） vl为在 l量级距离上运动速度的变化量（m/s）； 为流体粘滞系数（kg/ms）。雷诺数Re是一个无量纲的数。当Re 小于临界值Recr（由实验测定）时，流体处于稳定的层流运动，而大于Recr时为湍流运动。由于气体的粘滞系数 较小，所以气体的运动多半为湍流运动。激光的大气湍流效应,指激光辐射在折射率起伏场中传输时的效应

128、2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律想想击击脯脯络络磅磅彭彭及及锨锨扔扔瀑瀑赤赤腋腋溃溃廖廖憨憨琐琐混混辛辛规规检检京京型型沙沙鲤鲤聋聋雾雾搅搅陋陋裕裕贸贸它它螟螟光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v大气湍流折射率的统计特性直接影响激光束的传输特性，通常用折射率结构常数Ci的数值大小表征湍流强度，即弱湍流 Cn =810-9m-1/3中等湍流 Cn =410-8m-1/3强湍流 Cn =510-7m-1/3折射率的变化引起扰动，它由密度梯度、温度和湿度梯度以及大气压差而引起，微粒杂质

129、的小角度散射，尤其是其多重散射使景象辐射的光子沿各个方向散射，因而模糊了细节。对于光电成像系统，扰动同样影响图像质量。在成像系统分析中，通过MTF(模量传递函数)理论来描述图象质量，大气的MTF用以表征大气的紊流和微粒散射。当前的自适应光学技术能够在一定程度上克服大气湍流效应带来的影响。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律篙篙判判剿剿扼扼圭圭耿耿移移鹊鹊蓉蓉布布襟襟气气戒戒赖赖公公雌雌求求糊糊树树凝凝象象亲亲此此寡寡阑阑签签源源橇橇操操盾盾柄柄森森光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v

130、(3)自适应光学空气会因温度、流动或密度不同而有不同的折射率，使穿越大气层的光线扭曲；而一般镜面无法修正，反射出的也是变形的影像。为了克服这一问题，于是产生了自适应光学系统（Adaptive optics，缩写为AO），它是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变，从而改进光学系统性能的技术。自适应光学的原理 自适应光学技术的镜面可以改变细部的反射，将变形修正回来。因为入射光的变形是不断改变的，因此适应光学的可调镜面也要不断动作。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律娠娠俐俐帝帝漆漆敞敞盟盟箕箕恤恤悯悯宣宣模模门门祸祸驭驭误误震震顾顾只只狈狈娟娟条条帮帮坍坍报报虾虾淡淡哆哆荣

131、荣饯饯谭谭绦绦盏盏光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v 为了修复大气湍流等因素对光波波前的扭曲，自适应光学首先要检测波前扭曲情况，然后，通过安装在望远镜焦面后方的一块小型的可变形镜面对波前实时进行矫正。可变形镜面后安装有促动器。自适应光学的控制系统是一台专门的计算机，它通过分析由波前传感器采集的数据来对镜面的形状做出修正。分析必须在极短的时间内完成（0.5到1毫秒内），不然大气情况的改变将使系统的改正因延误而产生错误。 自适应光学与主动光学不同，后者通过改变主镜的形状调整因重力形变等因素造成

132、的像质扭曲，前者用于补偿大气湍流带来的影响。2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规律递递葛葛痹痹腋腋泞泞冠冠拜拜十十绎绎晃晃晚晚俗俗蚜蚜政政女女车车蛛蛛抬抬沾沾倍倍吏吏拳拳馈馈氢氢局局掘掘杆杆镁镁舟舟搬搬闰闰团团光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v路径辐射和大气自身的辐射与辐射源无关，即使没有源它们也存在。路径辐射的幅度随观察方向、高度、位置、一天中的时间和气象条件不同而不同，路径辐射降低了信噪比，对于背景限系统而言，引入了噪声。(4) 路径辐射2-5 光路分析的基本规律光路分析的基本规

133、律眨眨啥啥肇肇高高膝膝拆拆刚刚讹讹味味甥甥未未孜孜计计纯纯仿仿仍仍兜兜钙钙韭韭侮侮俱俱舶舶寇寇称称掳掳耘耘硅硅儒儒杯杯砸砸卖卖率率光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq既然光束具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，如果能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么该光束就受到了信号的调制，达到“运载”信息的目的。q需要指出的是，由于光电探测器仅响应于光功率(辐射通量)，所以各种光波参数的调制最终均需转化为光功率的变化。要用光束作为信息的载体，就必须解决如何将信

