光器件基础知识
ProfileBasicparameters1、插入损耗：IL---InsertionLoss2、回波损耗：RL---Retur
nLossIL测量RL测量3、方向性：DIR---Directivity4、过盈损耗：EL---ExcessLoss
5、损耗一致性：ILUniformity:ILmax-ILmin
6、波长依存损耗：WDL:WavelengthDepende
ntLossPDL是光器件或系统在所有偏振状态下的最大传输差值。它是光设备在所有偏振状态下最大传输和最小传输的比率。
PDL定义如下：PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕其中Tmax和Tmin 分别表示测试器件（DUT）的最大传输和最小传
输。7、温度依存损耗TDL:TemperatureDependentLossTDL(25℃~85℃)=TDL(85℃)-TDL(25℃)TDL(25℃~-40℃)=TDL(-40℃)-
TDL(25℃)TDL(85℃~-40℃)=TDL
(-40℃)-TDL(85℃)3.Passivedevices End,Thanks!一个
完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展或性
能的提高，都是不可缺少的。虽然对各种器件的特性有不同的要求，但是普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命
长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。本节主要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。3.1连接器和
接头连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或
光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接器的一般性能。接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接，主要用于光纤
线路的构成，通常在工程现场实施。连接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。连接器有单纤(芯)连接器和多纤(芯
)连接器，其特性主要取决于结构设计、加工精度和所用材料。单纤连接器结构有许多种类型，其中精密套管结构设计合理、效果良好，适宜大规
模生产，因而得到很广泛的应用。表3.5光纤连接器一般性能图3.27示出精密套管结构的连接
器简图，包括用于对中的套管、带有微孔的插针和端面的形状(图中画出平面的端面)。光纤固定在插针的微孔内，两支带光纤的插针用套管对中
实现连接。要求光纤与微孔、插针与套管精密配合。对低插入损耗的连接器，要求两根光纤之间的横向偏移在1μm以内，轴线倾角小于0.
5°。普通的FC型连接器，光纤端面为平面。对于高反射损耗的连接器，要求光纤端面为球面或斜面，实现物理接触(PC)型。套管和插针
的材料一般可以用铜或不锈钢，但插针材料用ZrO2陶瓷最理想。ZrO2陶瓷机械性能好、耐磨，热膨胀系数和光纤相近，使连接器的寿命(插拔次数)和工作温度范围(插入损耗变化±0.1dB)大大改善。图3.27套管结构连接器简图
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤连接器。另一种多纤连接器
是把光纤固定在用硅晶片制成的精密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器配合高密度带状光缆，适用于接入网或局域网的连
接。对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平均损耗达0.05dB/个。3.3.2光耦合器耦合器的功能是把一个输
入的光信号分配给多个输
出，或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声耦合器大多与波长无关
，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。 1.耦合器类型图3.28示出常用耦合器
的类型，它们各具不同的功能和用途。T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器，见图3.28(a)，其功能是把一
根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。图3.28常用耦合器的类型这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器。星形耦合器这是一种n×m耦合器，见图3.28(b
)，其功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。
定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号从端1传输到端2，一部分由端3输出，端4无输出；光信号从端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可用作分路器，不能
用作合路器。波分复用器/解复用器(也称合波器/分波器)这是一种与波长有关的耦合器，见图3.28(d)。波分
复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配
给不同的接收机。2.基本结构耦合器的结构有许多种类型，其中比较实用和有发展前途的有光纤型、微器
件型和波导型，图3.29~图3.32示出这三种类型的有代表性器件的基本结构。图3.
29光纤型耦合器(a)定向耦合器；(b)8×8星形耦合器；(c)由12个2×2耦合器组成的8×8星形耦合器
光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型耦合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b)分别示出单模2×2定向耦合器和多模n×n 星形耦合器的结构。单模星形耦合器的端数受到一定限制，通常可以用2×2耦合器组成，图3.29(c)示出由12个单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。图3.29(a)所示
定向耦合器可以制成波分复用/解复用器。如图3.30，光纤a(直通臂)传输的输出光功率为Pa，光纤b(耦合臂)的输出光功率为Pb，根据耦合理论得到Pa=cos2(CλL)(3.28a)
Pb=sin2(CλL)图3.30光纤型波分解复用器原理式中，L为耦
合器有效作用长度，Cλ为取决于光纤参数和光波长的耦合系数。设特定波长为λ1和λ2，选择光纤参数，调整有效作用长度，使得当光纤a的输出Pa(λ1)最大时，光纤b的输出Pb(λ1)=0；当Pa(λ2)=0时，Pb(λ2)最大。对于λ1和λ2分别为
1.3μm和1.55μm的光纤型解复用器，可以做到附加损耗为0.5dB，波长隔离度大于20dB。微器件型用
自聚焦透镜和分光片(光部分透射，部分反射)、滤光片(一个波长的光透射，另一个波长的光反射)或光栅(不同波长的光有不同反射方向)等
微光学器件可以构成T型耦合器、定向耦合器和波分解复用器，如图3.31所示。图3.3
1微器件型耦合器(a)T形耦合器；(b)定向耦合器；(c)滤光式解复用器；(d)光栅式解复波导
型在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或
半圆形。图3.32示出波导型T型耦合器、定向耦合器和用滤光片作为波长选择元件的波分解复用器。图3.32
波导型藕合器3.3.3光隔离器与光环行器耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可以互
换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主要作用是只允许光波往一个方向上
传输，阻止光波往其他方向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入损耗
和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好，目前插入损耗的典型值约为1
dB，隔离度的典型值的大致范围为40~50dB。首先介绍一下光偏振(极化)的概念。单模光纤中传输的光的偏
振态(SOP：Stateof Polarization)是在垂直于光传输方向的平面上电场矢量的振动方向。在任何时刻，电场矢
量都可以分解为两个正交分量，这两个正交分量分别称为水平模和垂直模。隔离器工作原理如图3.34所示。这里假设入射
光只是垂直偏振光，第一个偏振器的透振方向也在垂直方向，因此输入光能够通过第一个偏振器。紧接第一个偏振器的是法拉弟旋转器，法拉弟旋
转器由旋光材料制成，能使光的偏振态旋转一定角度，例如45°，并且其旋转方向与光传播方向无关。图3.34隔离器的工作原理法拉弟旋转器后面跟着的是第二个偏振器，这个偏振器的透振方向在45°方向上，因此经过法拉弟旋转器旋转45°后的
光能够顺利地通过第二个偏振器，也就是说光信号从左到右通过这些器件(即正方向传输)是没有损耗的(插入损耗除外)。另一方面，假定在右边
存在某种反射(比如接头的反射)，反射光的偏振态也在45°方向上，当反射光通过法拉弟旋转器时再继续旋转45°，此时就变成了水平偏振光。水平偏振光不能通过左面偏振器(第一个偏振器)，于是就达到隔离效果。然而在实际应用中，入射光的偏振态(偏
振方向)是任意的，并且随时间变化，因此必须要求隔离器的工作
与入射光的偏振态无关，于是隔离器的结构就变复杂了。一种小型的与入射光的偏
振态无关的隔离器结构如图 3.35所示。IntroductionofopticaldevicesusedinCom
municationsystem1.Profile2.Introductionofbasicparameters3.
