2016光電子復(fù)習(xí)題

1、1,第一章 緒 論目 錄,一 教材選用二 什么是光電子學(xué)三 光電子技術(shù)簡(jiǎn)介四 光電子技術(shù)發(fā)展階段五 光電子技術(shù)的特征六 光電子技術(shù)基本概念七 研究光電子技術(shù)的意義八 光電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例九 教學(xué)基本要求,2,三 光電子技術(shù)簡(jiǎn)介,光電子技術(shù)是“光子技術(shù)”與“電子技術(shù)”相結(jié)合的產(chǎn)物，是繼微電子技術(shù)后興起的一門高新技術(shù)，目前已成為信息科學(xué)的重要支柱。 光子技術(shù)研究光子的特性及其與

2、物質(zhì)的相互作用以及光子在自由空間或物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)與控制； 電子技術(shù)研究電子的特性與行為及其在真空或物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)與控制，包括真空、氣體和固體電子技術(shù)。,3,二者相結(jié)合的光電子技術(shù)主要研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)，以光源激光化、傳輸波導(dǎo)(光纖)化、手段電子化、現(xiàn)代電子學(xué)中的理論模式和電子學(xué)處理方法光學(xué)化為特征，是一門新興的綜合交叉學(xué)科。 光電子技術(shù)將電子學(xué)使用的電磁波頻率提高到光頻波

3、段，產(chǎn)生了電子學(xué)所不可能實(shí)現(xiàn)的許多功能，成為繼微電子技術(shù)之后興起的又一門高新技術(shù)，并與微電子技術(shù)共同構(gòu)成信息技術(shù)的兩大重要支柱。,4,五 光電子技術(shù)的特征,光子技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的光電子技術(shù)主要研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)，以： 光源激光化、 傳輸波導(dǎo)化、手段電子化、現(xiàn)代電子學(xué)中的理論模式和電子學(xué)處理方法光學(xué)化 為特征，是一門新興的綜合交叉學(xué)科。

4、 ？何為“四化”建設(shè)湖南省的“一化三基”與“四化兩型”,5,6,小孔衍射,暗環(huán)衍射角和入射光波長(zhǎng)與小孔直徑的關(guān)系 愛(ài)里斑決定了光學(xué)儀器的分辨率極限，稱為衍射極限。,7,電介質(zhì)的分類-鐵電,在所有熱釋電晶體中，有若干種晶體只有在一定的溫度范圍內(nèi)才發(fā)生自發(fā)極化，而且其自發(fā)極化方向可以因外電場(chǎng)而重新取向，稱此類晶體為鐵電體。 所以，鐵電晶體一定是熱釋電晶體，它只能屬于具有唯一極軸的十種點(diǎn)群晶體，至于

5、哪些晶體具有鐵電性，需要實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。,8,垂直入射時(shí)菲涅耳公式,9,第3章 激光原理與技術(shù),3.1 相干光源、非相干光源與激光 3.2 光與物質(zhì)相互作用理論——激光產(chǎn)生與傳播基礎(chǔ) 3.3 激光產(chǎn)生的條件 3.4 激光器的基本結(jié)構(gòu)及輸出 3.5 激光的特點(diǎn) 3.6 激光器的種類 3.7 半導(dǎo)體激光器 3.8 激光脈沖技術(shù) 3.9 激光選模技術(shù) 3.10 激光穩(wěn)頻技術(shù) 3.11 其他激光技術(shù),10,,光源器件分類,3.1

6、 相干光源、非相干光源和激光,著重由電轉(zhuǎn)換成光的能量轉(zhuǎn)換效率和顏色,著重顯示圖象的清晰度、對(duì)比度、色彩飽和度等,著重光的單色性和高速脈沖性,11,3.2.2 1 三種躍遷過(guò)程,1900年,普朗克用輻射量子化假設(shè)成功地解釋了黑體輻射規(guī)律, 1913年,玻爾提出原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量子化假設(shè), 愛(ài)因斯坦在此基礎(chǔ)上, 研究了關(guān)于光與物質(zhì)相互作用的問(wèn)題,他明確指出,只有自發(fā)輻射和光吸收兩過(guò)程,是不足以解釋普朗克黑體輻射公

