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光电成像原理与应用实验指导书实验一线阵 CCD原理及驱动实验一、实验目的1、掌握本实验仪的基本操作和功能。
2、掌握用双踪影示波器观察二相线阵CCD 驱动脉冲的频次、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等的丈量方法。
3、经过对典型线阵CCD 驱动脉冲的时序和相位关系观察，掌握二相线阵CCD 的基本工作原理，特别是复位脉冲CCD 输出电路中的作用；转移脉冲与驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的过程。
二、实验前准备内容1、学习线阵CCD的基本工作原理（参照《图像传感器应用技术》教材），阅读双踪迹示波器的使用说明书。
2、学习TCD2252D线阵CCD基本工作原理与驱动波形图（参照附录）。
3、掌握双踪影示波器的基本操作方法，特别是它的同步、幅度、频次、时间与相位的丈量方法。
4、依据线阵相位关系，理解线阵CCD 的基本工作原理，观察转移脉冲CCD 的并行转移过程。
观察F1与SH 与 F1（ CR1）、 F2（ CR2 ）的F2 及 F1 与 CP、 SP、RS 间的相位关系，理解线阵CCD的串行传输过程和复位脉冲RS 的作用。
5、丈量CCD在不一样驱动频次的状况下的F1与F2、 F1、 RS 的周期与频次值，以及它的行周期（FC ）值。
三、实验所需仪器设施1、双踪影同步示波器（带宽50MHz 以上）一台。
2、彩色线阵CCD多功能实验仪YHLCCD －IV 一台。
四、实验内容及步骤1．实验预备（1）第一将示波器地线与实验仪上的地线连结优秀，并确认示波器和实验仪的电源插头均已插入沟通 220V 的电源插座上；（2）拿出双踪影同步示波器，将电源线插入沟通 220V 的电源插座上，测试笔（或称探头）分别接入测试输入端口；翻开示波器的电源开关，选择自动测试方式，调整显示屏上出现的扫描线处于便于察看的地点；（3）将示波器的两个测试笔分别接到示波器的标准输出信号输入端子长进行校准；（4）翻开YHLCCD－IV的电源开关，察看仪器面板显示窗口，数字闪耀表示仪器初始化，闪耀结束后显示为“000”字样，前两位数表示积分时间品位值，末位数表示 CCD 的驱动频次档位值。
内容简介光电信息技术以其极快的响应速度、极宽的频宽、极大的信息容量以及极高的信息效率和分辩率推动着现代信息技术的发展，从而使光电信息产业在市场的份额逐年增加。
在技术发达国家，与光电信息技术相关产业的产值已占国民经济总产值的一半以上，从业人员逐年增多，竞争也越来越强烈。
为适应形势的发展需求，不少高等学校相继增开设了光电信息类专业或院系，以改变光电信息类人才短缺的现实。
基于这样的形势，我司为满足所有学校新增光电信息专业的教学需求，在参考了《光电技术与实验》（北京理工大学出版）、《光电技术》（浙江大学出版）等教材后开发出本套适用于《光电技术》课程的实验仪器设备，来提高我国光电信息人才的实际应用能力。
本实验系统与理论紧密结合，注重实用，可作为测控技术与仪器、物理电子技术、仪器仪表、自动控制、精密仪器及办公自动化等专业本科生、研究生和有关科技人员课堂实验和研究。
因时间仓促，书中有不当之处，殷切希望广大老师给予批评指正！目录实验一 LD/LED的P-I-V特性曲线测试......................... - 4 -实验二光电探测原理实验 ................................... - 13 -光电探测原理实验仪说明 (13)实验指南 (15)实验（一）光照度测试实验 (15)实验（二）光敏电阻特性测试实验单元 (18)实验（三）光电二极管特性测试实验单元 (24)实验（四）光电三极管特性测试实验单元 (32)实验（五）光电池特性测试实验单元 (37)实验三光电探测器直流特性测试............................. - 44 -实验四光纤端面处理、耦合及熔接........................... - 48 -实验五光纤衰减系数的测试 ................................ - 54 -实验六光电倍增管特性参数的测试........................... - 58 -实验七 CCD原理及应用实验................................. - 63 -实验（一）CCD驱动测试实验.. (64)实验（二）CCD特性测试实验 (70)实验（三）CCD输出信号的二值化处理实验 (72)实验（四）线阵CCD的AD数据采集 (73)实验（五）线阵CCD软件二值化及物体宽度的测量 (75)实验八电光调制 .......................................... - 78 -实验九红外光电检测创新实验平台........................... - 84 -实验（一）主动式光电报警系统实验 (85)实验（二）被动式光电报警系统实验 (91)实验（三）锁相环实验 (93)实验（四）主动式光电报警系统电路搭建实验 (96)实验（五）被动式光电报警系统电路搭建实验 (102)实验（六）锁相环电路搭建实验 (105)实验十光电定向实验 ...................................... - 108 -实验十一偏振光原理及应用实验............................. - 119 -实验（一）偏振光的产生与鉴别.. (120)实验（二）椭圆偏振光和圆偏振光 (123)实验（三）测量布儒斯特角 (128)光电技术原理 ......................................... - 130 -ZY-YSLD3125型LD激光二极管. (131)ZY-YSLED3215型LED发光二极管 (133)ZY-LDT-5412型LD/LED温控器 (135)ZY-GY-7A型亮度可调卤素灯 (136)ZY-WDX型棱镜单色仪 (137)ZY-WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪 (147)ZY-CJQ型积分球 (148)ZY-AV33012型光纤切割刀 (150)ZY-AV6491E型光纤熔接机 (153)ZY-CFS-2型光纤剥皮钳 (157)ZY-AD/B-FC型裸纤转接器 (158)ZY-GT111/112型四象限光电探测器 (159)ZY606型LD/LED电流源 (160)ZY-931A型光电倍增管 (163)ZY12208C型电光调制器 (165)实验一 LD/LED 的P-I-V 特性曲线测试一、实验目的1、通过测量LD 半导体激光器阈值电流、LED 发光二极管和LD 半导体激光器的输出功率－电流（P-I ）特性曲线和电压－电流（V-I ）特性曲线，计算阈值电流（Ith ）和外微分量子效率，从而对LED 发光二极管和LD 半导体激光器工作特性有个基本了解。
光电技术实验指南上实验课前务必仔细阅读本实验讲义CSY —2000G 实验指南2目录前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯错误！未定义书签。
目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3第一章产品说明书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4第二章实验指南⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6实验一光电基础知识实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5实验二光敏电阻实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11实验三光敏二极管的特性实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15实验四光敏三极管特性实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 