TOSA,ROSAandBOSA(Activedevices)4.Passivedevices通信
用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能独立表现出其外特性的器件就是无源器件。否则就称为
有源器件。有源器件包括光源、光检测器和光放大器，这些器件是光发射机、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一起决定着基本光纤传输系统的水平。光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、调制器、光开关和隔离器等，这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展和性能的提高都是不可缺少的。光放大器TOSA(1)在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴.(2)在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。(3)在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。ROSA
半导体电子元器件基本知识 四、光隔离器件 光耦合器又称光电耦合器，是由发光源和受光器两部分组成。发光源常用砷化镓红外发光二极管，发光源引出的管脚为输入端。常用的受光器有光敏三极管、光敏晶闸管和光敏集成电路等。受光器引出的管脚为输出端。光耦合器利用电---光----电两次转换的原理，通过光进行输入与输出之间的耦合。 光耦合器输入与输出之间具有很高的绝缘电阻，可以达到10的10次方欧姆，输入与输出间能承受2000V以上的耐压，信号单向传输而无反馈影响。具有抗干扰能力强、响应速度快、工作可靠等优点，因而用途广泛。如在：高压开关、信号隔离转换、电平匹配等电路中。 光隔离常用如图： 五、电容 有电解电容、瓷片电容、涤纶电容、纸介电容等。 利用电容的两端的电压不能突变的特性可以达到滤波和平滑电压的目的以及电路之间信号的耦合。电解电容是有极性的（有+、-之分）使用时注意极性和耐压。 电路原理图一般用C1、C2、C？等表示。 半导体二极管、三极管、场效应管是电路中最常用的半导体器件，PN结是构成各种半导体器件的重要基础。 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。具有热敏、光敏、掺杂特性；根据掺入的杂质不同，可分为：N型半导体、P型半导体。 PN结是采用特定的制造工艺，使一块半导体的两边分别形成P型半导体和N型半导体，它们交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性，即在P端加正电压，N端接负时PN结电阻很低，PN结处于导通状态，加反向电压时，PN结呈高阻状态，为截止,漏电流很小。 一、二极管 将PN结加上相应的电极引线和管壳就成为半导体二极管。 P结引出的电极称为阳极（正极），N结引出的电极称为阴极（负极），原理图中一般常用D1、D2、D？等表示。 二极管正向导通特性（死区电压）：硅管的死区电压大于0。5V，诸管大于0。1V。用数字式万用表的二极管档可直接测量出正极和负极。利用二极管的单向导电性可以组成整流电路。将交流电压变为单向脉动电压。 使用注意事项： 1、在整流电路中流过二极管的平均电流不能超过其最大整流电流； 2、在震荡电路或有电感的回路中注意其最高反向击穿电压的使用问题； 3、整流二极管不应直接串联（大电流时）或并联使用，串联使用时，每个二极管应并联一个均压电阻，其大小按100V（峰值）70K左右计算，并联使用时，每个二极管应串联10
一. CD光盘的结构 1.CD盘片的结构：由中心孔，夹持盘片区，记录盘片目录的导入区，记录音乐信号的信号区部分和记录了盘片内容已播放完毕的信息的导出区和边沿区. 2.从盘片的剖面看，盘面又分为三层，一层为透明衬底，一般用聚碳酸脂，它具有耐湿、耐热，良好的成型性能：中间层为反射层，用金属膜铝采用蒸镀方法形成；上面保护层一般由硬树脂制成，在保护层上印有商标等内容 3．CD盘上记录的音频信号变化是由1和0组成的数字信号，在反射层上记录的信迹是由0.5~0.6μm宽,0.13μm高,具有九种不同程度(0.83~3.1μm)的小凸起和间隔构成的,相邻两圈之间的距离为1.6μm单面最长放音时间改为74min左右 三、光盘的清洁 1．光盘机的清洁可用稍蘸中性洗涤剂的软布擦拭各部分，不要使用溶液；如：酒精，汽油来擦拭。 2．拿光盘时，为保持光盘清洁，拿光盘时要拿来住边缘，勿触摸表面，在播放前可用干净的软布，从光盘中央 朝外擦拭光盘。 四、CD机的组成 1． CD机的结构包括两面大部分；机械部分和电路部分，机械部分受系统控制电路和伺服电路的控制，主要是 实现以下功能：出入CD光盘；使CD光盘按恒线速旋转；通过聚焦和循迹线圈及进给电机使激光束准确对准CD光盘的轨迹。拾取信号；将装片机构状态（出或入）及光学装置的位置（处于导入区）信号传递给电路系统。由于机械部分的工作是由电路部分来控制的，所以结合电路部分一起分析，CD唱机的电路部分由光头装置，信号处理系统，伺服系统，控制显示系统和电源组成 2．激光头 激光头发射恒定的激光束到CD光盘上，并把CD光盘反射回来的激光束转换成电信号，激光束转换成的电信号不但含有表示音视频信息的射频（RF）信号，而且还包含反映激光头对信迹偏移程度的两个信号：循迹误差信号（TE信号）和聚焦误差信号（FE信号） 3．伺服系统 作用：使激光束在光盘的放音面上保持良好的聚焦，即垂直方向对准信迹。 循迹伺服作用：保证光盘旋转时，激光束在水平方向对信迹进行很好的跟踪。 进给伺服作用：利用进给电机移动激光头，与循迹伺服共同实现激光束水平方向跟踪扫描光盘的信迹，以使激光头准确读出数据。][ 主轴伺服是使主轴电机按恒线速度（CLV）旋转，从而保证激光头读出信息的速度保持恒定。 五、激光光源 激光光源采用半导体激光器进行调节。在半导体激光二极管两端施加一定电压时，半导体激光二极管可释放出适当能量的激光。激光二极管发射一束低功率红外激光，它的功率保持恒定，其大小与光电二极管表面接收到的激光量和外部的自动功率控制电压（APC）有关，而且通常可调。光电二极管（PD）的作用是把照射到其表面上的光的强弱转化成相应电信号的大小。PD把LD发射到它表面的光转换成电信号，当该信号幅度太大或太小时，可通过自动功率控制电路（APC）对LD的功率进行小范围的调节。 六、光学器件 1．衍射光栅的作用是把一束激光分裂成三束激光，中间的光束是主束，用于从光盘上拾取数据，并维持激光 束的聚焦，主束的聚焦，主束两旁的副激光束用于为循迹系统提供循迹信息。
