光学元器件分类

半导体功率器件分类

1958年美国通用电气（GE）公司研发出世界上第一个工业用普通晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。从此半导体功率器件的研制及应用得到了飞速发展。

半导体功率器件根据功能分，可以分为三类：不可控、半控型、全控型。

不可控功率器件

• 功率整流二极管是以半导体PN结为基础的,实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。

• 快恢复二极管采用外延型PiN结构，其反向恢复时间短（可低于50ns），正向压降也很低（0.9V左右）。

• 肖特基二极管是用金属（Ti、Ni等）代替了PN结中的P型半导体，为多子器件，具有更低的正向压降和更好的开关特性，反向恢复时间很短（10~40ns），有利于控制开关损耗，但耐压较低一般低于200V，且反向漏电较大对温度敏感。

• 符号及电性特征

半控型功率器件

• 晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称可控硅整流器，以前简称为可控硅；1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和控制极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

• 符号、结构及工作原理

• 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。

• 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。

• 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用。

• 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。或加一反向电压，并保持一段时间使其强迫关断。

全控型器件

超精密光学元器件制造装备与工艺

1、任务概述

超精密光学元器件制造装备与工艺的研究，目的就是为了给国家重大专项所建设的大型激光装置提供合格的大口径、高品质的光学元件，保证工程的圆满按期完成；通过项目的执行，有效推进相关领域的元件检测、脆性材料制造工艺、表面处理等关键技术的进步；通过对知识产权的拥有，来提升民族产业的技术水平和竞争力。 所谓的光学元件的超精密加工指的是加工精度达到亚微米或纳米精密的光学加工与制造，这相当于一根人的头发丝的1/20~1/100的精微尺度，如果在1m的天文望远镜主镜上达到这个加工精度，做一个同比例的比喻，相当于一公里长度的铁轨其长度误差只有0.5mm。以至于光学元件的超精密制造技术是一项技术难度非常大，且涉及新进加工、数控、仿真、精密计量等诸多方面的综合技术。

2、战略意义

在我国中长期科技发展规划中，与激光科学工程相关的国家重大专项涵盖了很多重要技术领域，这些领域与上海的2006-2020发展纲要是密切相关的。该专项的实施对于我国未来清洁能源、先进制造、光通讯、国防安全等领域的技术革新和长远发展具有重要的战略意义。

超精密光学元器件对这些大型激光装置来说，就如同砖、瓦、钢筋水泥对建筑高楼大厦一样重要。元器件的制造装备与工艺决定了元器件的性能和品质，直接影响装置最终的输出性能和输出状态。对于传统光学仪器，如显微镜和望远镜无限制的扩大了人们的视野，是人的眼睛得意“更远、更精、更大”，而光学元件器正是这些光学仪器的器官。因此上海在此时适时布局和规划有关超精密光学元器件的制造与工艺研究具有非常重要的战略意义。

3、国内外现状

无论国内还是国际对于超精密光学元器件制备与工艺技术的驱动均来自于军事、航天、天文及大型民用项目，在美国最大的激光装置是本世纪初刚刚建成的NIF“国家点火工程”其共有光路192路，其中高精度大口径光学元件达7000余片。在国际上类似的装置还有法国的

LMJ (Laser Mega Joule)装置。在中国最大的激光装置是建设中的神光III装置。受到大能量和高功率激光驱动装置方面的建设的驱动，各国在大尺寸光学元件的精密加工方面都开展了大量的投入和研究。其中具有代表性的是NIF装置驱动下美国光学加工的发展。据报道，NIF从1995年就开始了对激光材料加工技术技术的筹备和研究，整体工程包含的光学元件总量达到7360片，包括激光玻璃放大片、反射镜、腔镜、窗口、光栅和晶体，其中仅激光玻璃放大片为3072片。这些光学元件的技术指标要求都比常规光学元件的要求要高出许多，NIF的加工指标要求见下表