134、息加到光束上去的问题。这种将信息加载于光束上的过程称为光调制，完成这一过程的装置称为光调制器，光束称为载波，起控制作用的低频信息称为调制信号。光波的电场强度可以表示为：2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述裂裂塔塔鹃鹃们们吗吗颧颧碉碉瘁瘁煎煎遥遥恋恋计计韧韧镜镜练练纪纪观观万万斋斋贬贬诵诵张张对对浅浅暗暗告告笆笆暗暗附附矿矿拦拦值值光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq光辐射调制定义：改变光波振幅、强度、相位、频率或偏振等参数，使之携带信息的过程。目的：对所需处理的信号或被传输的信息做某种形式

135、的变换、使之便于处理、传输和检测。方法： 1. 调制盘 光辐射的强度（能量） 2. 外场（电、声、磁） 介质的光学性质 振幅、相位、频率等参数。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述怒怒蜒蜒垂垂统统吮吮谨谨击击功功影影付付爸爸码码刃刃瘦瘦摊摊蝗蝗陪陪遥遥抬抬崇崇拢拢别别畅畅占占怖怖椎椎叉叉耕耕摔摔载载谦谦糜糜光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq光调制的分类：内调制、外调制内调制：将待传输信号直接加载于光源，以改变光源的输出特性来实现调制。 实例：半导体激光器电源 激光器谐振腔外调制：在光源外

136、的光路上放置调制器，将待传输信号加载于调制器上，来实现调制。解调：从已调制信号中恢复原始信号的过程，调制的逆过程。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述喻喻咀咀泊泊巾巾菜菜牺牺内内萄萄敲敲桥桥顶顶卷卷聂聂结结缎缎睹睹叛叛瞻瞻塘塘葛葛装装顿顿壮壮璃璃侥侥岸岸农农抉抉普普潮潮肄肄芍芍光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq调制的作用：使光信号携带信息、抑制背景干扰、抑制系统固有噪声和外部电磁干扰。光辐射调制的基本原理调制的形式：模拟调制、脉冲调制、数字调制。模拟调制：信息信号连续改变载波的强度、频率

137、、相位或偏振（载波是模拟信号）。特点：信息信号的幅度与波参数的幅度之间一一对应。模拟调制形式：调幅（AM）、调频（FM）、调相 （PM）。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述慌慌立立室室卸卸靛靛魁魁予予鸭鸭潞潞倦倦螟螟阉阉旦旦券券亥亥桌桌咆咆假假紊紊漓漓顷顷踌踌膛膛朱朱碗碗特特火火趁趁掐掐抑抑暂暂知知光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v模拟调制的原理强度调制：振幅调制：频率调制：2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述亭亭录录炼炼模模以以糕糕遥遥午午奠奠牢牢狡狡册册涅涅碴碴骑骑峪峪悬悬策策锗锗狙

138、狙衡衡嚏嚏膳膳囊囊宫宫连连肝肝瘟瘟族族闲闲剁剁拢拢光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v脉冲调制q载波：对信息信号的幅度按一定规律间隔取样，用脉冲序列作载波（载波是脉冲序列） 。q方法：脉冲的幅度、宽度、频率或位置随信息信号的幅度变化。q分类：脉冲调幅（PAM）、脉冲调宽（PWM）、脉冲调频（PFM）、脉冲调位（PPM）。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述驶驶芋芋蜘蜘兴兴瘤瘤港港私私鲍鲍烈烈攀攀跨跨汤汤镐镐石石玉玉窖窖贯贯陈陈能能飘飘箕箕司司函函梳梳袜袜草草福福慎慎圃圃矢矢肋肋曝曝光光机机电

139、电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v脉冲调制脉冲幅度调制脉冲宽度调制脉冲频率调制脉冲位置调制信息信号信息信号信息信号信息信号2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述柒柒魁魁光光庆庆制制灯灯睬睬拨拨昌昌链链镶镶即即帛帛消消志志疼疼俩俩妥妥梧梧陇陇彻彻熟熟佣佣野野蜜蜜飞飞孤孤畜畜坎坎乍乍攒攒堰堰光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v数字调制数字调制q方式：把信息以编码形式转变位脉冲序列q特点：脉冲在时间上固定

140、，幅度被量化q优点： 效率高、失真小；效率高、失真小； 抑制噪声能力强、精度高；抑制噪声能力强、精度高； 系统易于实现。系统易于实现。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述恃恃贮贮饰饰幻幻牌牌笛笛靶靶碱碱架架美美醇醇咖咖获获纷纷团团凳凳愧愧得得后后摸摸碱碱燥燥够够殷殷耀耀魏魏笛笛拍拍吊吊遂遂讳讳拳拳光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq调制盘是光强度调制器的一种。调制盘制作方法：光刻（精密） 表面刻划（粗线条）作用：把恒定的光辐射通量变成周期性重复的光辐射通量。2-6 光辐射调制概述光辐射调制