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括〔光电导〕和〔光生伏特效应〕。 2、真空光电器件是一种基于〔外光电〕效应的器件，它包括〔光电管〕和〔光电倍增管〕。结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中 3、光电导器件是基于半导体材料的〔光电导〕效应制成的，最典型的光电导器件是〔光敏电阻〕。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为〔光电导〕，在零偏置条件下的工作模式为〔光生伏特模式〕。 5、变象管是一种能把各种〔不可见〕辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件〔CCD〕主要有两大类，一类是电荷耦合器件〔CCD〕，另一类是〔SSPD〕。CCD电荷转移通道主要有：一是SCCD〔外表沟道电荷耦合器件〕是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是BCCD称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体外表一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输 7、光电技术室〔光子技术〕和〔电子技术〕相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有〔粉末、薄膜和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极〔PEA〕和负电子亲合势光电阴极〔NEA〕，正电子亲和势材料光电阴极有哪些〔Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物〕。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为〔2DU〕型和〔2CU〕型两种。 11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为〔微光管〕。 12、光导纤维简称光纤，光纤有〔纤芯〕、〔包层〕及〔外套〕组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为〔相干〕和〔非相干〕光源。 14、光纤的色散有材料色散、〔波导色散〕和〔多模色散〕。 15、光纤面板按传像性能分为〔普通OFP〕、〔变放大率的锥形OFP〕和〔传递倒像的扭像器〕。 16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的〔集光〕能力，决定了能被传播的光束的半孔径角 17、真空光电器件是基于〔外光电〕效应的光电探测器，他的结构特点是有一个〔真空管〕，其他元件都置于〔真空管〕。
光器件基础知识 ProfileBasicparameters1、插入损耗：IL---InsertionLoss2、回波损耗：RL---Retur nLossIL测量RL测量3、方向性：DIR---Directivity4、过盈损耗：EL---ExcessLoss 5、损耗一致性：ILUniformity:ILmax-ILmin 6、波长依存损耗：WDL:WavelengthDepende ntLossPDL是光器件或系统在所有偏振状态下的最大传输差值。它是光设备在所有偏振状态下最大传输和最小传输的比率。 PDL定义如下：PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕其中Tmax和Tmin 分别表示测试器件（DUT）的最大传输和最小传 输。7、温度依存损耗TDL:TemperatureDependentLossTDL(25℃~85℃)=TDL(85℃)-TDL(25℃)TDL(25℃~-40℃)=TDL(-40℃)- TDL(25℃)TDL(85℃~-40℃)=TDL (-40℃)-TDL(85℃)3.Passivedevices End,Thanks!一个 完整的光纤通信系统，除光纤、光源和光检测器外，还需要许多其它光器件，特别是无源器件。这些器件对光纤通信系统的构成、功能的扩展或性 能的提高，都是不可缺少的。虽然对各种器件的特性有不同的要求，但是普遍要求插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命 长、体积小、价格便宜，许多器件还要求便于集成。本节主要介绍无源光器件的类型、原理和主要性能。3.1连接器和 接头连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件，主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或 光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接器的一般性能。接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定)连接，主要用于光纤
