光电技术第10讲

山东理工职业学院教案首页课程所属院（部）：光电工程学院2021--- 2021 学年第二学期山东理工职业学院教案纸第1页山东理工职业学院教案纸第2页山东理工职业学院教案纸TCON为定时/计数器T0、 T1的控制寄存器，同时也锁存了T0、Tl的溢出中断源和外部中断请求源等，字节地址为88H。

与中断有关的位如下。

TCON寄存器中的中断标志第3页山东理工职业学院教案纸步骤及时间教学内容及实施过程学生活动讲授TF1：定时器1的溢出中断标志。

T1被启动计数后，从初值做加1计数，计满溢出后由硬件置位TF1，同时向CPU发出中断请求，此标志一直保持到CPU响应中断后才由硬件自动清0。

也可由软件查询该，并由软件清0。

TF0：定时器0溢出中断标志。

其操作功能与TF1相同。

IE1：外部中断1标志。

IE1= 1，外部中断1向CPU申请中断。

IT1：外部中断1中断触发方式控制位。

当IT1= 0时，外部中断1控制为电平触发方式。

IE0：外部中断0中断标志。

其操作功能与IE1类似。

IT0：外部中断0中断触发方式控制位。

其操作功能与IT1类。

2、串行口控制寄存器SCON中的中断标志SCON是串行口控制寄存器，字节地址为98H， SCON的低2位TI和RI锁存串行口的接收中断和发送中断标志。

其格式如下。

串行口控制寄存器SCON中的中断标志TI：串行口发送中断标志。

CPU将8位数据写入发送缓冲器SBUF时，就启动发送，每发送完一帧串行数据后，由硬件置TI=1，向CPU提出中断请求。

但CPU响应中断时不会对TI清0，必须由软件指令清0。

RI：串行口接收中断标志。

若串行口接收器允许接收，每接收完一个串行帧，硬件置RI=1。

RI=1表示串行口接收器正在向CPU请求中断。

同样CPU响应中断时不会对RI清0，必须由软件指令清0。

3、中断允许控制寄存器IE对于每个中断源，其中断的开放与禁止由中断允许寄存器IE中的某一位控制，IE的字节地址为A8H。

光电技术教学大纲一、课程简介本课程旨在引导学生深入了解光和电的相互作用原理，掌握光电技术的基本原理和应用，培养学生的创新思维和实践能力。

二、教学目标1.理解光电效应及其应用；2.掌握光电检测与测量技术；3.学会运用光电技术解决工程实际问题；4.具备对光电故障进行诊断和维修的能力；5.培养创新思维和实践能力。

三、教学内容第一讲：光电效应及其应用1.光电效应的基本原理；2.光电效应在太阳能应用中的作用；3.光电效应在光电检测中的应用；4.光电效应在数字存储领域的应用。

第二讲：光电检测与测量技术1.光电传感器的种类和原理；2.光电传感器的检测与测量方法；3.光电解调技术；4.光纤传感技术。

第三讲：光电技术在工程实践中的应用1.光电技术在制造业中的应用；2.光电技术在医疗卫生领域中的应用；3.光电技术在交通运输中的应用；4.光电技术在军事领域中的应用。

第四讲：光电故障诊断与维修1.光电故障的分类和特点；2.光电故障的诊断和排除方法；3.光电故障的维修技术。

第五讲：光电技术的创新与实践1.光电技术的前沿发展；2.光电技术的实践应用；3.光电技术的创新思维；4.光电技术的创新应用实践。

四、教学方法1.理论讲授；2.实验学习；3.课程设计；4.职业技能培训。

五、考核要求1.日常考核：50分；2.实验考核：20分；3.课程设计：20分；4.考试：10分。

六、参考教材1.《光电技术基础》；2.《现代光电技术》；3.《光电测量技术》；4.《DigiTech-光电技术实践教程》。

七、教学资料1.课件资料；2.相关实验文档；3.操作手册及实验器材清单；4.自主学习资料。

八、教学进度本课程共分为五次教学，每次教学分别对应一讲内容，具体安排如下：1.第一讲：光电效应及其应用；2.第二讲：光电检测与测量技术；3.第三讲：光电技术在工程实践中的应用；4.第四讲：光电故障诊断与维修；5.第五讲：光电技术的创新与实践。

九、教学评价本课程采用科学、客观的测评方法进行应用，重视对学生的日常表现和课程实践能力的考查。

《光电技术》教学大纲课程编号：课程名称：光电技术/ Optoelectronic Technology学时/学分：40/2.5先修课程：大学物理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础适用专业：光信息科学与技术开课学院（部）、系(教研室)：理学院物理系一、课程的性质与任务光电技术属于专业必修课，它是将传统的光学技术与现代微电子技术和计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，是获取光信息或借助光来提取其它信息，如力、温度、声音、电流、生物的重要手段。

通过本课程的学习，要使学生获得：1.辐射度学与光度学的基础知识；2.光电导器件的原理与应用；3. 光生伏特器件的原理与应用；4.光电发射器件的原理与应用；5. 发光器件与光电耦合器件；6. 光信息的变换；7. 图像信息的光电变换；8. 光电信号的数据采集与计算机接口技术。

