[电子教案]光电技术 (1)

《光电技术》课程教学大纲课程编号：20811310总学时数：64总学分数：4课程性质：必修适用专业：应用物理学一、课程的任务和基本要求：21世纪被称为“光电子信息时代”。

光电信息技术的飞跃发展及其在各行各业的广泛应用不仅改变了人们的工作、学习和生活方式，而且推动了新产业技术革命。

由新材料、新工艺、新技术支撑的光电子信息产业正蓬勃发展。

本课程是为电子科学与技术、光学信息与技术、应用物理学等专业学生需要编写的，并系统介绍了光电子技术的基本原理与应用基础，对光电子器件的应用做了讲解。

通过本课程的讲解，使学生理解掌握辐射度与光度学，光信息转换物理基础，半导体光电器件，光电导器件，光生伏特器件，光电发射器件，热辐射探测器，磁光声光电光调制技术，光盘存储技术，平板显示技术等，让学生了解现代光电器件的具体应用。

通过该课程的学习可以激发学生对光电技术的兴趣，了解学科发展现状，扩大视野，培养学生科学素质，为以后的学习和工作打下基础。

二、基本内容和要求：绪论目的和要求:了解光电子技术发展过程，光电子技术的特点、地位和作用。

第1章辐射度和光度学基础1.1 辐射度学量与光度学量1.2 辐射度学与光度学中的基本定律1.3 辐射能的传输基础目的和要求：掌握辐射度和光度学的基本物理量以及辐射规律。

第2章光电信息转换的物理基础2.1 能带理论2.2 非平衡态下的载流子2.3 PN结2.4 半导体异质结与肖特基势垒2.5 光电效应目的和要求：掌握半导体基本理论，为学习光电器件原理打下基础。

第3章光电导器件3.1 光敏电阻的原理与结构3.2 光敏电阻的基本特征3.3 光敏电阻的变换电路3.4 光敏电阻的应用实例目的和要求：掌握光电导器件结构和工作原理。

第4章光生伏特器件4.1 硅光电二极管4.2 其他类型的光生伏特器件4.3 光生伏特器件的偏置电路4.4 半导体光电器件的特性参数与选择目的和要求：掌握光生伏特器件结构和工作原理。

第5章光电发射器件5.1 光电发射阴极5.2 真空光电管与光电倍增管的工作原理5.3 光电倍增管的基本特性5.4 光电倍增管的供电电路5.5 光电倍增管的典型应用目的和要求：掌握光电发射器件结构和工作原理。

光电子技术Optoelectronics Technology几点说明•参考书缪家鼎，徐文娟，牟同升编著，光电技术，浙江大学出版社马养武，王静环，包成芳，鲍超编著，光电子学，浙江大学出版社•考核方式笔试（70%）+平时（30%）•课堂纪律扰乱课堂秩序的行为都将影响平时的成绩。

电磁波谱和光辐射的波段范围：在光电系统中，光源是必不可少的。

按照发光机理，光源可以分成如下类：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧发光二极管半导体激光器染料激光器固体激光器气体激光器激光器氘灯氙灯金属卤化物灯钠灯汞灯气体放电光源白炽灯、卤钨灯太阳、黑体辐射器热辐射光源光源•若辐射源是各向同性的，即其各方向的辐射强度都相同，则该辐射源在有限立体角Ω内的辐射通量为•在空间所有方向（Ω＝4π）上的总辐射通量为•一般情况下，辐射源为各向异性，辐射强度随方向变化，则在球坐标系中，点辐射源在某一空间区域发射的辐射通量为Ω=Φe e I ee I π4=Φ∫∫∫==212121sin ),(),(ϕϕθθΩΩθθϕθϕΩϕθΦd I d d I e e e二、光度的基本物理量1.光谱光视效率国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，确定了人眼对各种光波长的相对灵敏度，称为光谱光视效率，或称视见函数，见图。