光纤光缆基础知识 1. 光纤的结构是怎么样的？ 光纤裸纤一般分为三层：纤芯、包层和涂覆层。 光纤的结构：光纤纤芯和包层是由不同折射率的玻璃组成，中心为高折射率玻璃纤芯(掺锗二氧化硅)，中间为低折射率硅玻璃包层(纯二氧化硅)。光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全发射（由于包层的折射率稍低于纤芯），从而可以在光纤中传播。涂覆层的主要作用是保护光纤不受外界的损伤，同时又增加光纤的柔韧性。正如前面所述，纤芯和包层都是玻璃材质，不能弯曲易碎，涂覆层的使用则起到保护并延长光纤寿命的作用。 2.光缆的组成 光纤由纯石英以特别的工艺拉丝成比头发还细中间有几介质的玻璃管，它的质地脆易断，因此需要外加一层保护层。光纤外层加上塑料保护套管及塑料外皮就成了光缆。 光缆包含光纤，光纤就是光缆内的玻璃纤维，广泛上来说光纤是光缆，都是一种传输介质。但严格意义上讲，两者是不相同的产品，光纤和光缆的区别：光纤是一种传输光束的细而柔软的媒质。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。所以光纤是光缆的核心部分，光纤经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。 3.光纤的工作波长？ 光是由它的波长来定义，在光纤通信中，使用的光是在红外区域
中的光，此处光的波长大于可见光。在光纤通信中，典型的波长是800到1600nm，其中最常用的波长是850nm、1310nm和1550nm。 在选择传输波长时，主要综合考虑光纤损耗和散射。目的是通过向最远的距离、以最小的光纤损耗来传输最多的数据。在传输中信号强度的损耗就是衰减。衰减度与波形的长度有关，波形越长，衰减越小。光纤中使用的光在850、1310、1550nm处的波长较长，故此光纤的衰减较小，这也导致较少的光纤损耗。并且这三个波长几乎具有零吸收，最为适合作为可用光源在光纤中传输。 4.最小色散波长和最小损耗波长 在目前商用光纤中，什么波长的光具有最小色散？什么波长的光具有具有最小损耗？1310nm波长的光具有最小色散，1550nm波长的光具有最小损耗。 5.什么是光纤的色散？ 光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致信号的畸变。 光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。信号不是单一模式会引起模式色散。单模光纤只传单一基模，所以只有材料色散和波导色散，没有模式色散。而多模光纤则存在模间色散。光纤的色散不仅影响光纤的传输容量，也限制了光纤通信系统的中继距离。
广州康大职业技术学院 《常用光电器件及应用》课程标准 一、基本信息 适用对象：应用电子技术专业学生 制定时间：2010年6月 学分：4 学时：70 课程代码： 所属系部：自动化系 制定人：吴闽 批准人：陶廷甫 二、课程的目标 1、专业能力目标 （1）掌握了解典型光电器件的原理和特点，相应的电路技术、应用。 （2）理解光度学中一些基本单位，掌握光电效应和各种光学现象。 （3）掌握常用光电子器件的特性、结构和使用范围，重点掌握光电二极管、光电池、PSD、CCD 等器件的特性参数和使用范围。 2、方法能力目标 （1）通过本课程的学习应使学生对光电器件的概念、原理、电路技术、特性参数和使用范围有比较全面、系统的认识。 （2）培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。 3、社会能力目标 （1）培养学生独立思考、分析问题、解决问题的能力。 （2）促进知识创新和拓展的能力。 （3）学习和掌握最新专业知识的能力。 三、整体教学设计思路 1、课程定位 光电器件及应用是将传统光学与现代微电子技术、计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，是获取光信息或者借助光来获取其它信息的重要手段。目前光电技术已渗透到许多学科，并得到迅猛发展。本课程着重从工程技术应用的角度出发，阐述光电效应和各种光学现象，介绍了常用
光源和光电探测器的结构、原理、重点叙述了光电二极管、光电池、PSD、CCD等器件的特性参数和使用范围。本课程的目的在于使学生了解典型光电器件的原理和特点，理解光度学中一些基本单位，掌握常用光电子器件的特性、结构和使用范围，为今后从事的工作打下基础。 2、课程开发思路 该课程以导体的光吸收、辐射复合和受激辐射为基础，熟悉半导体的光电效应、电致发光效应，掌握光电子器件的基本类型、结构、工作机理、电学特性、电学特性参数表征及其应用。为了使这门课程的教学达到预定的能力目标，在课程教学内容的选取上，从使用者的角度出发，坚持理论联系实际，以技术应用为主，实验与讲授课程同样重要，课程内容涉及光电材料的结构表征、特性测试、制备方法和相关器件的应用。通过该课程教学,可培养学生独立思考、分析问题、解决问题的能力,同时培养促进知识创新和拓展的能力. 四、教学内容
光电封装技术 光电封装技术是一种目前越来越被广泛应用的新技术，它的应用领域包括LED封装、激光器封装、太阳能电池封装等，它的出现极大地促进了光电子学领域的发展。本文将从介绍光电封装技术的基础知识、应用领域和研究现状入手，对光电封装技术进行一定的探究。 一、光电封装技术的基础知识 1.光电封装技术的定义 光电封装技术是将光电子元器件通过一定的工艺方法制成一定形状设备，以适应实际场合的需要。该技术实际上是一种综合性技术，其需要涉及到光学、材料科学、结构力学等学科。 2.光电封装技术的意义 (1)提高光电器件的稳定性和可靠性。 (2)改善光学效率。 (3)降低成本，提高生产效率。 (4)减小器件的尺寸和重量，便于集成。 3.光电封装技术的发展历程 (1)初期阶段：主要是手工操作，没有自动化、规模化生产设备的出现。
(2)中期阶段：出现了一些自动化、规模化生产设备，但还未形成成熟的工艺体系。 (3)现在阶段：出现了一系列高效、规模化的生产设备，并形成了成熟的工艺体系。 二、光电封装技术的应用领域 1.LED封装 LED作为一种节能环保、寿命长的光电子元器件，其应用一直受到各行业的青睐。而LED封装技术则是影响LED 质量和稳定性的重要因素之一，目前常用的封装方式有SMD、COB、MCOB等。 2.太阳能电池封装 太阳能电池的封装是保证太阳能电池组件长期稳定运行的重要因素。太阳能电池的封装材料有EVA、POE、TPE 等，不同的封装材料可以起到不同的防水、防潮、隔热等作用。 3.激光器封装 激光器作为一种强大的光电子元器件，其封装技术也显得尤为重要。激光器的封装方式不仅可以影响其输出功率、波长稳定性等，还会直接影响到其使用寿命和可靠性。 三、光电封装技术的研究现状 1.光电封装材料的研究