7、式的,必需引入受激吸收過(guò)程的逆過(guò)程——受激輻射。 他把光頻電磁場(chǎng)與物質(zhì)的相互作用劃分為三種過(guò)程----自發(fā)輻射, 受激吸收和受激輻射, 并把它們用三個(gè)愛(ài)因斯坦系數(shù)加以定量描述。,12,3.2.2 光輻射的量子理論基礎(chǔ)（強(qiáng)調(diào)）,1三種躍遷,受激吸收概率：,,為愛(ài)因斯坦吸收系數(shù), 只與粒子本身的性質(zhì)有關(guān)。,為輻射場(chǎng)能量密度,為E1能級(jí)上的原子數(shù)密度,,(1) 受激吸收,處于低能級(jí)態(tài)的原子在一定條件下的輻射場(chǎng)作用下，吸收一個(gè)光子， 躍

8、遷到高能級(jí)態(tài)。,13,(2) 自發(fā)輻射,,光子能量：,自發(fā)躍遷概率：,,單位時(shí)間、單位體積內(nèi)， 上粒子的減少為：,,于是有：,,,為 自發(fā)輻射壽命。,處于高能級(jí)態(tài)的原子自發(fā)躍遷到低能級(jí)態(tài)，并同時(shí)向外輻射出一個(gè)光子（自發(fā)輻射只與原子本身性質(zhì)有關(guān)，與輻射場(chǎng) 無(wú)關(guān)） 。,14,(3) 受激輻射,受激輻射的概率：,稱為愛(ài)因斯坦受激發(fā)射系數(shù)。,處于高能級(jí)態(tài)的原子在一定條件下的輻射場(chǎng)作用下，躍遷到低能級(jí)態(tài)，并同時(shí)輻射出一

9、個(gè)與入射光子完全一樣的光子。,受激輻射與自發(fā)輻射的重要區(qū)別在于其相干性。,15,2愛(ài)因斯坦關(guān)系,設(shè)一個(gè)原子系統(tǒng)有特定兩個(gè)能級(jí) ,其簡(jiǎn)并度為 （同一量子態(tài)占據(jù)的光子數(shù)目）, 在溫度T下處于熱平衡狀態(tài), 能級(jí)的原子占有數(shù)密度分別為 ,則原子系統(tǒng)從輻射場(chǎng)中吸收能量 后,單位時(shí)間內(nèi)從 躍遷到 能級(jí)的原子數(shù)為：,,單位時(shí)間內(nèi)，,,的原子數(shù)數(shù)為：,,

10、由于系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，則應(yīng)有：,,即：,,,,,16,所以有：,,熱平衡狀態(tài)下， 按波爾茲曼分布：,,即：,17,熱平衡條件下，光輻射的能量密度的普朗克公式為：,,比較兩式有：,,,上述兩式即著名的愛(ài)因斯坦關(guān)系式。,若兩能級(jí)的簡(jiǎn)并度相同，則有：,,18,結(jié)論： 三個(gè)愛(ài)因斯坦系數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。對(duì)一定的原子體系而言，自發(fā)發(fā)射系數(shù) A21 與受激發(fā)射系數(shù) B 之比正比于 的三次方

11、，因而 兩能級(jí)相差越大， 就越高，A,B的比值就越大，也就是 越高自發(fā)輻射越容易，受激輻射越困難。一般在熱平衡下，主要是自發(fā)輻射。,,,,,19,單位體積內(nèi)粒子自發(fā)輻射所輻射的功率為,,以上推理都是認(rèn)為能級(jí)是理想的無(wú)寬度的、從而粒子輻射是單色的，也就是能量集中在單一頻率上。實(shí)際上，自發(fā)輻射并非單色的，而是分布在中心頻率附近的一個(gè)有限范圍內(nèi)，這一現(xiàn)象稱為光譜線展寬。,3 光譜線展寬,20,（1）受激輻射下光譜線