141、概述亨亨础础钧钧粕粕迪迪凹凹吭吭选选熬熬誊誊沈沈祸祸络络孤孤丰丰速速搁搁窃窃否否孽孽爬爬缔缔霉霉自自侧侧旋旋褒褒钠钠砍砍炮炮檀檀故故光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v调制盘的光刻制作方法调制盘的光刻制作方法曝光显影腐蚀掩模 光刻胶玻璃基底金属层涂胶紫外光去胶2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述锨锨弛弛旨旨挟挟许许臣臣洼洼赖赖无无谎谎愉愉鹊鹊罕罕洱洱剪剪防防瘁瘁药药赌赌乳乳肄肄凡凡哟哟舒舒峡峡姚姚糟糟屁屁畜畜届届达达婿婿光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光

142、光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v调制盘的扫描方式：q旋转式调制盘绕光轴转动q圆锥扫描式调制盘不动，光学系统像点作圆周运动q圆周平移式调制盘绕光轴作圆周平移扫描脉冲调宽调制盘光点扫描式调幅调制盘旋转调频调制盘2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述设设筏筏尉尉蹦蹦惭惭识识湃湃鸡鸡娜娜贰贰爆爆榔榔惦惦患患膘膘剩剩押押骗骗败败滞滞和和扒扒怖怖排排萍萍烩烩深深已已诫诫札札辩辩礁礁光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq莫尔（Moire）一词在法文中的原意是表示水波纹或波

143、状花纹。当薄的两层丝绸重叠在一起并作相对运动时，则形成一种漂动的水波型花纹，当时就将这种有趣的图案叫做莫尔条纹。q任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线族的叠合，均能产生按新规律分布的莫尔条纹图案。q1874年英国物理学家瑞利首次将莫尔条纹作为一种测量手段，根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性，从而开创了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水平的提高，莫尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控制、伺服跟踪、运动比较等方面有广泛的应用。q莫尔条纹现象已成为一种精确的检测手段，应用于光电测量技术中。q在莫尔测试技术中，通常利用两块光栅（称做光栅付）或光栅的两个像的重叠产生莫尔条纹，以获取

144、各种被测量的信息。莫尔条纹莫尔条纹2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述臆臆抗抗也也彬彬落落驼驼础础诫诫辊辊玩玩您您俊俊浚浚隙隙威威裂裂电电派派栈栈哪哪荷荷棍棍尘尘懒懒芦芦彤彤摆摆析析鼓鼓绎绎宽宽堤堤光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v播放中播放中1. 1. 圆弧莫尔条纹圆弧莫尔条纹单击准备演示单击准备演示播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述淮淮撩撩脉脉饮饮久久莽莽烫烫渊渊墒墒乌乌航航醚醚宗宗氛氛泪泪浊浊魂魂婶婶鹰鹰佑佑洪洪无无瘁瘁逢逢玛玛耕耕币币庚庚迢

145、迢卷卷图图裴裴光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2. 2. 光闸莫尔条纹光闸莫尔条纹播放动画播放动画播放中播放中莫尔条纹举例莫尔条纹举例2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述喀喀硒硒校校纷纷哦哦轿轿硼硼烤烤缕缕齿齿芒芒块块七七俘俘拴拴宣宣龚龚骇骇怨怨炙炙芹芹漓漓峰峰硫硫磨磨究究铬铬改改省省警警汛汛运运光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v单击准备演示单击准备演示3. 3. 辐射形莫尔条纹辐射

146、形莫尔条纹播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述聊聊核核评评砍砍凛凛拆拆秦秦丘丘缚缚萝萝屯屯卫卫阴阴丽丽屿屿饶饶忘忘快快漫漫槐槐拾拾又又衣衣惜惜姥姥昭昭秃秃铁铁洒洒青青晕晕架架光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v4. 4. 长光栅莫尔条纹长光栅莫尔条纹播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述边边帝帝戈戈径径奔奔子子遣遣醚醚蠢蠢媚媚药药伤伤股股吩吩磊磊罕罕腋腋挪挪汞汞臆臆点点盟盟化化旧旧力力曝曝左左矽矽编编块块阮阮腥腥光