光器件基础知识 目录 一、光纤通信基础 (2) 1、光纤通信的概念 (2) 2、光纤通信的优点 (2) 二、光纤基础知识 (2) 1、光纤的结构 (2) 2、光纤的工作波长 (3) 3、光纤的分类 (3) 3.1按照光纤的模式分类 (3) 3.2按照光纤的材料分类 (3) 3.3按照光纤的折射率分类 (4) 4、光纤的尺寸 (4) 5、光纤接头类型 (5) 6、光功率的换算 (6) 7、光纤损耗 (6) 三、常用光器件介绍 (6) 3.1法兰盘 (6) 3.2光衰减器 (7) 3.3光模块 (8) 2、光模块的主要参数 (8) 3、光模块的种类 (9) 四、光器件的工程应用 (11) 1、单收光模块的使用 (11) 2、双纤双向模块的使用 (11) 3、长距离高灵敏度模块的使用 (11) 4、QSFP+ MPO模块的使用 (12) 5、万兆高速电缆的使用 (12) 六、光模块和光纤使用注意事项 (13) 七、光模块和光纤的故障排查方法 (14) 八、光功率计的使用 (14)
一、光纤通信基础 1、光纤通信的概念 所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。 2、光纤通信的优点 1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。 2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。 3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。 4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。 5）体积小、重量轻。原材料丰富、价格低廉。 二、光纤基础知识 1、光纤的结构 如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。 1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂 质，折射率较高，用来传送光。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化 硅，折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能
光学应用设计基础知识点 在当今科技发展日新月异的时代，光学应用在各个领域中起着至关 重要的作用。光学应用设计作为光学领域的一个重要分支，涵盖了很 多基础知识点。本文将围绕光学应用设计的基础知识点展开论述，以 帮助读者更好地了解和应用光学技术。 一、光的本质和传播 光学应用设计的基础离不开对光的本质和传播的认识。光作为一种 电磁波，具有波粒二象性，在传播过程中呈现出折射、反射、干涉、 衍射等现象。了解光的传播特性，对于光学应用设计非常重要。 二、光学元件与系统设计 1. 光学元件 光学元件是光学系统中不可或缺的组成部分，包括透镜、反射镜、 棱镜、光栅等。每种光学元件都具有不同的功能和特性，在设计中的 选择和应用需要根据具体需求进行合理的搭配和组合。 2. 光学系统 光学系统是由多个光学元件组成的整体，用于实现特定的光学功能。光学系统的设计需要考虑系统的光学参数、成像质量、光通量等因素，以实现预期的效果。在设计过程中，需合理选择不同元件的位置、角 度和相对位置，使其协同工作以获得最佳的光学性能。 三、成像光学系统设计
成像光学系统是光学应用设计中常见且重要的部分。在成像光学系统的设计中，需要考虑到像差的控制、光斑大小、清晰度等因素。 1. 像差的控制 像差是光学系统设计中需要解决的重要问题。常见的像差有球差、像散、色差等。通过合理的元件组合和调整，可以有效控制和减小像差，以保证成像质量的提高。 2. 光斑大小和清晰度 光斑大小和清晰度是成像光学系统设计中需要关注的指标。在设计中，需要根据应用需求确定合适的小孔径和焦距，以控制光斑大小和清晰度。 四、光学检测系统设计 光学检测系统在各个领域中都有广泛的应用。在光学检测系统设计中，需要考虑到灵敏度、分辨率、稳定性等因素。 1. 灵敏度 灵敏度是光学检测系统设计中需要考虑的一个重要指标。通过合理选择光源和光学元件，以及优化系统参数，可以提高系统的灵敏度，使其能够更好地检测到光信号的变化。 2. 分辨率
光电专业知识技能 光电技术是一门研究光与电相互转换的学科，涉及光电器件、光电传感、光电信息处理等方面的知识和技能。本文将从光电器件、光电传感和光电信息处理三个方面介绍光电专业的知识技能。 光电器件是光电技术的基础，它包括光电二极管、光电三极管、光电耦合器件等。光电二极管是一种能将光信号转换为电信号的器件，它具有快速响应、高灵敏度、低噪声等特点。光电三极管是一种能对光信号进行放大的器件，它可以将微弱的光信号放大为较大的电信号。光电耦合器件是一种能将光信号与电信号进行隔离的器件，它可以将输入端的光信号转换为输出端的电信号，同时实现电路的隔离。 光电传感是光电技术的应用领域之一，它利用光电器件对光信号进行检测和测量。光电传感器广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗仪器等领域。例如，光电开关是一种利用光电二极管或光电三极管对物体进行非接触式检测的传感器，它可以检测物体的存在、位置和运动状态。光电编码器是一种利用光电耦合器件对物体进行位置和速度测量的传感器，它可以实现高精度的位置和速度反馈。 光电信息处理是光电技术的另一个重要方面，它利用光电器件对光信号进行处理和分析。光电信息处理包括光电信号的放大、滤波、调制、解调等过程。光电放大器是一种能对微弱的光信号进行放大的器件，它可以提高光信号的信噪比和灵敏度。光电滤波器是一种