等方面的基本概念、基本理论和技术。

掌握各种光电转换器件的基本结构原理、特性和参数，为实际应用这些光电探测器打下基础。

二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1. 光电技术基础辐射度的基本物理量；光度的基本物理量；辐射度与光度中的基本定律；黑体辐射；半导体对光的吸收和光电效应。

2. 光电导器件光敏电阻的工作原理；光敏电阻的主要特性参数；常用的光敏电阻；光敏电阻的基本偏置电路和噪声；应用举例。

3. 光生伏特器件结型光电器件原理；光电池；硅光电二极管和硅光电三极管；特殊光电二极管(PIN,APD)；象限探测器和光电位置传感器；光生伏特器件的偏置电路。

4. 光电发射器件光电阴极；光电管与光电倍增管的工作原理；光电倍增管的主要特性参数；光电倍增管的供电和信号输出电路；微通道板光电倍增管；光电倍增管的应用。

5. 发光器件与光电耦合器件发光二极管的工作原理与应用；半导体激光器；光耦合器件与应用。

6. 光信息变换光电信息变换的分类；光电变换电路的分类；几何光学方法的光电信息变换；物理光学方法的光电信息变换和时变光电信息的调制。

第10讲光电效应爱因斯坦光量子理论3. 只有当入射光频率 n 大于截止频率或红限频率 n 0 时，才会产生光电效应；4. 光电效应是瞬时发生的，只要入射光频率 n > n 0，无论光多微弱，驰豫时间不超过 10-9 s 。

2. 截止电压 U c 与入射光频率 n 呈线性关系：一、光电效应的实验规律1. 在频率一定的入射光照射下，饱和光电流强度 i m 与入射光强 I 成正比；U c = K n - U 0KU 00=n二、光电效应实验曲线 i 0 Ui m1 i m2 I1I 2 > I 1 -U c I 2U c —— 截止电压 c 212m eU mv = 4.0 6.0 8.0 10.0 n (1014 Hz ) 0.0 1.0 2.0 U c (V ) Cs Na Ca θ12.0 直线与横坐标的交点就是截止频率或红限频率 n 0。

光是由一束以光速运动的光量子(光子)组成。

mcc h h p ===n λnh =E 光子能量： 光子动量： 光子质量： 三、爱因斯坦光子理论)(0 022===m c h c m n E四、爱因斯坦光电效应方程红限频率(截止频率)： 由金属材料的逸出功 A 决定 h A =0n 五、光的波粒二象性光有时表现出波动性的一面，又有时表现出粒子性的一面。

A h νv m -=2m e 21Q3.10.1有人说：“光的强度越大，光子的能量就越大。

”对吗？答：错。

光子的能量由频率决定，与光的强度没有直接关系。

在光电效应实验中，若只是入射光强度增加一倍；对实验结果有什么影响？Q3.10.2(a )答：光强 I = N h n N 为单位时间通过垂直光传播方向单位面积的光子数。

n 不变 ， I 增加一倍，N 增加一倍， 饱和光电流强度增加一倍。

以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线如图中虚线所示。

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（表面沟道电荷耦合器件）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表面一定深度的体内，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）。

光电技术实验讲义--光电探测部分目录实验a 光电倍增管的静态和时间特性的测试 (2)实验b 光电探测器响应时间的测试 (9)验a 光电倍增管的静态和时间特性的测试光电倍增管是一种基于外光电效应(光电发射效应)的器件，由于其内部具有电子倍增系统，所以具有很高的电流增益，从而能够检测到极微弱的光辐射。

光电倍增管的另一大优点是响应速度很快，因此其时间特性的描述和测量都与其它光电器件有所不同。

此外，光电倍增管的光电线性好，动态范围大，因而被广泛应用于各种精密测量仪器和装备中。

由于光电发射需要一定的光子能量，所以大多数光电倍增管工作在紫外和可见光波段，目前在近红外波段也有应用。

由于使用面广，现已有多种结构、多种特性的管子可供选择。

一、实验目的（1）熟悉光电倍增管的静态特性和时间特性，掌握光电倍增管的正确使用方法。

（2）学习光电倍增管的基本特性测量方法。

二、实验内容（1）测量光电倍增管静态特性参数；（2）测量光电倍增管时间特性参数。

三、基本原理1.光电倍增营的主要特性和参数光电倍增管的特性参数，有灵敏度、电流增益、光电特性、阳极特性、暗电流等效噪声功率和时间特性等。

下面介绍本实验涉及到的特性和参数。

（1）灵敏度灵敏度是标志光电倍增管将光辐射信号转换成电信号能力的一个参数，一般指积分灵敏度，即白光灵敏度，单位取μA/lm。

通常，光电倍增管的使用说明书中都分别给出了它的阴极灵敏度和阳极灵敏度，有时还需要标出阴极的蓝光、红光或红外灵敏度。

①阴极灵敏度S k 阴极灵敏度S k 是指光电阴极本身的积分灵敏度。

测量时光电阴极为一极，其它各电极连在一起为另一极,在其间加上100～300V电压，如图1－1所示。

照在阴极上的光通量通常选在10-9～10-2lm的数量级，因为光通量过小会由于漏电流的影响而使光电流的测量准确度下降，而光通量过大也会引起测量误差。

②阳极灵敏度S A阳极灵敏度S A是指光电倍增管在一定工作电压下阳极输出电流与照在阴极面上光通量的比值。