12、展寬的類型 均勻展寬： 均勻展寬的特點(diǎn)是，引起展寬的機(jī)制對(duì)于每一粒子而言都是相同的。任何一個(gè)粒子對(duì)譜線展寬的貢獻(xiàn)都是一樣的，每一個(gè)發(fā)光粒子都以洛淪茲線型發(fā)射。主要有a自然展寬、b碰撞展寬、c熱振動(dòng)展寬。 非均勻展寬： 非均勻展寬的特點(diǎn)是，粒子體系中粒子發(fā)光只對(duì)譜線內(nèi)與其中心頻率相對(duì)應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)。這種展寬主要有 d多普勒展寬、e殘余應(yīng)力展寬。,21,2激光名稱,激光英文單詞為：Laser,它是英文Lig

13、ht Amplification by Stimulated Emission of Radiation的縮寫,意思是受激發(fā)射的輻射的光放大。,22,必要條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布和減少振蕩模式充分條件：起振(閾值條件)和穩(wěn)定振蕩（形成穩(wěn)定激光）,4激光產(chǎn)生的條件,23,3.4 激光器的基本結(jié)構(gòu)及輸出,,激光器有三部分組成：工作物質(zhì)、諧振腔、激勵(lì)能源（泵浦源）,3.4.1 激光器的基本結(jié)構(gòu),,24,3.3.2 激光產(chǎn)生的充分條件

14、 1 起振條件--閾值條件,由于反射率R2<1，光在鏡面上總有透射損失，鏡面和腔內(nèi)激活介質(zhì)還存在吸收、散射等損失。因此光的增益超過(guò)損失時(shí)，光波才能被放大，進(jìn)而振蕩，即有閾值。 設(shè)激活介質(zhì)的增益系數(shù)為G (ν)，諧振腔長(zhǎng)為L(zhǎng)，腔內(nèi)充滿激活介質(zhì)，則光束通過(guò)單程L后，強(qiáng)度由I0增至I1,,25,上式中的GL(v)為單程增益，即光束經(jīng)過(guò)激活介質(zhì)一次所得的放大倍數(shù)。 如果假設(shè)諧振腔兩鏡面分別有反射率R1，R2，透

15、射率T1，T2，鏡面的其它損耗為а1，а2，則增益的閾值理論上為：,26,諧振腔的作用,使激光具有極好的方向性( 沿軸線) 限制光子的振蕩方向(2) 增強(qiáng)光放大作用( 延長(zhǎng)了工作物質(zhì) ) 提供光學(xué)反饋?zhàn)饔?，使受激發(fā)射的光多次通過(guò)腔內(nèi)的工作物質(zhì)，以產(chǎn)生持續(xù)的受激發(fā)射(3) 使激光具有極好的單色性( 選頻 ) 限制激光的頻率和光譜線的寬度,27,Q系數(shù),假設(shè)諧振腔儲(chǔ)能為E，反射鏡反射率R，鏡間距為L(zhǎng)，則可

16、得：,其中a＝1－R表示除反射以外的全部其它損失，包括透射損失、衍射損失、吸收損失、散射損失等。,28,模式符號(hào)TEMmnq概念,振蕩模式常用TEMmnq來(lái)表示，m、n、q可分別取0，1，2等整數(shù)。一組確定的m、n、q對(duì)應(yīng)于一種模式m和n表征該模式在垂直于腔軸的平而內(nèi)的振幅分布情況，稱橫模階數(shù)．在直角坐標(biāo)泵中，m和n的數(shù)值分別是該模式在x軸和y軸上的節(jié)點(diǎn)數(shù)，在柱坐標(biāo)系中，m和n分別為徑向和旋轉(zhuǎn)角θ向的節(jié)點(diǎn)數(shù)；q表示該模式在光

17、腔軸向形成的駐波節(jié)點(diǎn)數(shù)目，稱縱模階數(shù)。,例如在矩形腔xyz方向長(zhǎng)度（長(zhǎng)寬高）分別為abc，則相應(yīng)的振蕩平頻率為：,29,縱模,在一個(gè)諧振腔中，并非所有頻率的電磁波都能產(chǎn)生振蕩，只有頻率滿足一定共振條件的光波才能在腔內(nèi)的來(lái)回反射中形成穩(wěn)定分布和獲得最大強(qiáng)度。這個(gè)共振條件就是相長(zhǎng)干涉條件，即往返一次相位變化?φ為2π的整數(shù)倍,其中n為腔內(nèi)折射率，L為諧振腔的長(zhǎng)度，q稱縱模的階數(shù)。 νq即為q階縱模的振蕩頻率，相鄰兩縱棋間的頻率間隔為,