光学元器件分类

光学元器件是光学系统中的重要组成部分，广泛应用于光通信、光电子技术、光学传感器等领域。按照其功能和特性的不同，光学元器件可以分为几大类。

一、光源类

光源是光学系统中产生光的装置，常见的光源包括激光器、LED、激光二极管等。其中，激光器是一种将电能转化为光能的器件，具有高亮度、高单色性和方向性好的特点，广泛应用于光通信、材料加工、医疗美容等领域。LED作为一种半导体光源，具有体积小、寿命长、能耗低等优点，在照明、显示、信息传输等方面有着广泛的应用。

二、光学透镜类

光学透镜是光学系统中最常见的元器件之一，主要用于光线的聚焦和分散。根据透镜的形状和功能，可以分为凸透镜和凹透镜。凸透镜可以使光线会聚，常用于放大物体、成像等应用；凹透镜则可以使光线发散，常用于矫正近视眼镜、分散光线等应用。透镜在光学系统中起到了至关重要的作用，能够改变光线的传播方向和光线的特性，使其成为光学系统中不可或缺的元素。

三、光学滤波器类

光学滤波器是一种能够选择性地透过或反射特定波长的光的器件。根据其工作原理和结构特点，光学滤波器主要分为吸收滤光器、干涉滤光器和衍射滤光器。吸收滤光器通过选择性吸收特定波长的光来实现滤波效果，常用于光学系统中的滤光片、滤光镜等元件；干涉滤光器则是利用薄膜的干涉效应来实现滤光功能，广泛应用于光学仪器中的滤光器、分光镜等元件；衍射滤光器则是利用衍射原理实现滤光效果，常用于光学显微镜中的滤光镜、彩色滤光片等元件。

四、光学分束器类

光学分束器是一种能够将入射光线按照一定比例分割成多个光束的元器件。常见的光学分束器包括分光镜、棱镜和光栅等。分光镜是利用光的反射和折射原理，将入射光线分割成反射光和透射光的元件，常用于光学系统中的光路分割和信号检测等应用；棱镜是利用光的色散效应，将入射光线按照波长分割成不同的光束，常用于光谱仪、分光计等光学仪器中；光栅则是利用光的衍射效应，将入射光线按照一定的角度分割成多个光束，常用于激光干涉仪、光栅光谱仪等应用。

实验1 光学实验主要仪器、光路调整与技巧

引言

不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成，因此掌握一些常用的光学元器件的结构和性能，特点和使用方法，对安排试验光路系统时正确的选择光学元器件，正确的使用光学元器件有重要的作用

实验目的

掌握光学专业基本元件的功能；调整光路，主要包括共轴调节、调平行光和针孔滤波。

基本原理

(一)、光学实验仪器概述:

主要含：

激光光源，光学元件，观察屏或信息记录介质

1. 激光光源;

激光器即Laser(Light Amplification by stimulated emission of

radiation)，原意是利用受激辐射实现光的放大．然而实际上的激光器,一般不是放大器,而是振荡器,即利用受激辐射实现光的振荡,或产生相干光。

.

960年,梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器.现在被广泛用于各个行业

激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布

激光器的分类:

(1)气体激光器——He-Ne激光器,Ar离子激光器

(2)液体激光器——染料激光器

(3)固体激光器———半导体激光器,红宝石激光器

本套实验方案的选择的激光器是气体型He-Ne内腔式激光器,波长为632.8nm的红光，功率2mW。个别实验中还会用到白光点光源。

2、用于光学实验的元件一般包括：

防震平台、分束镜、扩束镜、准直镜、反射镜、成像透镜、傅立叶变换透镜、多自由度微调器、可变光栏、观察屏等部件。如果是全息实验还需要快门、干版激光器示意图（He－Ne激光） 标有安培表和电压表 架、自动曝光和显定影定时器、记录干版等。

（本实验方案中，扩束镜采用针孔空间滤波器，准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均采用双凸透镜）

⑴防震平台

光学实验需要一个稳定的工作平台。特别是对于全息图制作实验，由于是参考波和物光波干涉条纹的记录，如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化，就要影响干涉条纹的调制度。通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。