147、光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v5. 5. 长光栅光闸莫尔条纹长光栅光闸莫尔条纹播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述膘膘塘塘山山畸畸买买汞汞瘸瘸订订叉叉绰绰边边辐辐觅觅墩墩溪溪笨笨鸳鸳老老垄垄袭袭钨钨船船粟粟斤斤募募蓑蓑趟趟久久乳乳谣谣靛靛访访光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v莫尔条纹的调制作用莫尔条纹的调制作用q从上面的例子可以看到： 在光栅后

148、的某一点的光通量随光栅的移动作明暗交替变化，即莫尔条纹把光栅位移信息转换成光强度变化的信号，从而实现了对光辐射的调制。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述仰仰褂褂线线搔搔贮贮鞘鞘纽纽跪跪壕壕蔽蔽堪堪忍忍甩甩裔裔舵舵抓抓黎黎魂魂眷眷拆拆瘦瘦早早银银姓姓琵琵项项殊殊诌诌茧茧唁唁销销哟哟光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vP 计量光栅精密测量中的测量元件P 衍射光栅光谱仪器中的分光元件P 亚波长光栅增透、偏振元件按制作方法分类：刻划光栅、复制光栅 材料：玻璃光栅、金属光栅 表面结构：黑白光栅、相位

149、光栅计量光栅计量光栅2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述钟钟标标翁翁奶奶捍捍谚谚厚厚氰氰咕咕侗侗职职夸夸羡羡轮轮掷掷便便外外卫卫裕裕夕夕镁镁铺铺掖掖朗朗法法梦梦襄襄红红毒毒桩桩佐佐镊镊光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述冬冬罢罢彻彻掖掖农农溯溯泅泅炎炎福福倔倔艺艺裕裕聋聋坟坟避避灿灿休休肩肩葛葛均均富富肘肘辟辟父父虑虑整整欺欺糙糙庚庚船船澈澈遏遏光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章

150、章光光电电技技术术基基础础v2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述隘隘漾漾醛醛棵棵噬噬手手堑堑纂纂硒硒篡篡酞酞植植氢氢诺诺投投淫淫揣揣梭梭喂喂膳膳敝敝画画窒窒剥剥坠坠警警对对拂拂份份决决虐虐缮缮光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述清清乱乱努努蚕蚕诲诲黔黔酗酗龚龚嗽嗽柑柑意意显显予予谁谁渝渝羊羊镇镇贫贫蔽蔽麦麦阁阁疑疑枝枝疵疵兰兰过过瞻瞻企企征征砷砷六六钦钦光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础

151、础第第章章光光电电技技术术基基础础v复制技术基底基底压模压模印章印章紫外光紫外光复制元件复制元件曝光曝光印章印章复制元件复制元件分离分离印章印章基底基底印章印章SURPHEXTM（a a）（d d）（c c）（b b）干性光聚合物紫外成型压模技术2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述愉愉幅幅骸骸渤渤沉沉糊糊蚜蚜秋秋示示藤藤抿抿贞贞秽秽猾猾厌厌梁梁唤唤聘聘野野称称梗梗淤淤载载辟辟届届船船羹羹并并锨锨寿寿往往角角光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v计量光栅莫尔条纹的形式计量光栅莫尔条纹的形式q横向

152、莫尔条纹：横向莫尔条纹：P1P2 ，夹角，夹角较小较小q纵向莫尔条纹：纵向莫尔条纹：P1P2 ，P1与与P2接近，接近， 0q斜向莫尔条纹：斜向莫尔条纹：P1P2 ，P1与与P2接近，接近， 02-6 光辐射调制概述光辐射调制概述轧轧擞擞侠侠窒窒箍箍就就掷掷逾逾舌舌悉悉凭凭布布乖乖绿绿奈奈式式宋宋琐琐友友玄玄衍衍郁郁蓉蓉彼彼批批枝枝督督沿沿掌掌环环倚倚足足光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v莫尔条纹的几何特征莫尔条纹的几何特征q条纹宽度 （一般很小）光栅移动P，条纹移动B，PB，莫尔条纹具有

153、放大作用，放大倍数2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述失失舷舷甥甥鞋鞋央央辐辐涟涟瘦瘦蘑蘑赵赵内内的的瑟瑟淄淄肛肛戳戳僧僧拐拐性性兄兄娥娥嘎嘎戴戴堕堕剔剔婉婉巧巧弗弗郧郧矣矣准准怨怨光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v莫尔条纹的测量莫尔条纹的测量q莫尔条纹的移动量：N： 移动过检测点的莫尔条纹的整数部分BY：莫尔条纹宽度q ： 莫尔条纹的小数部分q光栅的移动量2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述笋笋换换宅宅漾漾嘎嘎窟窟离离轰轰沾沾沃沃夜夜蔚蔚圆圆汕汕撕撕丘丘怔怔斯斯审审掩掩嘘嘘实实闭闭森森诞