能对光信号进行频率选择的器件，它可以滤除不需要的频率成分，提高信号的质量。光电调制器和解调器是一种能对光信号进行调制和解调的器件，它可以实现光通信、光传感和光谱分析等应用。 在光电专业的学习中，不仅需要掌握光电器件的原理和性能，还需要具备实验设计和数据分析的能力。光电实验是光电专业的重要环节，通过设计和实现不同的光电实验，可以加深对光电器件和光电传感的理解。同时，对实验数据进行分析和处理，可以验证理论模型和算法的正确性，提高光电技术的应用能力。 总结起来，光电专业的知识技能包括光电器件、光电传感和光电信息处理。掌握这些知识技能，可以应用于光通信、光传感、光电显示等领域，推动光电技术的发展和应用。未来，随着光电技术的不断创新和进步，光电专业的知识技能也将不断更新和拓展，为光电行业的发展做出更多贡献。
光电材料的基础知识 光电材料是一类特殊的材料，能够将光能转化为电能或者将电能转化为光能。它们在光电器件中起着重要的作用，如太阳能电池、光电二极管、光电导、光阻等。本文将从光电材料的种类、性能以及应用等方面进行介绍。 光电材料可以分为两大类：光电转换材料和光电功能材料。光电转换材料主要用于将光能转化为电能或者将电能转化为光能。太阳能电池就是一种典型的光电转换材料，它能够将太阳光转化为电能。而光电功能材料则是指那些能够通过光来改变其电学、磁学、声学等性质的材料，如光电导、光电阻等。 光电材料的性能对于光电器件的性能起着至关重要的作用。光电材料的主要性能参数包括光电转换效率、光电导率、光电阻值等。光电转换效率是衡量光电材料将光能转化为电能的效率，通常用百分比表示；光电导率是指光电材料在光照条件下的导电性能，它与光电材料的载流子浓度和迁移率有关；光电阻值则是指光照条件下光电材料的电阻值，它与光电材料的电导率和材料尺寸有关。 光电材料在众多领域中有着广泛的应用。首先，光电材料在能源领域的应用十分重要。太阳能电池是利用光电材料将太阳光转化为电能的装置，它是清洁能源的重要组成部分。其次，光电材料在信息技术领域也有着广泛的应用。光电二极管是一种利用光电材料将光
能转化为电能的器件，它在通信、显示等领域中起着重要的作用。此外，光电材料还可以应用于光学器件、光纤通信、光储存等领域。 为了提高光电材料的性能，科学家们不断进行研究和探索。一方面，他们通过改变光电材料的组成和结构来改善其性能。例如，通过掺杂方法可以改变光电材料的导电性能，提高光电转换效率。另一方面，科学家们还通过制备新型的光电材料来实现性能的提升。例如，钙钛矿太阳能电池就是近年来兴起的一种新型光电材料，具有较高的光电转换效率。 光电材料作为一类特殊的材料，具有将光能转化为电能或者将电能转化为光能的能力。它们在各种光电器件中起着重要的作用。光电材料的种类繁多，其性能参数也各不相同。光电材料的应用范围广泛，涵盖了能源、信息技术等多个领域。为了提高光电材料的性能，科学家们通过改变其组成和结构，以及制备新型的光电材料来实现性能的提升。相信随着科学技术的进步，光电材料将在未来发展中发挥更加重要的作用。
光学平台设计基础知识点 光学平台是由光学元件、机械结构和电子控制系统组成的一种工具，用于支撑和操作光学器件和仪器。在光学系统中，光学平台的设计起 到至关重要的作用。本文将介绍光学平台设计的基础知识点，帮助读 者了解光学平台的组成元件和设计要素。 一、光学平台的组成 光学平台一般由以下几个组成部分构成： 1. 机械结构：光学平台的机械结构用于支撑和固定光学元件。常见 的机械结构包括平行四边形结构、直线导轨、滚珠丝杠等，用以提供 稳定的支撑和准确定位。 2. 光学元件：光学平台上的光学元件包括透镜、镜片、滤光片等。 这些元件用于调节和控制光学系统中的光束，具有重要的功能。 3. 电子控制系统：光学平台的电子控制系统用于控制和驱动光学平 台的运动。这一系统通常包括驱动器、传感器和控制软件，用于实现 平台的运动控制和精确定位。 二、光学平台的设计要素 光学平台的设计需要考虑多个要素，以保证平台的性能和稳定性。 下面介绍几个重要的设计要素：
1. 平台稳定性：光学平台的稳定性对于光学系统的性能至关重要。设计时需要考虑平台的结构强度、刚性和阻尼能力，以降低振动和位移，确保光路稳定。 2. 准确定位：光学平台的准确定位能力对于精密测量和调节至关重要。为了实现高精度定位，设计时需选用合适的导轨和驱动系统，并考虑传感器的应用以提供准确的反馈信息。 3. 镜面反射：在光学平台设计中，对于反射光的管理十分重要。通过采用合适的反射镜、对准和调整角度，能够有效调节光束的方向和路径。 4. 解耦设计：解耦是指将平台的不同自由度分离开来，使各个自由度的运动不会相互影响。通过解耦设计，可以降低光学平台的位姿耦合，提高平台的控制精度。 三、光学平台的应用领域 光学平台广泛应用于激光加工、光学测量、光学通信等领域。下面介绍几个常见的应用领域： 1. 激光加工：光学平台可用于激光切割、激光刻蚀等加工过程中的光学元件定位和对准，确保激光的精确照射和加工结果的准确性。 2. 光学测量：在光学测量中，光学平台可以提供稳定的支撑和精确定位，用于实现高精度的测量和定位。 3. 光学通信：光学平台在光学通信系统中的应用很多，用于调节光学器件的位置和角度，以确保光信号传输的稳定和准确。
光学设计基础知识点汇总 光学设计是光学工程领域中的重要组成部分，它关注光的传播、聚 焦和分析等过程，以满足特定的设计需求。本文将对光学设计的基础 知识点进行汇总，旨在帮助读者了解光学设计的基本原理和方法。 一、光的传播与折射 在光学设计中，光的传播和折射是非常重要的基础知识点。光的传 播遵循直线传播的原则，即光线在均匀介质中直线传播。当光线从一 种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。折射现象遵循斯涅尔 定律，即入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。 二、光的反射和镜面成像 反射是光学设计中另一个重要的基础知识点。根据菲涅尔反射定律，光线在平面镜上发生反射时，入射角等于反射角。基于反射原理，可 对镜面成像进行分析。当光线平行于主光轴入射到凸透镜或凹透镜上时，可利用薄透镜公式计算成像位置和成像大小。 三、透镜和光的成像 透镜是光学设计中常用的元件，它可以实现对光的聚焦和分散作用。根据透镜的形状，可分为凸透镜和凹透镜。凸透镜可以使光线向主光 轴聚焦，有收敛作用；凹透镜则使光线远离主光轴，具有发散作用。 通过透镜公式，我们可以计算出透镜的焦距、物距、像距和成像大小 等参数。
