下载文档原格式
光电系统设计概述光电系统是一种将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的系统。
它在各个领域中都有广泛的应用，包括通信、能源、医疗和环境监测等。
本文将从设计的角度来介绍光电系统的概述，包括设计原则、组成部分和关键技术。
一、设计原则光电系统的设计原则主要包括功能实现、性能优化和可靠性保证。
功能实现是指根据系统的应用需求，确定系统所需的功能和性能指标。
例如，通信领域中的光纤通信系统需要实现高速传输和低误码率；医疗领域中的医学成像系统需要实现高分辨率和高信噪比。
性能优化是指通过选择适当的器件和参数配置，使系统在满足功能需求的同时，达到最佳的性能指标。
例如，在光信号的传输过程中，选择适当的波长和光纤材料可以减小光损耗和色散，提高传输效率和距离。
可靠性保证是指采取合适的措施，确保光电系统在各种环境条件下都能正常工作，并具有较高的系统可靠性。
例如，引入冗余设计、使用稳定可靠的器件和材料、进行充分的测试和验证等。
二、组成部分光电系统主要由光源、传输介质、接收器和控制电路等组成。
光源产生可控的光信号，常用的光源包括激光器和发光二极管。
激光器具有高亮度、狭谱性和相干性等特点，适用于长距离或高速传输系统。
发光二极管则具有低成本、小尺寸和较长寿命等优势，适用于短距离或低速传输系统。
传输介质用于传输光信号，常用的传输介质包括光纤和自由空间。
光纤具有低损耗、大带宽和抗干扰能力强等特点，适用于长距离传输。
自由空间传输则适用于短距离或非定向传输场景。
接收器接收传输介质中传输的光信号，并将其转化为电信号。
接收器一般包括光电探测器和前置放大电路等。
光电探测器将光信号转化为电信号，前置放大电路用于增强电信号的幅度和质量。
控制电路用于控制光源、接收器和其他辅助功能的工作。
控制电路可以实现对光源功率的调整、自适应增益的控制和信号解调等功能，以实现系统的稳定性和灵活性。
三、关键技术光电系统的设计涉及到多个关键技术，包括光学设计、电路设计和信号处理等。
光电导太赫兹天线及其研究进展导言：近年来, 太赫兹波的研究在世界范围内受到了极大的关注, 开发电磁波谱中这个尚未得到广泛应用的最后一个波段的技术变得越来越重要。
太赫兹辐射源是限制太赫兹波在各个领域实际应用的决定性因素之一。
如何才能有效地产生大功率, 高能量, 高效率且能在室温下运转的宽频带太赫兹辐射源是当前太赫兹研究需要重点解决的现实问题。
光电导天线(Photoconductive Antenna,简称PCA)是目前产生脉冲太赫兹辐射源最常用的方法, 以其良好的性能、广阔的应用前景成为一个热门研究课题。
论文采用时域有限差分(FDTD)法,基于Matlab软件对光电导天线产生太赫兹波的辐射过程和电磁场的空间分布进行了模拟计算；用时域有限差分(FDTD)法计算太赫兹波通过金属狭缝的增强特性。
首先对光电导天线产生太赫兹波的系统结构和组成进行了分析, 指出了影响太赫兹波辐射功率的主要因素；用“电流瞬冲” 模型揭示了光电导天线辐射太赫兹波的微观机制, 推导了其辐射场强和功率的计算公式；并结合量子力学和统计物理的理论, 用Drude 模型计算了太赫兹波和物质作用时的复介电常数和复折射率。
其次, 从天线辐射计算中的角度, 介绍了电磁波时域有限差分法(FDTD)的基本理论，并对计算时需要考虑的相关问题进行了分析讨论。
第三, 对光电导天线辐射太赫兹波进行了建模和程序设计, 对模拟结果以伪彩色图直观地显示了天线辐射特性的方向图；并结合模拟结果对光电导天线的特性参数进行了计算。
最后, 在理论分析和模拟计算的基础上, 对天线的电极结构和电极材料提出了提高辐射功率的改进方法；并提出在光电导装置上增加纳米宽度的金属狭缝对太赫兹电场有增强作用，并用FDTD亚网格技术计算了不同金属狭缝宽度的电磁场和能量的增强效果。
本论文的工作取得了一定的研究成果。
该工作对提高光电导天线辐射太赫兹波的功率和天线的设计具有一定的借鉴意义太赫兹频段及THz Gap1.太赫兹频段：0.1~10THz 内的电磁波2.两侧的微波和红外段得到广泛研究和应用3•太赫兹空白(THz Gap):信号源、探测器以及传输太赫兹频段的特点优点：1•宽带特性及高分辨率：通信、雷达及成像等2•光谱分辨特性：指纹谱性、射电天文及化学分子识别等3•穿透性与低能安全性：烟雾和浮尘成像，医学成像及无损检测等缺点：1•极性分子吸收严重：水蒸气及大气吸收、无法穿透金属等2•技术尚不成熟：物理机理、器件设计方法及加工手段等太赫兹领域研究现状世界各国都对太赫兹领域投入巨大的资金支持开展研究1.美国：DARPA、NASA、DOE等开展太赫兹辐射源、材料、检测、器件等，DARPA开展多个引用国防的太赫兹电子器件的研究计划2•欧洲：在射电天文及星载领域投入大量资金资助太赫兹技术发展3.日本：实施科技强国计划，太赫兹技术列首位重大关键技术4•中国：2005年香山会议”倡导发展太赫兹科学与技术。
