光学仪器中的常用光源.ppt

光学仪器中的常用光源;一切能产生光辐射的辐射源都称为光源;;1.1 辐射度学与光度学的;一、辐射度的基本物理量 1.辐射能 单位为J（焦耳） 2.辐射通量又称辐射功率 单位为W（瓦、焦耳每秒） 3.辐射强度 描述点辐射源的辐射功率在不同方向上的分布。;单位: （瓦每球面度）; 的定义 的定义;光谱辐射通量 与波长的关系;二、光度的基本物理量; 2.光度量 光度量与辐射度量是一一对应的。 辐射度量是客观物理量， 光度量体现了人的视觉特性。;可见， 555nm是明视觉曲线中人眼最敏感波长，V(555nm)=1。;4）光出射度 与光亮度 ;1.2 热辐射光源;普朗克公式;1.太阳与黑体辐射器;;1.3 气体放电光源;一、汞灯 泡壳内充汞蒸汽;二、钠灯 泡壳内充的是氖氩混合气体 与金属钠滴。;四、氙灯 泡壳内充的是是惰性气体—氙。;五、氘灯 泡壳内充有高纯度的氘气 ;1.4 激光器;一、激光器概述; 激光形成机理;自发辐射;（2）产生激光的条件;例如激光的三能级系统:;②光学谐振腔（必要条件）;③阈值条件（决定性条件）;激光的优越性;１、激光能产生最大的能量密度。激光输出脉冲功率达13×1015 W，亿度以上高温，能焊接、加工和切割最难熔的材料； ;５、激光能产生最大的信息量。目前已接近3T（Tera即1012）目标，即通信传输容量T bit/s，运算速度T bit/s，三维立体存储密度T bit/cm3 ； ;1.气体激光器;3.染料激光器;对P-N结正向注入电流或光泵浦，可激发激光。;;激光二极管（LD）泵浦的固体激光器;非线性频率转换得到短波长固体激光器 ;三、LD的结构、性能和应用;I型、N型、P型半导体;2.PN结的能带;PN结的能带弯曲;PN结达到动态平衡时，一个平衡系统只能有一个费米能级。自建电场的方向由N区指向P区，P区、N区的电子能级差为：;3.代表性的LD的结构;条形异质结LD:;量子阱（QW）LD;MQW结构的优越性： ;分布反馈激光器 ;DFB 激光器;4.LD的工作特性;⑵ 光谱特性;⑶ 调制特性;5.LD的应用 ;6.LD的发展日新月异 ;量子点（QD）激光器;短波长LD ;高性能LD组件;1.5 发光二极管???LED）; 用P-N结电致发光原理制成的发光二极管是在60年代末得到迅速发展的。LED是注入式电致发光显示器件的典型。; 最早用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λ=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。 ;发光原理;一、LED的材料与构型 ;GaAs， Eg=1.43eV ，峰值867nm，近红外光。;LED采用双异质结、量子阱结构 分为：面发光型－发光功率较大 边发光型－易与光纤耦合;二、LED的主要工作特性; 调制特性 可以直接调制 ;(3).红、绿、蓝LED在用于交通信号灯中，耗电只是白炽灯(加滤光片)的12％, 且寿命长，节约大量人力、财力。;(5).超高亮度 (法向亮度在1000mcd以上)的红、绿、蓝LED, 使得众多的体育场馆、金融证券、机场、车站、码头等全彩色动态显示成为现实。;(6).氮化物蓝、绿LED可生长成白光LED，将取代白炽灯、日光灯，从而带来照明革命。; 对于一般照明，或显示器的背照光而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λ=465nm，谱宽=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。