人眼只能感知波长0.38～0.78μm的辐射，故称这个波段为可见光.在可见光范围内，人眼对不同波长的感光灵敏度也不同。

对绿光最灵敏，对红、蓝光灵敏度较低。

还由于受视觉生理和心理作用的影响，不同的人对各种波长的感光灵敏度也有差别。

2.光度量光度是以人的视觉为基础的光辐射测量。

辐射度是客观物理量。

单位时间内通过某截面的所有光波长的光能。

光度的基本物理量与辐射度量是对应的，都定量的描述光辐射。

但是光度量体现了人的视觉特性。

下面介绍几种常用的光度量:1).光通量vΦ单位：流明（lm ）。

•例题：•一点光源，发射出发散半角为5mrad、波长为500nm、功率为2W的单色光。

光电技术课程设计一、背景随着人类科技的发展，光电技术已成为现代化社会中不可缺少的重要组成部分。

在众多应用中，光电技术可用于红外线测距、激光打标、光纤通信等领域。

为了更好地提高学生的光电技术应用能力，我们在本次课程设计中将加强实践教学，引导学生动手实践，提升学生在光电技术应用方面的能力和水平。

二、设计内容2.1 授课内容本次课程设计分为三部分，分别是激光棱镜等效焦距实验、半导体激光器调制实验以及光电传感器测量实验。

将课程内容分解为具体的实验模块，通过理论讲解和实验操作相结合的方式来提高学生的实际操作能力，让学生逐步掌握光电技术和实验操作技能。

2.2 实验器材1.激光棱镜，用于激光束的折射和反射，测量等效焦距。

2.半导体激光器，用于激光的调制和测量。

3.光电传感器，用于测量光强、电磁波强度等参数。

2.3 实验步骤2.3.1 激光棱镜等效焦距实验1.测量激光的波长和功率。

2.将激光照射到棱镜上，观察激光的折射和反射。

3.测量棱镜折射角和反射角。

4.测量等效焦距。

2.3.2 半导体激光器调制实验1.测量激光的波长和功率。

2.使用示波器观察激光的调制效果。

3.更改调制频率和幅度，并记录实验数据。

2.3.3 光电传感器测量实验1.测量光电传感器的灵敏度和精度范围。

2.测量不同光源的光强和电磁波强度，并记录实验数据。

2.4 实验结果分析根据实验数据，分析实验结果，总结实验经验，加深对光电技术原理的理解和应用技能。

三、教学目标通过本次课程设计，可以达到以下教学目标：1.深入了解光电技术的基本原理。

2.掌握激光等效焦距测量、半导体激光器调制原理及实验技巧、光电传感器测量等实验技能。

3.培养学生分析和解决实际问题的能力。

4.提高学生理论与实践相结合的教学水平。

四、教学方法本次课程设计采用下列教学方法：1.以实验为主，理论与实践相结合，让学生更好地掌握光电技术相关的实验技能。

2.实验操作前，进行必要的理论知识讲解，确保学生理解实验操作的具体细节，以免出现操作失误。

光电技术课程设计1. 背景随着科技的发展，光电技术越来越受到人们的重视和关注。

光电技术不仅在通信、能源领域发挥着重要作用，还广泛应用于医疗、环保、安全等方面。

因此，光电技术已成为当前科技领域中的热门话题之一。

在此背景下，本次课程设计旨在帮助学生更好地掌握光电技术的相关知识，提高学生的实践操作能力和综合应用能力。

2. 设计目标本次课程设计的目标是让学生：•掌握光电技术的基础理论知识；•熟悉光电器件的使用方法和操作技巧；•能够独立完成光电器件的组装和调试，并能够对光电系统进行维护和故障排除；•运用所学知识，设计并实现一个基于光电技术的实际项目。

3. 设计内容本次课程设计采用模块化教学，共分为三个模块。

3.1 理论基础模块本模块旨在帮助学生掌握光电技术的基础理论知识，包括光电效应、半导体物理、光电器件原理等内容。

同时，本模块还会介绍光电技术在不同领域的应用情况，并邀请有经验的专家进行分享。

3.2 光电器件操作模块本模块旨在让学生熟悉光电器件的使用方法和操作技巧，包括激光器、光电探测器、光电开关等常用光电器件的操作和调试。

同时，本模块还会邀请企业专家来介绍光电器件在工业领域的实际应用情况，让学生更好地了解光电技术在工程实践中的应用。

3.3 项目实践模块本模块旨在通过实际项目的设计与实现，让学生巩固所学的光电技术知识，并能够熟练运用所学技能。

学生将需要自主设计并实现一个基于光电技术的项目，如基于激光雷达的室内导航系统，基于光电传感器的智能照明系统等等。

本模块将要求学生在实际操作中加强对光电器件的使用和维护，强化学生的实践操作能力和综合应用能力。

4. 设计方案4.1 教学方式本课程将采用全英文教学，以授课、实验辅导、实训等形式进行。

授课将为学生提供充分的光电技术知识，实验辅导将帮助学生掌握光电器件的使用方法和操作技巧，实训将让学生在实际项目中进行综合应用和实践操作。

4.2 实验设备本课程将提供完善的实验设备，包括激光器、光电探测器、光电开关等常用光电器件，并配备完整的调试设备及相关工具，以帮助学生更好地进行实验操作。

入门光电技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解光电技术的基本概念，掌握光电器件的工作原理。

2. 学习光电转换和电光转换的基本过程，了解其在实际应用中的重要性。

3. 掌握光电技术的相关公式及物理意义，能进行简单光电系统的分析与计算。

技能目标：1. 能够运用光电技术知识，设计简单的光电实验，提高实验操作能力。

2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，提升创新思维和动手实践能力。

3. 学会对光电技术实验数据进行处理和分析，提高数据处理技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对光电技术的兴趣，激发学习热情，形成积极探索科学的精神。

2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通与协作能力，养成相互尊重、共同进步的良好品质。

3. 通过光电技术在实际生活中的应用案例，引导学生关注科技发展，认识光电技术在国家经济和国防建设中的重要作用，培养社会责任感和使命感。

本课程针对初中年级学生，结合学生好奇心强、动手实践能力逐步提高的特点，注重理论联系实际，以光电技术的基本原理为主线，通过实验和案例分析，使学生掌握光电技术的基本知识，培养其科学素养和创新能力。

课程目标旨在让学生在学习过程中既能掌握光电技术的基本原理，又能将其应用于实际问题解决，激发学生的学习兴趣，提高综合素养。

二、教学内容1. 光电技术基本概念：光的产生与传播，光电效应，光电器件简介。

- 教材章节：第一章“光电技术基础”2. 光电转换与电光转换：光生电效应，电光效应，典型光电器件工作原理。

- 教材章节：第二章“光电转换与电光转换”3. 光电技术相关公式及物理意义：光强度、光通量、量子效率等。

- 教材章节：第三章“光电技术的基本公式及物理意义”4. 光电实验设计与操作：设计简单的光电实验，学习实验操作步骤及技巧。

- 教材章节：第四章“光电实验技术”5. 光电技术在实际应用案例分析：太阳能电池、光电传感器、光纤通信等。

- 教材章节：第五章“光电技术在实际应用”6. 光电技术发展前景及挑战：介绍光电技术发展趋势，探讨当前面临的挑战。