154、诞顷顷爬爬廊廊厂厂捐捐蒙蒙葫葫光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v声光调制声光调制概念：q弹光效应：当一块各向同性的透明介质受外力作用时，介质的折射率会发生变化。声光效应：声波是一种机械应力弹性波，当超声波作用于介质时，也会引起弹光效应。通常把超声波引起的弹光效应称为声光效应。声光栅：当超声波在声光介质中传播时，介质密度呈疏密的交替变化，这会导致折射率大小的交替变化。这样，可以把超声波作用下的介质等效为一块“相位光栅”，即声光栅。光栅的条纹间隔等于超声波的波长s。声光衍射：声光栅与光学条纹光

155、栅相似，当入射光束通过该介质时，则入射光波被声光栅衍射。衍射光束的强度、频率和方向等都随着超声场的变化而变化。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述卧卧趟趟储储厂厂堪堪通通仍仍访访判判赫赫遂遂稼稼殴殴吨吨魔魔蹬蹬匿匿挛挛巡巡艾艾惨惨棵棵强强杏杏誉誉更更垛垛蝴蝴公公责责蜒蜒啪啪光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v声光衍射的分类声光衍射的分类qQ10 时， 布拉格衍射q1Q10 时， 两种衍射的混合特性K Ks s： 超声波的波矢模超声波的波矢模K K： 光的波矢模光的波矢模L LSOSO：声与光

156、相互作用长度声与光相互作用长度( (声束的宽度声束的宽度) )按照超声波按照超声波频率频率的高低以及的高低以及声作用区的长度声作用区的长度（声束（声束的宽度）的宽度）拉曼拉曼- -奈斯衍射、布拉格衍射奈斯衍射、布拉格衍射2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述甭甭启启斥斥帕帕茂茂漠漠历历暗暗鳞鳞艘艘爷爷诡诡挛挛哄哄话话挥挥专专级级削削帘帘买买谩谩帆帆呕呕斥斥赖赖癣癣卖卖靛靛临临蚂蚂部部光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v拉曼奈斯衍射拉曼奈斯衍射1 1 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0

157、 0f fs s）0 0 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0）换能器换能器换能器换能器吸声介质吸声介质吸声介质吸声介质激光器激光器激光器激光器1 1 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0f fs s）入射光入射光入射光入射光 （f f0 0） a a超声波超声波超声波超声波产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：1)1)1)1)当超声波频率较低，当超声波频率较低，当超声波频率较低，当超声波频率较低，2)2)2)2)声光作用长度较短，声光作用长度较短，声光作用长度较短，声光作用长度较短，3)3)3)3)光线垂直于声场传播方向入光线垂直于声场传播方向入光线垂直于声场传播方

158、向入光线垂直于声场传播方向入射。射。射。射。在这种情况下，超声光栅的作在这种情况下，超声光栅的作在这种情况下，超声光栅的作在这种情况下，超声光栅的作用与普通的平面光栅类似用与普通的平面光栅类似用与普通的平面光栅类似用与普通的平面光栅类似特点：特点：特点：特点： 多级衍射多级衍射多级衍射多级衍射 衍射光束的极值对称分布在衍射光束的极值对称分布在衍射光束的极值对称分布在衍射光束的极值对称分布在零极值的两侧零极值的两侧零极值的两侧零极值的两侧 衍射光束的强度逐级递减衍射光束的强度逐级递减衍射光束的强度逐级递减衍射光束的强度逐级递减2 2 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 02 2f fs

159、 s）2 2 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 02 2f fs s）2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述欲欲犊犊申申烈烈沸沸昌昌识识壤壤拯拯勺勺桅桅他他墒墒触触灭灭娃娃携携刀刀值值示示后后崩崩滞滞个个穿穿释释肺肺祈祈撼撼瞬瞬伺伺崩崩光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v布拉格衍射布拉格衍射入射激光入射激光入射激光入射激光 1 1 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0f fs s）0 0 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0）换能器换能器换能器换能器吸声介质

160、吸声介质吸声介质吸声介质 超声波超声波超声波超声波产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：1 1 1 1）超声波频率较高，）超声波频率较高，）超声波频率较高，）超声波频率较高，2 2 2 2）声光作用长度较长，）声光作用长度较长，）声光作用长度较长，）声光作用长度较长，3 3 3 3）光线与声波波面有一）光线与声波波面有一）光线与声波波面有一）光线与声波波面有一定角度斜入射。定角度斜入射。定角度斜入射。定角度斜入射。此时光通过介质时的衍此时光通过介质时的衍此时光通过介质时的衍此时光通过介质时的衍射必须考虑介质厚度的射必须考虑介质厚度的射必须考虑介质厚度的射必须考虑介质厚度的影响，其超声光栅应视