19实验五光开关实验（透射式）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 23实验六红外线光电开关⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 25实验七光电池实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯258实验八热释电红外传感器实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 30实验九光源及光调制解调实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 33实验十PSD 位置传感器实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 36CSY —2000G 实验指南3第一章 CSY2000G光电传感器实验仪说明CSY2000G光电传感器实验仪主要有主机箱、传感器装置、实验模板、实验桌四大部分组成（一）主机箱：供电电源 AC220V，50HZ。
额定功率 200W。
1、有实验所需的电源、压力源0-12V 连续可调直流稳压电源。
0-5V 连续可调直流稳压电源。
±15V、+12V、+5V 稳压电源。
2、显示压力源：气压量程 4-20KPa（通过调节玻璃转子流量计、旋钮、气压输出大小可调）电流表：DC20μA-20mA(量程三档切换)电压表：DC200mV-20V（量程三档切换)光功率计：1999mW光照度计：1999Lx频率/转速表：f： 0-9999Hz、 n：0-9999 r/min计时器（秒表）：9999S气压表:4-40 KPa3、温控仪：PID 位式调节仪：0-2000C（二）传感器装置光学传感器由底座，升降支架、遮光筒、滑轨等组成，可卸式活动安装各种光电器件探头，光源等。
实验一简单光控电路的设计及光电传感器技术参数的测定(设计性实验)[实验目的]1.掌握常规光功率计，光电探测器等光电仪器的使用。
2.了解光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光耦的光电特性。
3.掌握简单的光电控制电路的设计。
[实验原理]光敏电阻：是一种当光照射到材料表面上被吸收后，在其中激发载流子，使材料导电性能发生变化的内光电效应器件，受光照后其阻值会减少。
光敏二极管：是一种光生伏特器件，用高阻P型硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。
N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）较宽，所以保证了大部分光子入射到耗层内。
光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压V BB的作用下，空穴流向正极，形成了二极管的反向电流即光电流。
光电流通过外加负载电阻后产生电压信号输出，在使用时一般加反向偏置，可以当光控开关管来使用。
光敏三极管：是一种光生伏特器件，用高阻P性硅作为基片，然后在基片表面进行掺杂形成PN结。
N区扩散得很浅为1um左右，而空间电荷区（即耗尽层）较宽，所以保证了大部分光子入射到耗层内。
光子入射到耗层内被吸收而激发电子-空穴对，电子-空穴对在外加反向偏压V CB的作用下，空穴流向正极，形成了三极管的反向电流即光电流。
光电流通过外加负载电阻后产生电压信号输出，可以当光控开关管来使用。
光电耦合器：常用的三极管型光电耦合器原理图如图1.1所示，当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。
对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。
图1.1 三极管型光电耦合器原理图[实验仪器及配件]光敏电阻、面包板、光电二极管、光电三极管、普通电阻、发光二极管、普通三极管、开关、直流稳压电源、万用表、光功率计、光探头、光源、导线。