四、光的色散和光谱分析 光的色散是指光在不同介质中传播时，不同波长的光线受到的折射 程度不同，使得白光分解成不同颜色的现象。通过光谱分析，我们可 以获得物质的特征光谱，进而对物质进行分析和识别。光学设计中经 常利用色散现象实现对光的分析和处理。 五、光学元件的设计与优化 在光学设计中，为了满足特定的设计需求，需要设计和优化各种光 学元件。光学设计的目标是通过调整元件的形状、材料和参数等因素，使得光线能够达到预定的聚焦效果或光谱分析要求。常用的设计方法 包括几何光学方法、光线追迹法以及优化算法等。 光学设计是一门复杂而精密的学科，需要深入了解光学基础知识和 相应的数学物理知识。通过对光的传播、折射、反射、成像、色散等 方面的研究，可以不断提升光学设计的能力和水平。同时，结合实际 应用需求，有效运用光学元件，可以实现各种光学设备和系统的设计 与制造。 综上所述，本文对光学设计的基础知识点进行了汇总，包括光的传 播与折射、光的反射和镜面成像、透镜和光的成像、光的色散和光谱 分析以及光学元件的设计与优化等。通过对这些知识点的了解，读者 可以初步掌握光学设计的基本原理和方法，为进一步深入研究和应用 打下基础。
光学设计基础知识点梳理 导言 光学设计是一门涉及光线传播和控制的学科，广泛应用于光学仪器、机械加工、光通信等领域。在进行光学设计时，需要掌握一些基础知 识点，本文将对其中一些重要的知识点进行梳理和总结，以帮助读者 更好地理解和应用光学设计。 1. 光的本质和特性 光是由电磁波构成的，可以在媒质中传播，具有波动性和粒子性。 光波的频率和波长决定了它的颜色和能量。光的传播是遵循光线的直 线传播原理，在光学设计中需要考虑光的折射、反射等特性。 2. 光学元件 光学元件是用于控制光线传播的器件，常见的光学元件包括透镜、 棱镜、光栅等。透镜可以将光线聚焦或发散，而棱镜可以将光线偏折。光栅则用于分光和波长选择。 3. 光学系统 光学系统由多个光学元件组成，用于实现特定的光学功能。光学系 统设计时需要考虑光的传播路径、光路的参数和光学元件的特性。常 见的光学系统有显微镜、望远镜、相机等。 4. 光学设计软件
光学设计软件可以帮助工程师进行光学系统的设计和分析。这些软 件根据设计要求和光学元件的特性，自动计算光学系统的参数并生成 最优设计。常用的光学设计软件有Zemax、Code V等。 5. 畸变和像差 在光学系统中，畸变和像差是常见的光学问题。畸变是由于光的折 射和反射导致的像形变形，常见的畸变类型包括球差、散光和像散等。像差是指在成像过程中由于光学元件的设计和制造误差导致的像质量 下降。 6. 色散 色散是光学系统中的另一个重要问题，它是由于材料的不同折射率 随波长的变化而引起的。色散会导致不同波长的光线被透镜聚焦在不 同的焦点上，影响成像质量。在光学设计中，需要采取措施来减小色 散对成像的影响。 7. 光学材料 光学元件的材料选择对光学设计影响重大，常见的光学材料包括玻璃、塑料、晶体等。不同的材料具有不同的折射率、透过率和色散特性，工程师需要根据设计需求来选择合适的光学材料。 8. 光学薄膜 光学薄膜是一层具有特定折射率和透过率的材料，被应用于光学元 件的表面，用于改变光的传播特性。光学薄膜可以减少反射损失、增 加透过率和改善成像质量。
光学工程师手把手教你入门：从理论到实践2023年，随着科技的不断发展，光学工程师成为了一个备受关注的职业，越来越多的人开始向着这个领域进发。但是，要成为一名优秀的光学工程师，需要一定的理论基础和实践经验。本文将带你走进光学工程师的世界，手把手地教你入门，从理论到实践，让你更好地了解这个领域。 一、光学基础知识 在了解光学工程师的工作内容之前，我们需要先了解光学基础知识。光学是关于光和它们在空间中的传播、相互作用和变换的学科，涵盖了光的产生、传播、检测和应用的所有领域。光学是一门复杂而又有趣的学科，从物理学、化学、电学等领域吸取了很多知识，有机会自然科学的知识结构和方法论，是现代工程技术的基础。 光学基础知识中包括了光的基本性质、光线的传播和折射、反射、衍射和干涉等等，另外还包括了光源、光器件、光电子学、激光技术等等。这些知识是光学工程师日常工作的基础，因此，对于入门者来说，需要深入学习和研究这些知识。 二、光学工程师的工作内容 了解光学基础知识之后，我们来看看光学工程师的工作内容。光学工程师是一名研发工程师，主要从事光学仪器的开发和研制，包括研发光学镜头、激光器、光电器件等。其主要的工作内容包括： 1. 光学元器件的设计和制造 光学工程师需要进行光学元器件的设计和制造。光学元器件是光学系统中的基础单位，包括透镜、棱镜、反射镜、滤波器等等，这些
器件需要根据具体的需求进行设计和制造。在这个过程中，需要对光学原理进行深入了解，对光学系统的组成进行分析和研究。 2. 光学系统的建模和分析 光学工程师需要进行光学系统的建模和分析。光学系统是由多个光学元器件组成的，需要进行系统建模，进行光路分析、波前传播分析、偏振分析等等。这些分析可以帮助工程师确定系统的光学性能和参数，设计满足用户需求的光学系统。 3. 光学系统的调试和测试 光学工程师需要进行光学系统的调试和测试。调试是指对已经制造好的光学器件和光学系统进行进一步的调整和优化，以达到设计要求。测试是指对光学器件和光学系统进行实验和测试，以验证性能和参数是否符合设计要求。调试和测试可以有效地检验光学系统的性能和质量。 4. 光学技术的研究和开发 光学工程师需要进行光学技术的研究和开发。光学技术是光学领域中的研究和运用，包括激光技术、光学信息处理技术、光学信号处理技术等。光学技术的研究和开发可以有效地推动光学工程技术的发展，为实际应用提供优秀的技术支持。 三、入门光学工程师的准备工作 想要成为一名优秀的光学工程师，需要掌握光学基础知识和技能，同时还需要一定的实践经验。为了更好地迈出入门的第一步，入门者需要做好以下准备工作： 1. 学习光学基础知识