18、可見(jiàn)，腔長(zhǎng)確定后，不管頻率為多少，頻率間隔都不變。但并非所有滿足上式的頻率都能振蕩，只有那些落在增益曲線線寬(即閥值條件)范圍內(nèi)的頻率才能形成實(shí)際的振蕩,,在激光器內(nèi)，沿著諧振腔縱向分布的模叫縱模。,30,3.5 激光的特點(diǎn),激光與其他光源相比具有五大特點(diǎn) 1 方向性好 2 單色性好 3 相干性好 4 亮度高 5 簡(jiǎn)并度高,31,3.6 典型激光器,3.6.1 氣體激光器1 原子氣體激光器——He-Ne激光器2 離子氣

19、體激光器——Ar+離子激光器3 分子氣體激光器——CO2激光器4 準(zhǔn)分子激光器3.6.2 液體激光器3.6.3 固體激光器本節(jié)講授內(nèi)容3.6.1 固體激光器 插入補(bǔ)充：光譜項(xiàng)簡(jiǎn)介3.6.2 氣體激光器3.6.3 液體激光器3.6.4 化學(xué)激光器3.6.5 自由電子激光器,教材目錄,32,典型激光器分類,本文只按工作物質(zhì)的分類加以介紹。,33,A 燈光泵浦的紅寶石激光器結(jié)構(gòu)圖,上圖中，激光棒即固體

20、工作物質(zhì)，如摻Cr3＋的Al2O3晶體（簡(jiǎn)稱為紅寶石晶體。 M1、M2兩反射鏡組成諧振腔。電源和氙（Xe)燈組成激勵(lì)源。由電源點(diǎn)燃氙燈，氙燈發(fā)出的閃光照射激光工作物質(zhì)，使工作物質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。為了使氙燈的光能盡可能多地照射到工作物質(zhì)上，將激光棒和氙燈分別安裝在一個(gè)橢圓柱體聚光腔的兩條焦線上.,圖6-2 激光器光激勵(lì)的情形,,,34,（1）紅寶石晶體 紅寶石的化學(xué)表示式為Cr3+: Al2O3,其激活離子

21、是三價(jià)鉻離子Cr3+,基質(zhì)是剛玉晶體(化學(xué)成分是A12O3)。紅寶石屬六方晶系,是無(wú)色透明的負(fù)單軸晶體。 紅寶石是在Al2O3中摻入適量的Cr3+,使Cr3+部分地取代Al3+而成。摻入Cr2O3的最佳量一般在0.05%(重量比)左右,相應(yīng)的Cr3+密度為ntot=1.58x1019cm-3。 ？A12O3分子量102，紅寶石相對(duì)密度為4.0，怎樣求相應(yīng)的Cr3+密度？小知識(shí)：紅

22、寶石相對(duì)密度為4.0，鉆石相對(duì)密度為3.52，水晶相對(duì)密度為2.65,,,35,光激勵(lì)的激光的形成過(guò)程,1 Cr3+的受激吸收過(guò)程；2 無(wú)輻射躍遷； 3 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的形成；4 個(gè)別的自發(fā)發(fā)射； 5受激發(fā)射； 6 激光的形成,36,（1）Cr3＋受激吸收過(guò)程 在脈沖氙燈發(fā)光以前，絕大多數(shù)的Cr3＋都處于基態(tài)4A2，因此整個(gè)晶體表現(xiàn)為受激吸收。 由于能級(jí)4F2 很寬，這表示Cr3＋可以吸

23、收大量的光躍遷到這個(gè)能級(jí)上。事實(shí)上．有些Cr3＋ 吸收了綠光（波長(zhǎng)在550nm左右）躍遷到4F2 能級(jí)上，有些Cr3＋吸收了紫光（波長(zhǎng)在400nm左右）躍遷到4F1能級(jí)上。直接躍遷到2E 能級(jí)上的Cr3＋是很少的。,37,（2）無(wú)輻射躍遷 Cr3＋在4F1和 4F2 能級(jí)上是呆不住的，大約只能停留10-9 s 左右，它們要通過(guò)無(wú)輻射快速躍遷到2E 態(tài)上。在這一躍遷中不發(fā)光，而是放熱，其結(jié)果使得晶體的溫度升高了。,38,(3)粒