实验一面阵CCD尺寸测量实验一、实验目的①用面阵CCD摄像头与图像数据采集系统测量实际物体外形尺寸是CCD最广泛应用的领域，在尺寸测量应用中存在着许多实际问题。
如何将这些实际问题分解成一个个的分立问题是学习和掌握该方法的关键。
本实验采用标准几何图形代替实际被测物，可以将一些不必要的问题排除在外，突出主要问题；②通过对标准图形的点、线、面的测量过程掌握应用面阵CCD进行尺寸测量的基本方法；③通过对标准图形的点、线、面的测量过程掌握应用面阵CCD进行尺寸测量，掌握测量范围、精度和测量时间等问题。
二、实验准备内容复习矩形、圆、三角形等典型几何图形的点、线、面的基本计算公式。
三、实验所需仪器设备①带有USB2.0输入端口的计算机；②MXY6001彩色面阵CCD多功能实验仪一台。
四、实验内容及步骤1、开机过程①将被测的标准图片实心圆安装在“被测物夹持架”上，将USB接口线正确连接到计算机上；②将外置面阵CCD摄像机的镜头盖打开；③打开实验仪的电源开关；④将视频切换按钮按下，切换指示灯点亮表明采集外置CCD摄像机的图像信号；⑤运行“面阵CCD尺寸测量实验”程序；⑥点击“连续”按钮，将显示外置摄像头所采集到的图像，如图1.1，调整CCD摄像头与测量图片的相对位置使计算机显示的图像尽量清晰，在图像上移动鼠标，则软件右上方的“鼠标当前位置及灰度”区域的文本框将显示图像当前位置点及灰度值。
图1.1尺寸测量界面2、关于点数据的测量单击“停止”按钮，然后在图像上移动鼠标，观察实心圆的灰度值和背景灰度值，选择合适的阈值（介于背景灰度和实心圆灰度之间，稍大于实心圆的灰度值），并设置待测的行和列，点击如图1.1所示的“计算”按钮，将在“测量结果”区域显示计算的水平尺寸（待测行的尺寸）和垂直尺寸（待测列的尺寸）。
3、比例系数的计算如果已知圆的直径和对应的像元个数，那么就可以在“比例系数”区域的两个文本框输入对应的值，然后点击“计算”比例系数，就可以计算当前物像关系下的比例系数，然后再单击“计算”尺寸按钮就可以计算出被测物的实际尺寸。
实验一 光敏电阻特性测量实验一、实验目的了解光敏电阻的工作原理和使用方法；掌握光强与光敏电阻电流值关系测试方法；掌握光敏电阻的光电特性及其测试方法；掌握光敏电阻的伏安特性及其测试方法；掌握光敏电阻的光谱响应特性及其测试方法；掌握光敏电阻的时间响应特性及其测试方法。
二、实验原理光敏电阻在黑暗的室温条件下，由于热激发产生的载流子使它具有一定的电导，该电导称为热电导，其倒数为热电阻，一般的暗电导值都很小（或暗电阻值都很大）。
当有光照射在光敏电阻上时，电导将变大，这时的电导称为光电导。
电导随光照量变化越大的光敏电阻，其灵敏度越高，这个特性就称为光敏电阻的光电特性。
光敏电阻在弱辐射和强辐射作用下表现出不同的光电特性（线性和非线性），实际上，它的光电特性可用在“恒定电压”下流过光敏电阻的电流I P 与作用到光敏电阻上的光照度E 的关系曲线来描述，不同材料的光照特性不同，绝大多数光敏电阻的光照特性是线性的。
光敏电阻的本质是电阻，因此它具有与普通电阻相似的伏安特性。
在一定的光照下，加到光敏电阻两端的电压与流过光敏电阻的亮电流之间的关系成为光敏电阻的伏安特性。
三、主要实验设备光电技术综合实验平台，特性测试实验模块，光源特性测试模块，连接导线。
四、实验内容组装好光源、遮光筒和光探结构件，打开台体电源，调节照度计“调零”旋钮，至照度计显示为“000.0”为止。
按图一连接实验电路。
图1 光敏电阻伏安特性测试实验电路E改变照度，将实验数据计入下表：按“照度加”，调节使光照为200Lx、300Lx、400Lx、500Lx、600Lx，记录同一光照不同电压下对应的电流值，计入下表：五、实验总结1.根据实验数据总结光敏电阻伏安特性；2.根据实验数据总结光敏电阻光谱响应特性；3.根据实验数据总结光敏电阻时间响应特性；六、预习及思考1.预习光敏电阻原理及特性相关知识；2.思考影响光敏电阻光电特性线性的原因。
实验二硅光电池特性实验一、实验目的了解光电池的工作原理、使用方法和应用；掌握光电池的光照特性及其测试方法；掌握光电池的伏安特性及其测试方法；掌握光电池的光谱响应特性及其测试方法；掌握光电池的时间响应特性及其测试方法。