光电子学的基础知识解读 光电子学是研究光与电之间相互转换的物理学科，它是光学、电子学和信息学的交叉学科。从古代的光现象开始，人们对光的认识逐渐深入，科学家们不断地将光和电联系起来，逐步形成了光电子学这一学科。接下来，我将具体地介绍光电子学的基础知识。 光电效应 光电效应是光电子学中的一个基础概念，它是指当光照射到一些物质表面时，这些物质表面就会发射出一些电子。这些被发射出来的电子称为光电子，光电效应也被称为外光电效应。 光电效应是基于原子的能级结构理论解释。当光照射到物质表面时，如果光子的能量大于某些原子的内层电子的结合能，那么光子就能将这些电子从原子中释放出来。如果这些光电子被捕获在一个电场中，那么它们就能够形成电流，这个现象也就成为内光电效应。
光电效应在光电子学中有着广泛的应用，例如在激光器中，通 过使用光电效应可以将输入的电信号转换成输出的光信号。 光电倍增管 光电倍增管是一种基于光电效应工作的物理器件，其主要作用 是将光信号转换成电信号，进而增强电子信号的强度。 光电倍增管的基本结构是由一个玻璃管与两个头端组成。这个 管内部充满了一个真空环境，并且里面还有一个阳极和一个阴极。当光子进入玻璃管后，它们就会与管壁内的相机器反应，从而将 电子释放出来。这些电子被阳极和阴极之间的电场加速，从而形 成电子倍增效应，电信号也就随之增强。 光电倍增管广泛应用于科学研究、医学诊断和工业检测等领域，例如夜视仪、粒子探测器以及化学分析仪器，都有着光电倍增管 的应用。 光电子器件
光电子器件是指利用物质与光的相互作用，来实现电子信息输入、输出、处理等功能的器件。 最常用的光电子器件就是光敏器件，它是一种能够将光能转换成电能的器件。光敏器件主要包括光电二极管、光电晶体管、光电子发射器等等。这些器件在光电子学中得到了广泛的应用，并成为了通信、计算机、医疗电子设备、环境检测和安全监控等领域的重要组成部分。 总结 光电子学的基础知识主要涉及光电效应、光电倍增管和光电子器件等方面。这项学科在当今社会的发展中，得到了广泛的应用并发挥着重要的作用。未来随着技术的不断发展，光电子学将会有更为广阔的应用前景。
第一章 名称解释 1. 光通量 2 坎德拉 3. 照度 4 半导体中的非平衡载流子 5 绝对黑体 6 基尔霍夫定律 7 热噪声 8 产生-复合噪声 91／f 噪声 知识要点 半导体材料的光吸收效应 (1) 本征吸收 (2) 杂质吸收 2. 非平衡载流子浓度载流子复合过程一般有直接复合和间接复合两种。 物体的光谱发射率总等于其光谱吸收比。也就是强吸收体必然是强发射体。 维恩位移定律指出：当绝对黑体的温度增高时，单色辐出度的最大值向短波方向移动。 光电子发射过程可以归纳为以下三个步骤： (1) 物体吸收光子后体内的电子被激发到高能态； (2) 被激发电子向表面运动，在运动过程中因碰撞而损失部分能量； (3) 克服表面势垒逸出金属表面。 一般光电检测系统的噪声包括三种： (1) 光子噪声包括：信号辐射产生的噪声和背景辐射产生的噪声。 (2) 探测器噪声包括：热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声、1／f 噪声和温度噪声。 (3) 信号放大及处理电路噪声 在半导体器件中1／f 噪声与器件表面状态有关。多数器件的1/f 噪声在300Hz 以上时已衰减到很低水平，所以频率再高时可忽略不计。 在频率很低时；l／f 噪声起主导作用；当频率达到中间频率范围时，产生-复合噪声比较显著；当频率较高时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小了 光电探测器的合理选择 (1) 根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号，即探测器的动态范围。 (2) 探测器的光谱响应范围是否同待测光信号的相对光谱功率分布一致。即探测器和光源的光谱匹配。 (3) 对某种探测器，它能探测的极限功率或最小分辨率是多少—需要知道探测器的等
光学设计需要的知识点 光学设计是一门综合性的学科，涉及到光学现象、光学元件的设计 和制造等方面的知识。在进行光学设计时，我们需要掌握以下几个主 要的知识点： 一、光学基础知识 在进行光学设计之前，我们需要了解一些光学基础知识，包括光的 本质、光的传播方式、光与物质相互作用的基本原理等。这些知识将 对光学设计的理解和应用起到基础性的支撑作用。 二、光学元件的特性 光学元件是光学系统中的基本组成部分，因此我们需要了解各种光 学元件的特性和工作原理。比如，透镜的成像原理、棱镜的色散特性、镜面的反射规律等。这些知识将帮助我们选择合适的光学元件，并进 行光学系统的设计和优化。 三、光学系统的构建 光学系统是由多个光学元件组成的，它们之间的位置、形状和参数 的选择对于光学系统的性能影响很大。因此，在光学设计中，我们需 要了解光学系统的构建原理和常见的光学布局方式，例如正向布局、 倒向布局、成像系统布局等。同时，还需要熟悉光学系统中各个元件 之间的关联性和调节方法。 四、光学设计软件的应用
光学设计软件是进行光学设计的重要工具，它可以帮助我们进行光 学系统的仿真和优化。因此，我们需要掌握光学设计软件的基本操作 和使用技巧，了解如何利用软件对光学系统进行建模、计算和分析。 五、光学制造和测试技术 光学设计的最终目标是实际应用，因此我们还需要了解一些光学制 造和测试技术。比如，光学元件的加工工艺、光学表面的质量检测方法、光学系统的调试和测试等。这些知识将帮助我们更好地将光学设 计转化为实际的光学产品。 光学设计作为一个复杂而又有挑战性的领域，需要掌握的知识点众多。除了上述提到的知识点外，还有很多相关的知识和技术，如非线 性光学、光电子学、光学材料等。只有不断学习和深入理解这些知识，我们才能在光学设计中取得良好的成果。 总结起来，光学设计需要我们掌握光学基础知识、了解光学元件的 特性、掌握光学系统的构建方法、熟悉光学设计软件的应用以及了解 光学制造和测试技术。这些知识点的掌握将对我们进行光学设计和优 化提供有力的支持，提高光学系统的性能和质量。