24、子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的形成 由于達(dá)到能級(jí)2E 上的Cr3＋離子是比較穩(wěn)定的，平均說(shuō)來(lái)，大約可以停留3x10-3 s左右，因此當(dāng)脈沖氙燈的閃光足夠強(qiáng)時(shí)，就能夠在燈的發(fā)光時(shí)間內(nèi)，把晶體中多于一半的Cr3＋離子通過(guò)上述兩步躍遷到能級(jí)2E ，這樣就實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，紅寶石就從吸收介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲆娼橘|(zhì)了。,,40,(5)受激發(fā)射 當(dāng)那些個(gè)別的自發(fā)發(fā)射的光子在紅寶石品體中傳播時(shí)，由于Cr3＋已處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以受激輻射壓倒受激吸收，使得

25、上面兩種波長(zhǎng)的光在晶體中越走越強(qiáng)。,41,(6)激光的形成 在諧振腔的作用下，如果滿足閥值條件就可能形成激光。由于E能級(jí)集居數(shù)較2A能級(jí)多，因此紅寶石激光器通常只產(chǎn)生694.3nm的激光：,,,42,摻釹釔鋁石榴石(Nd3+:YAG),YAG中Nd3＋與激光產(chǎn)生有關(guān)的能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖所示。它屬于四能級(jí)系統(tǒng)。,Nd3＋:YAG 的能級(jí)結(jié)構(gòu),1.064um比1.35um的熒光約強(qiáng)四倍,1.064um的譜線先起振,進(jìn)而抑制1.35um譜線起振

26、,所以Nd3+:YAG激光器通常只產(chǎn)生1.064um激光。只有采取選頻措施，才能實(shí)現(xiàn)1.35um波長(zhǎng)的激光振蕩。,,最上面(沒(méi)畫)為第四能級(jí),4F2/3為第三能級(jí),2I2/9為基態(tài)能級(jí),中間幾個(gè)能級(jí)為第二能級(jí).,43,3.6.2 氣體激光器,氣體激光器是以氣體或蒸氣作為工作物質(zhì)的激光器，它利用氣體原子、分子或離子的分立能級(jí)進(jìn)行工作。 氣體工作物質(zhì)的光學(xué)均勻性比固體好，所以氣體激光器輸出的光束質(zhì)量比固體激光器好。

27、 氣體工作物質(zhì)的譜線寬度遠(yuǎn)比固體窄，因而氣體激光的單色性好。 由于氣體的激活粒子密度遠(yuǎn)比固體小，需要較大體積的工作物質(zhì)才能獲得足夠的功率輸出，所以氣體激光器的體積一般比較大。,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，操作方便，工作介質(zhì)均勻，光束質(zhì)量好，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)工作,44,三、He—Ne激光器的激發(fā)過(guò)程 在He—Ne激光器中，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的主要激發(fā)過(guò)程如下： 1 碰撞激發(fā)； 2 能量共振轉(zhuǎn)移過(guò)程； 3氖

28、原子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)； 4 激光的形成。,,,,,,共振轉(zhuǎn)移,45,上為He-Ne激光器的能級(jí)圖。 激光器開(kāi)始工作時(shí)，將裝有He-Ne混合氣體的激光管的兩端加上直流高壓，并使之輝光放電(對(duì)于30cm長(zhǎng)的管子電壓約幾千伏，電流約幾個(gè)毫安)，這時(shí)He-Ne混合氣體將發(fā)生如下的過(guò)程。,46,（1）碰撞激發(fā) 由于電子在電場(chǎng)作用下被加速，因此具有比較大的動(dòng)能．電子和He原子、Ne原子發(fā)生非彈性碰撞，將其動(dòng)能的絕大部分轉(zhuǎn)移給H