目录实验仪说明 (2)实验一、光控开关设计实验 (3)实验二、光照度计设计实验 (5)实验三、光电报警设计实验 (8)实验四、红外遥控设计实验 (13)实验五、PSD位移测试设计实验 (21)实验六、热释电报警器设计实验 (24)实验七、光电转速计设计实验 (27)实验八、光电测距设计实验 (30)实验九、太阳能充电器设计实验 (33)实验十、颜色识别系统设计实验 (38)实验十一、光电开关里程表设计实验 (44)实验仪说明一、产品介绍：光电技术是光学、电子学和计算机科学知识的高度集中，是跨学科的边缘技术。
光电技术广泛应用于工农业和家庭生活等各领域。
在这些领域中，几乎都涉及将光辐射信息转换为电信息的问题，即光辐射的检测问题。
因此光电检测技术是光电技术的核心和重要组成部分。
光电检测具有非接触、实时和高精度等特点，其技术得到迅速发展。
光电探测器可将一定的光辐射转换为电信号，然后经过信号处理，去实现某种目的。
它是光电系统的核心组成部分，其性能直接影响着光电系统的性能。
GCGDCX-B型光电技术创新实训平台针对光电器件应用设计而开发，提供多种（可选）光电器件的应用模块、设计模块、以及设计中所需要的电子元器件，并配备有各种电源接口。
学生根据所提供的实验模块进行设计，或根据所提供的实验模块进行二次开发，提高学生动手动脑能力及创新意识。
二、系统组成：整个系统分4部分：1、主机箱：主机箱主要为各设计模块提供电源供给以及模块固定。
一个主机箱可以安放六个设计模块。
2、实验模块：通过各实验模块完成各应用实验。
3、设计性实验物料：二次开发实验用。
4、导轨结构件组件：固定各种光电器件用。
实验一、光控开关设计实验一、实验目的1、了解和掌握光敏电阻光控开关应用原理2、了解和掌握光控开关电路原理二、实验容1、光敏电阻光控开关实验2、设计性实验三、实验仪器1、光电创新实验仪主机箱2、光控开关实验模块3、连接线4、万用表四、实验原理1、光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光电技术与应用作业指导书第1章光电技术概述 (3)1.1 光电技术基本概念 (3)1.2 光电技术发展历程与趋势 (3)1.3 光电技术的主要应用领域 (3)第2章光的传播与变换 (4)2.1 光的波动性描述 (4)2.2 光的传播方程 (4)2.3 光的变换技术 (4)第3章光电探测器 (5)3.1 光电探测器原理 (5)3.2 常见光电探测器 (5)3.3 光电探测器的功能评价 (5)第4章光电发射器件 (6)4.1 光电发射原理 (6)4.2 常见光电发射器件 (6)4.2.1 光电管 (6)4.2.2 光电倍增管 (6)4.2.3 太阳能电池 (7)4.3 光电发射器件的应用 (7)4.3.1 光通信 (7)4.3.2 光电检测 (7)4.3.3 太阳能利用 (7)4.3.4 其他应用 (7)第5章光电显示技术 (7)5.1 光电显示原理 (7)5.1.1 发光原理 (7)5.1.2 液晶显示原理 (8)5.2 常见光电显示器件 (8)5.2.1 LED显示屏 (8)5.2.2 液晶显示屏（LCD） (8)5.2.3 有机发光二极管显示屏（OLED） (8)5.2.4 等离子显示屏（PDP） (8)5.3 光电显示技术的发展趋势 (8)第6章光通信技术 (9)6.1 光通信原理 (9)6.1.1 光通信概述 (9)6.1.2 光的传播特性 (9)6.1.3 光的调制与解调 (9)6.2 光纤通信系统 (9)6.2.1 光纤概述 (9)6.2.2 光纤的种类与特性 (9)6.3 光通信网络技术 (10)6.3.1 波分复用技术 (10)6.3.2 光开关与光交换技术 (10)6.3.3 光网络的结构与拓扑 (10)6.3.4 光通信网络的管理与控制 (10)第7章光电测量技术 (10)7.1 光电测量原理 (10)7.2 常见光电测量方法 (10)7.2.1 光电效应法 (10)7.2.2 光谱分析法 (11)7.2.3 干涉法 (11)7.3 