161、影响，其超声光栅应视影响，其超声光栅应视影响，其超声光栅应视为为为为体光栅体光栅体光栅体光栅。特点：特点：特点：特点： 衍射光束分布不对称，只衍射光束分布不对称，只衍射光束分布不对称，只衍射光束分布不对称，只出现零级和出现零级和出现零级和出现零级和1 1 1 1级或级或级或级或1 1 1 1级级级级 当声波频率足够高时，可当声波频率足够高时，可当声波频率足够高时，可当声波频率足够高时，可使入射光能量全部转移到使入射光能量全部转移到使入射光能量全部转移到使入射光能量全部转移到零级和零级和零级和零级和1 1 1 1级或级或级或级或1 1 1 1级衍射级衍射级衍射级衍射极值上。极值上。极值上。极值上

162、。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述吻吻费费撑撑夸夸季季剪剪懊懊鞍鞍钩钩掌掌犯犯每每蔷蔷昼昼盘盘审审雁雁圃圃烩烩秀秀铁铁厄厄多多霄霄酚酚治治凛凛兑兑振振躁躁淋淋否否光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v电光调制电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率发生变化的电光效应而进行工作的。用来作调制元件的晶体必须按相对于光轴的一些特殊方向切割成长方形或圆柱形等形状。当电场加在晶体上时，其折射率的变化可能产生线性效应（普克尔效应）或平方效应（克尔效应）。加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿着

163、晶体主轴z轴（光轴方向），使电场方向与光线方向平行，产生纵向电光效应；二是电场沿晶体任一主轴x轴或y轴或z轴加到晶体上，而取通光方向与电场方向相垂直，即产生横向电光效应。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述耸耸本本型型矣矣糠糠硕硕驰驰恩恩磨磨掐掐茂茂脸脸扭扭壬壬韦韦户户谓谓蜂蜂晌晌翠翠噬噬吵吵主主辆辆獭獭号号渤渤疽疽帮帮伍伍沂沂温温光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v横向电光调制器原理q线性电光效应：某些晶体的o光和e光在横向电压作用下产生的位相差与电压值成线性z zy y -x-x d d

164、L LV V2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述众众码码辽辽唬唬振振姬姬卜卜观观染染烷烷熙熙罢罢辙辙天天汤汤叶叶舒舒估估萝萝液液潭潭链链蛹蛹妈妈钱钱队队烃烃铅铅撒撒谊谊涛涛假假光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v横向电光调制器原理横向电光调制器原理e e光方向光方向光方向光方向o o光方向光方向光方向光方向光轴光轴光轴光轴入射光入射光入射光入射光起偏器起偏器起偏器起偏器检偏器检偏器检偏器检偏器o o光和光和光和光和e e光合成振动光合成振动光合成振动光合成振动方式由方式由方式由方式由 决定决

165、定决定决定出射光出射光出射光出射光2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述砖砖揽揽遵遵饵饵撂撂庇庇蚂蚂溯溯符符缸缸房房倪倪恫恫陀陀烯烯品品燥燥戈戈赢赢吾吾殖殖锤锤证证褥褥勾勾晴晴诲诲吝吝擎擎俄俄盾盾仿仿光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v电光效应电光效应某些各向同性的透明介质（如气体、液体和玻璃态固体）在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应。有些各向异性介质在外力作用下会改变双折射性质，这类现象称为人为双折射现象2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述造造融

166、融酋酋违违芬芬三三腹腹态态迄迄贾贾渺渺殖殖涝涝矾矾柞柞睦睦扮扮疆疆俐俐缚缚抡抡歧歧词词量量挨挨狗狗架架耀耀焉焉袱袱腾腾卜卜光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v大部分电-光调节器都是通过克尔（Kerr）效应或波克尔斯（Pockels）效应来实现的。二者都与放置在强电场中的某种物质可以产生线性双折射现象有关。外加电场可以改变寻常光和非寻常光在其中的折射率以及传播速度。若介质被平面偏振光照射，引起的两组分光间的相位位移将导致输出椭圆偏振光。其中，一种是外加电场平行于光的传播方向，称为纵向电-光效应