光电系统设计是一门涉及光学、电子和通信等多个领域知识的综合型学科，其在现代科技和工程领域中起着至关重要的作用。
光电系统的设计与应用涉及到光学元件、光电子器件、光电传感器、光电子通信等多个方面，涵盖了生产制造、信息传输、医疗健康、军事安全等各个领域。
本文将从方法、实用技术和应用三个方面对光电系统设计进行探讨。
一、方法1.1 光电系统设计的基本原理光电系统的设计主要基于光学原理和电子技术，通过光学元件和光电子器件的相互作用进行信息的采集、处理和传输。
其中，光学原理涉及到光的传播、反射、折射、色散等现象，而电子技术则包括了电磁波的接收、放大、调制、解调、数字化等技术手段。
1.2 光电系统设计的步骤光电系统设计的步骤一般包括需求分析、系统设计、元器件选型、系统集成、性能测试和应用推广等环节。
在需求分析阶段，需要明确系统的功能要求、使用环境和工作条件等信息；在系统设计阶段，需要根据需求分析的结果，确定系统的整体结构、功能模块和工作流程；在元器件选型阶段，需要根据设计要求，选择合适的光学元件、光电子器件和电子元器件；在系统集成阶段，需要进行硬件和软件的集成，确保系统的稳定运行和性能优良；在性能测试阶段，需要对系统进行功能测试和性能指标测试，以验证系统设计的有效性和可靠性；在应用推广阶段，需要将设计完成的光电系统投入到实际应用中，提高系统的经济效益和社会效益。
1.3 光电系统设计的关键技术在光电系统设计中，有一些关键技术是需要重点掌握和应用的，包括了光学成像技术、光电传感技术、光电通信技术、光电显示技术、光电测量技术等。
在这些技术中，光学成像技术是指利用光学器件将目标物体的信息转化为光学图像，用于观测和分析；光电传感技术是指利用光电传感器对光信号进行转换和探测，用于环境监测、医疗检测等领域；光电通信技术是指利用光纤或光无线传输技术进行信息通信和数据传输，具有高速、大容量和抗干扰能力强的特点；光电显示技术是指利用光电子器件将电子信号转化为光信号，进行信息显示和图像展示；光电测量技术是指利用光学测量原理获取目标物体的尺寸、形状、位置等信息，用于工程测量和科学研究等领域。
课程设计总结报告课程名称：《光电技术》课程设计学生姓名：汤备系别：物理与电子学院专业：电子科学与技术指导教师：徐代升2010年 07 月02日目录一、设计任务书 (3)1、课题 (3)2、目的 (3)3、设计要求 (3)二、实验仪器 (3)三、设计框图及整体概述 (4)四、各单元电路的设计方案及原理说明 (4)NE定时器构成多谐振荡器作调制电源 (5)1、用555NE电路结构 (5)（1）555NE定时器组成的多谐振荡器 (5)（2）由555（3）发射端电路 (6)LF放大器构成接收放大电路 (6)2、用353（1）光放大器 (7)（2）光比较放大器 (7)五、调试过程及结果 (8)1、调试的过程及体会 (8)2、调试结果 (8)六、设计、安装及调试中的体会 (9)七、对本次课程设计的意见及建议 (9)八、参考文献 (10)九、附录 (10)1、整体电路图 (10)2、课程设计实物图 (10)3、元器件清单 (11)一、设计任务书1、课题光电报警系统设计与实现。
2、目的本课程设计的基本目的在于巩固电子技术、光电技术、感测技术以及传感器原理等方面的理论知识，从系统角度出发，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力，并养成严谨务实的工作作风。
通过个人收集资料，系统设计，电路设计、安装与调试，课程设计报告撰写等环节，初步掌握光电系统设计方法和研发流程，逐步熟悉开展工程实践的程序和方法。
3、设计要求（1）基本要求NE构成占空比为0.5多谐振荡器作发光二极管的调制电源，并对参用555LM构成比较放大器进行报警电路设计；画出所数选择进行分析说明；选用324做实验的全部电路图，并注明参数；记录调试完成后示波器输出的各测量点电压波形。
（2）扩展要求（选做）分析影响作用距离的因素，提出提高作用距离的措施；设想光电报警系统的应用场合，并根据不同应用提出相应电路的设计方案。
如需要闪烁报警，电路如何设计？二、实验仪器多功能面包板………………………………………………………………1块TDS.60MHz.1Gs s双通道数字存储波示器………………………1台1002YB A A直流稳压电源…………………………………………………1台17333万用表………………………………………………………………………1台三、设计框图及整体概述光电报警系统是一种重要的监视系统。