光电测量系统的功能评价 (11)7.3.1 灵敏度 (11)7.3.2 精确度 (11)7.3.3 稳定度 (11)7.3.4 响应速度 (11)7.3.5 抗干扰能力 (12)第8章光电成像技术 (12)8.1 光电成像原理 (12)8.1.1 光电器件的感光原理 (12)8.1.2 光电转换原理 (12)8.1.3 信号输出原理 (12)8.2 光电成像器件 (12)8.2.1 光电传感器 (13)8.2.2 成像器件 (13)8.2.3 光电探测器 (13)8.3 光电成像系统的应用 (13)8.3.1 工业检测 (13)8.3.2 医疗影像 (13)8.3.3 安全监控 (13)8.3.4 航天遥感 (13)8.3.5 通信与显示 (13)8.3.6 其他应用 (14)第9章光电传感器技术 (14)9.1 光电传感器原理 (14)9.2 常见光电传感器 (14)9.3 光电传感器在自动化领域的应用 (14)第10章光电技术的创新与发展 (15)10.1 光电技术新兴领域 (15)10.1.1 光量子计算 (15)10.1.2 光电传感器 (15)10.1.3 光通信技术 (15)10.1.4 光电显示技术 (16)10.2.1 集成化和微型化 (16)10.2.2 绿色环保 (16)10.2.3 跨学科融合 (16)10.3 光电技术在我国的应用前景与挑战 (16)10.3.1 应用前景 (16)10.3.2 挑战 (16)第1章光电技术概述1.1 光电技术基本概念光电技术是指将光与电相结合，通过对光的产生、传输、调制、检测和转换等过程的研究与应用，实现信息获取、处理和传输的技术。
光电技术实验指导书第一章CSY-998G光电传感器实验仪说明CSY-998G光电传感器实验仪主要有主机、传感器与器件、光源等部分组成一、主机：由大面板、小面板和顶板。
供电电源AC220V，50Hz。
额定功率200W。
1、大面板：各类实验电路2、小面板：1）各种直流稳压电源和恒流源。
0~15V连续可调直流稳压电源。
0~5V连续可调直流稳压电源。
±15V、+5V稳压电源。
AC12V 交流电源0~20mA连续可调恒流源2）显示表：电流表：DC20μA、200μA、20mA 、200mA(量程四档切换)电压表：DC200mV、2V、20V（量程三档切换）光照度计：1-1999Lx3、顶板顶板：由安装架、支架、滑轨等组成。
二、传感器与器件光敏电阻（CdS光敏电阻、额定功率：100mW、暗阻≥1MΩ、t r 20ms、t f 30ms、λp：580nm）光敏二极管（Vr：20v、I D＜0.1μA、I L：50μA、t r t f：10ns λp：880nm）光敏三极管（V CEO：50v、I D＜0.1μA、I L：5mA、t r t f：15ns λp：880nm)硅光电池（V OC：300mv、I D＜1×10-8μA、I SC：5μA、λ：300-1000nm、λp：880nm)反射式光耦（输入：I FM=20mA、V R=5V、V F=1.3V 输出：V CEO=30V、I CEO=0.1μA、V CES=0.4V=5、t r t f：5us）传输特性：C TR（%）红外热释电探头光照度计探头Y型光纤PSD位置传感器普通白炽灯普通发光二极管红外发射二极管（V R：5V、V F：1.4V、I R：10uA、P O：2mw）半导体激光器（波长：635um、功率1-3mw）三、实验仪器尺寸实验仪器台尺寸为：520×400×350（mm）。
第二章实验指导实验一光电基础知识实验一、实验目的通过实验使学生对光源，光源分光原理、光的不同波长等基本概念有具体认识。
二、基本原理本实验中备有普通光源和激光光源。
普通光源（白炽灯）光谱为连续光谱( 白炽灯的另一个特性是做灯丝的钨有正阻特性，工作时的热电阻远大于冷态时的电阻，在灯的启动瞬时有较大的2．松开图1－1中光源或三棱镜的升降固定螺钉，调节高度使光束对准三棱镜，转动三棱镜座使三棱镜毛面在后面，二个工作面（光面）的棱在前面。
然后调节涡杆角度使折射的投射面（狭缝端盖）上出现清晰的光谱。