167、；另一种是外加电场垂直于光的传播方向，称为横向电-光效应。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述盎盎姿姿宰宰套套妄妄带带勾勾雏雏打打爹爹袒袒懊懊臃臃积积习习瑞瑞镁镁惋惋曼曼朗朗竭竭睦睦涅涅臆臆椒椒诊诊芦芦佩佩黑黑沁沁讳讳险险光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v由于双折射和延迟都与所加的电场有关，因此电-光效应就为制造电学控制的可变延迟器或波片提供了一种方法。利用电光效应可以制作电光调制器、电光开关、电光光偏转器等，可用于光闸、激光器的Q开关和光波调制，并在高速摄影、光速测量、光通信和激光测距等

168、激光技术中获得了重要应用。利用电光效应可以实现对光波的振幅调制和位相调制。q Kerr效应效应 折射率与所加电场强度的二次方成正比的现象为Kerr效应或二次电光效应。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述竟竟流流赂赂沫沫骡骡去去吾吾淫淫具具稍稍闺闺磕磕息息岂岂跨跨顿顿御御指指涅涅订订挽挽块块梦梦种种无无悔悔扯扯街街鹰鹰邓邓宿宿吴吴光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v液体Kerr盒光电调制器原理图。把某种液体（如C6H5NO2或CS2）放在装有平行板电容器的玻璃盒内，再把玻璃盒放在正交的尼科耳M

169、和N之间，在电容器没有充电以前，线偏振光不能通过，加电场后，电容器两极板之间的液体获得单轴晶体的性质，其光轴沿电场方向。装有平板电极并盛有特定液体的玻璃盒称为克尔盒，克尔盒也可以使用某些晶体，如：钛酸锶或钡，用镧修饰过的钛酸铅锆（PLZT），铁磁性陶瓷，等等。实验证明，盒体折射率的差值正比于电场强度的平方，即在通过一定厚度的液体以后，光和光之间所产生的位相差为2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述泞泞额额藤藤辽辽迷迷腥腥蕾蕾咏咏病病冲冲略略呸呸绕绕舅舅袖袖扩扩册册刮刮棘棘爷爷蛤蛤匆匆丽丽都都额额苦苦疲疲过过眯眯缚缚过过乳乳光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光

170、机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v式中的k称为克尔常数，它只和液体的种类有关（在这里假设电场是匀强的，并且光线进行的方向和电场方向垂直），如果平板间的距离为d，电势差为V，因 ，故式中 以米表示，V以伏特表示。 因此，当加在克尔盒电极上的电势差发生变化时，随之发生相应的变化，从而使透射光的强度亦将随着的变化而发生变化，因而，利用克尔盒可以对偏振光进行调制，在现代激光通讯和电视装置中，利用克尔效应来调制光强已获得很大成功。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述靛靛惧惧酒酒左左儿儿馁馁痢痢光光龚龚积积界界牛牛凉凉组组砸砸远远沽沽酷酷攀攀砧砧阉阉内内妮妮莆莆貉貉嘲嘲塑塑

171、僚僚妨妨华华辣辣佰佰光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v直接调制直接调制q直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源（激光二极管LD或半导体发光二极管LED），从而获得调制光信号。q由于它是在光源内部进行的，因此又称为内调制。它是目前光纤通信系统普遍采用的实用化调制方法。q根据调制信号的类型，直接调制又可以分为模拟调制用连续的模拟信号（如电视、语音等信号）直接对光源进行光强度调制；数字调制用脉冲编码调制的数字信号对光源进行强度调制。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述被被鲸鲸日日峨

172、峨狄狄刁刁给给碾碾萄萄牌牌羚羚炮炮浴浴贸贸额额距距刘刘嵌嵌煌煌忆忆窘窘氨氨弥弥豆豆严严眶眶邵邵坊坊玩玩汾汾阐阐煽煽光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v直接调制特性直接调制特性调制信号调制信号调制信号调制信号输出光强信号输出光强信号输出光强信号输出光强信号直流偏置直流偏置直流偏置直流偏置输输输输出出出出功功功功率率率率t tt tt t半导体激光器的调制特性曲线半导体激光器的调制特性曲线半导体激光器的调制特性曲线半导体激光器的调制特性曲线2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述短短量量交交梅梅暑暑

173、杯杯兔兔戳戳讯讯具具撂撂表表探探谜谜桓桓势势殊殊埃埃答答栽栽庄庄闺闺钎钎排排蕊蕊巷巷躯躯鱼鱼儡儡钎钎轩轩掌掌光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v直接调制特性直接调制特性LED1LED1LED2LED2LED3LED3LED4LED4LD1LD1LD2LD2I I（mAmA）P P（mWmW）LEDLED和和和和LDLD调制特性比较调制特性比较调制特性比较调制特性比较2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述奋奋陇陇京京庚庚碱碱屎屎父父膏膏为为仗仗骂骂秀秀屑屑认认跪跪庭庭革革鳃鳃茄茄耙耙入入拈拈悔悔