如果光谱不清晰可轻微旋转光源罩（灯丝方向）和松开升降杆固定螺钉转动一个角度（光束方向）使光束对准三棱镜的工作面﹙要点:光束对准棱镜工作面﹑灯丝方向﹚。
3、关闭主机总电源开关。
将图1-1中的普通光源取下，换上半导体激光源（旋下前端盖小孔），将激光源与主机激光电源相应连接﹙注意颜色－极性﹚。
打开主机总电源开关，根据步骤2调节观察投射面现象（单色性）。
五、思考题1．解释实验现象。
2．半导体激光器的特性有哪些？半导体激光器的发散角一般为5º～10º,你如何利用实验装置和直尺完成最简易的发散角测量实验方法。
实验二 光敏电阻实验一、 实验目的：了解光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性。
二、 基本原理：在光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电导率的变化，这种现象称为光电导效应。
光电导效应是半导体材料的一种体效应。
光照愈强，器件自身的电阻愈小。
基于这种效应的光电器件称光敏电阻。
光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强、波长和外加电压有关。
三、 需用器件与单元：主机、安装架、发光二极管光源、光敏电阻探头、光照度计及探头、分光装置。
四、 实验步骤：1、亮电阻和暗电阻测量（1）图2-1是光敏电阻实验原理图（2）按图2-2光照度实验安装接线。
将照度计探头与主机小面板上照度计显示表Vi 口相连接。
将图2-2中的光敏元件的探头换成照度计探头。
打开主机电源，然后，顺时针慢慢调节0～20mA 可调电流源旋钮，使照度计显示为100Lx 。
（3）撤下照度计探头，换上光敏电阻探头及电路（图2－2）。
顺时针慢慢调节0～5V 可调电源，使电压表显示5V （如调不到5V 则Vcc 改接0－15V 可调电压源）。
（4）在光敏电阻与光源之间用遮光筒连接，10秒钟后，读取电压表（量程为20V 档）和电流表（量程为20mA 档）的值分别为亮电压U 亮和亮电流I 亮。
（5）将0～20mA 可调电流源的调节旋钮逆时针方向慢慢旋到底，10秒钟后，读取电压表（量程为20V 档）和电流表（量程为20µA 档）的值分别为暗电压U 暗和暗电流I 暗。
（6）根据以下公式，计算亮阻和暗阻R 亮=U 亮 / I 亮 ； R 暗=U 暗 / I 暗（7）光敏电阻在不同的照度下有不同的亮阻和暗阻；在不同的工作电压下有不同的亮阻和暗阻。
如有兴趣可重复以上实验步骤做实验。
2、光照特性测量当光敏电阻的工作电压（Vcc ）为+5V 时，光敏电阻的光电流随光照强度变化而变化，它们之间的关系是非线性的。
改变光源电流大小可得到不同的光照度值(实验方法同以上实验，照度计探头和光敏电阻探头交替使用)，测得数据填入表2—1，并作出光电流与光照度I-Lx 曲线图。
表2—13、伏安特性测量在一定的光照强度下，光敏电阻的光电流随外加电压的变化而变化，实验时，在给定光照强度为50Lx 、100Lx 、150Lx 时，图2－2改变光敏电阻的工作电压值∆U ＝0.5v （由电压表监测），测得不同光照度下流过光敏电阻的电流值,将数据填入表2-2，并作不同照度下的三条伏安特性曲线。
表2-2I (mA) 光照度（Lx ）图2—3光敏电阻光照特性实验曲线I(mA)VCC图2-4光敏电阻伏安特性4 、光谱特性测量光敏电阻对不同波长的光，接收的光灵敏度是不一样的，这就是光敏电阻的光谱特性。
实验时安装接线同图1-1（Vcc接主机5V电压源），光敏电阻前端盖换成狭缝端盖，旋动涡杆，观察对应各种颜色的光透过狭缝时的电流值并记录数据填入下表2－3。
表2-3思考题：为什么测光敏电阻亮阻和暗阻要经过10秒钟后读数，这是光敏电阻的缺点，只能应用于什么状态？实验三光敏二极管的特性实验一、实验目的：了解光敏二极管工作原理及光生伏特效应。
二、基本原理：当入射光子在本征半导体的p-n结及其附近产生电子—空穴对时，光生载流子受势垒区电场作用，电子漂移到n区，空穴漂移到p区。
电子和空穴分别在n区和p区积累，两端便产生电动势，这称为光生伏特效应，简称光伏效应。
光敏二极管基于这一原理。
如果在外电路中把p-n 短接，就产生反向的短路电流，光照时反向电流会增加，并且光电流和照度成线性关系。
三、需用器件与单元：主机、安装架、光敏二极管探头、光源、光照度计及探头、分光装置。
四、实验步骤：1、光照特性的测试根据图2-2安装接线（注意接线孔的颜色相对应），测量光敏二极管的暗电流和亮电流。
（1）暗电流测试：打开主机电源，将主机中的0～5V可调稳压电源的调节旋钮顺时针方向慢慢旋到底（5V），将0～20mA可调电流源的调节旋钮逆时针方向慢慢旋到底，读取主机上电流表（20µA档）的值即为光敏二极管的暗电流。
暗电流基本为0µA，一般光敏二极管小于0.1µA，暗电流越小越好。
（2）光电流测试：a.关闭主机总电源，撤下光敏二极管探头，换上光照度计探头。
b.打开主机电源，顺时针方向慢慢地调节0～20mA可调电流源（光源），使主机上照度计的读数为100Lx。
c.撤下照度计探头，换上光敏二极管探头，读取电流表值，即为100Lx，一定工作电压5V下的光电流。
重复a、b、c实验步骤，把测量值填入表3-1，并作出一定工作电压时I-Lx曲线。
表3-1I(mA)L X图3-1光敏二极管光照特特2、光谱特性测试实验方法与光敏电阻的光谱特性实验方法一样。
将数据填入表3-2。
表3—2实验四光敏三极管特性实验一、实验目的：了解光敏三极管结构、性能和V-I特性。
二、基本原理：在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用晶体三极管的电流放大作用，用Ge或Si 单晶体制造NPN或PNP型光敏三极管。
其结构使用电路及等效电路如图4-1所示。
图4-1光敏三极管结构及等效电路光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个一般晶体管基极集电极并联：集电极-基极产生的电流，输入到共发三极管的基极在放大。
不同之处是，集电极电流（光电流）有集电结上产生的iφ控制。
集电极起双重作用；把光信号变成电信号起光电二极管作用；使光电流再放大起一般三极管的集电结作用。
一般光敏三极管只引出E、C两个电极，体积小，光电特性是非线性的，广泛应用于光电自动控制作光电开关应用。
三、需用器件与单元：主机、光敏三极管、光源、照度计及探头、分光装置四、实验步骤：1、光敏三极管伏安特性光敏三极管在不同的照度下的伏安特性就象一般晶体管在不同的基极电流输出特性一样。
光敏三极管把光信号变成电信号。
（1）将图2-2中的光敏元件换成光敏三极管，按图接线（注意接线孔颜色相对应），主机的电流表的量程在实验过程中需要进行切换，从µA到mA档，电压表的量程为20v档。
（2）首先缓慢调节0～20mA电流源（光源电压）,使光源的光照度在某一照度值（2、4、6、8 Lx）,再调节主机0-5v电源改变光敏三极管的电压,测量光敏三极管的输出电流和电压。
填入表4-1～表4-4，并作出一定光照度下的光敏三极管的伏安特性曲线（可多做几组族线）表4—1 在2Lx照度下表4—2 在4Lx照度下表4—3 在6Lx照度下表4—4 在8Lx照度下2、光敏三极管的光照特性测量实验方法同实验三（参照实验三中的1．光照特性的测试）。
将实验数据填入表4-5，并作出I-Lx特性曲线。
I(mA)外加电压(V)图4-2光敏三极管伏安特性实验曲线表4-5I(mA)L X图4-3光敏三极管光照特性实验曲线3、光敏三极管的响应波长（光谱特性）光敏三极管响应波长（光谱特性）的实验方法参照光敏电阻的光谱特性实验。
将实验数据列入表4-6，并作出光谱特性曲线。
表4—6五、思考题：光敏二极管、光敏三极管的应用场合？实验五光电池实验一实验目的了解光电池的光照特性，熟悉其应用。
二基本原理光电池是根据光生伏特效应制成的，不需加偏压就能把光能转换成电能的p-n结的光电器件。
当光照射到光电池P-N结上时，便在P-N结两端产生电动势。
这种现象叫“光生伏特效应”，将光能转化为电能。
该效应与材料、光的强度、波长等有关。
三需用器件与单元主机、安装架、发光二极管光源、照度计及探头、硅光电池。
四、实验步骤1、光照特性（开路电压、短路电流）（1）、光电池在不同的照度下，产生不同的光电流和光生电动势。