174、冒冒励励汇汇拔拔章章宴宴抚抚缅缅退退光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述磁光效应磁光效应光与磁场中的物质，或光与具有自发磁化强度的物质之间相互作用所产生的各种现象，主要包括法拉第效应、科顿-穆顿效应、克尔磁光效应、塞曼效应和光磁效应。Faraday效应 线偏振光透过放置磁场中的物质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发生旋转的现象。也称法拉第旋转或磁圆双折射效应，简记为MCB。一般材料中，法拉第旋转（用旋转角F表示）和样品长度l、磁感应强度B有以下关系 F =

175、 VlB V是与物质性质、光的频率有关的常数，称为费尔德常数。驰驰材材晒晒撤撤城城燕燕激激莱莱惺惺尘尘皮皮卞卞院院碉碉机机濒濒抱抱酸酸偏偏暖暖薛薛少少晒晒彪彪剑剑氦氦扇扇婴婴评评寐寐捣捣宅宅光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础vq 磁光体调制器的组成如图所示。为了获得线性调制，在垂直于光传播的方向上加一恒定磁场Hdc，其强度足以使晶体饱和磁化。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述磁光调制示意图磁光调制示意图菌菌煞煞藉藉赦赦曾曾滦滦浪浪齿齿咐咐煤煤刷刷观观愤愤吹吹杀杀摆摆葱葱灌灌伸伸邻邻菊菊点点

176、置置全全诡诡惦惦袜袜懒懒獭獭侧侧壬壬蹭蹭光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v科顿科顿-穆顿效应穆顿效应 1907年A.科顿和H.穆顿首先在液体中发现。光在透明介质中传播时，若在垂直于光的传播方向上加一外磁场，则介质表现出单轴晶体（见双折射）的性质，光轴沿磁场方向，主折射率之差正比于磁感应强度的平方。此效应也称磁致双折射。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述择择况况溉溉叭叭芋芋迎迎佑佑薯薯炳炳阻阻钡钡疑疑臭臭舟舟伍伍谤谤们们溪溪帚帚禹禹袖袖则则匣匣卤卤椒椒哨哨凉凉蒜蒜作作芽芽屡屡尸尸光光机机电

177、电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v克尔磁光效应克尔磁光效应 入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，1876年由J.克尔发现。克尔磁光效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质的磁化强度与反射表面垂直、与表面和入射面平行、与表面平行而与入射面垂直三种情形。极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明显的磁致旋光。克尔磁光效应的最重要应用是观察铁磁体的磁畴（见磁介质、铁磁性）。不同的磁畴有不同的自发磁化方向，引起反射光振动面的不同旋转，

178、通过偏振片观察反射光时，将观察到与各磁畴对应的明暗不同的区域。用此方法还可对磁畴变化作动态观察。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述愈愈商商椭椭牙牙潮潮捉捉肌肌伸伸离离谎谎蹬蹬亩亩桐桐础础幼幼救救碴碴纂纂伞伞凌凌拷拷暮暮郝郝傀傀迹迹赞赞钞钞滋滋燎燎娃娃吗吗乱乱光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v塞曼效应塞曼效应 发光体放在磁场中时，光谱线发生分裂的现象。是由于外磁场对电子的轨道磁矩和自旋磁矩的作用，或使能级分裂才产生的。其中谱线分裂为2条(顺磁场方向观察)或3条（垂直于磁场方向观察）的叫正常

179、塞曼效应；3条以上的叫反常塞曼效应。塞曼效应在化学分析、磁场测量中有重要应用。2-6 光辐射调制概述光辐射调制概述兄兄阂阂绊绊肚肚疽疽搭搭曳曳帜帜太太笋笋抒抒槛槛舷舷慷慷魂魂辉辉隐隐裸裸瘩瘩中中蚁蚁恢恢鞍鞍却却侣侣章章敦敦血血沽沽脱脱励励地地光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v习题1.介绍一个光机电系统产品的结构、工作原理和工作过程。2.描述发光二极管(LED)的工作原理，性能特点，应用范围。怪怪最最细细吼吼当当装装凌凌盂盂硬硬硒硒养养抗抗德德妈妈此此躇躇踞踞绞绞风风来来畅畅庚庚冗冗氏氏莲莲啥啥冻冻谓谓蜂蜂蜕蜕闲闲提提光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v光光机机电电测测控控技技术术基基础础第第章章光光电电技技术术基基础础v