29、e、Ne原子，使一些He、Ne原于進(jìn)入激發(fā)態(tài)。對(duì)He原子，碰撞的結(jié)果，使大部分He原子進(jìn)入激發(fā)態(tài)23S2和21S0 。如用e*代表快速電子，用e代表碰撞后的慢快電子，可以用如下的方程式表示碰撞過(guò)程：反應(yīng)式右方負(fù)的能員表示電于在碰撞時(shí)失去的能量。 對(duì)Ne有： 由于He原子在態(tài)23S2和21S0上停留的時(shí)間比較長(zhǎng)，結(jié)果在這兩個(gè)能級(jí)上都積累了較多的原子。,47,（2）能量共振轉(zhuǎn)移過(guò)程 當(dāng)處于上述兩個(gè)激發(fā)態(tài)的

30、He原子同Ne原子進(jìn)行非彈性碰撞時(shí)，發(fā)生下列激發(fā)過(guò)程：,結(jié)果使處于基態(tài)的Ne原子將獲得能量，躍遷到能級(jí)2S或3S，這種交換能量的過(guò)程稱為能量共振轉(zhuǎn)移過(guò)程。氦的作用是增加氖原子2S和3S能級(jí)上的原子數(shù)。,48,（3）氖原于的粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 由于Ne原子的能級(jí)2S和3S都積累了較多的氖原子，并且停留的時(shí)間都比較長(zhǎng)一些(約為10-7s)，而氖原子在2P和3P停留的時(shí)間較短(約為10-8s)，因此在Ne的3S和2P之間、3S和3P之間以及

31、2S和2P之間都有可能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,49,（4）激光的形成 對(duì)He-Ne激光器，比較強(qiáng)的譜線有三條：0.6328( ) 3.391微米（ ）和　1.152微米（ ） 如果諧振腔的反射鏡是按0.6328微米的光來(lái)設(shè)計(jì)的，則在激光器內(nèi)形成持續(xù)振蕩的將是0.6328微米的激光(紅光)。特殊需要氦氖激光器也輸出3.391微米和1.1

32、52微米的紅外光。,50,3.6.2.4 準(zhǔn)分子激光器,“準(zhǔn)分子”是指在激發(fā)態(tài)能夠暫時(shí)結(jié)合成不穩(wěn)定分子，而在基態(tài)又迅速離解成原子的締合物。 準(zhǔn)分子激光器可以分為四種類型：稀有氣體、稀有氣體化物(包括雙原子和三原子)、稀有氣體氧化物、金屬蒸氣鹵化物,51,3.7.0 半導(dǎo)體激光器概述,半導(dǎo)體激光器又稱為激光二極管（laser diode）。誕生于1962年。,是世界上發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛、最早走出實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

33、且產(chǎn)值最大的一類激光器。,52,總結(jié) （同質(zhì)結(jié)）LD基本工作原理,通過(guò)在p-n結(jié)兩端加上正向偏壓時(shí)，空間電荷區(qū)電場(chǎng)減小，導(dǎo)致電子從n區(qū)經(jīng)過(guò)pn結(jié)向p區(qū)擴(kuò)散，空穴從p區(qū)經(jīng)pn結(jié)向n區(qū)擴(kuò)散，形成pn結(jié)的正向注入。注入pn結(jié)的電子和空穴一部分將穿過(guò)結(jié)區(qū)形成正向電流，還有一部分導(dǎo)帶電子會(huì)在pn結(jié)內(nèi)由高能態(tài)的導(dǎo)帶底躍遷導(dǎo)低能態(tài)的價(jià)帶空位能級(jí)上，產(chǎn)生導(dǎo)帶電子與價(jià)帶空穴的復(fù)合，引起自發(fā)輻射發(fā)射，被稱為場(chǎng)致發(fā)光。,53,,當(dāng)場(chǎng)致發(fā)光產(chǎn)生的光子通過(guò)半

34、導(dǎo)體時(shí)，一旦經(jīng)過(guò)已激發(fā)的電子空穴對(duì)附近，就能激勵(lì)二者復(fù)合產(chǎn)生一個(gè)新的光子，這就是半導(dǎo)體的受激輻射。載流子反轉(zhuǎn)分布的條件是：導(dǎo)帶能級(jí)為電子占據(jù)的幾率應(yīng)大于價(jià)帶能級(jí)為電子占據(jù)的幾率。要產(chǎn)生受激輻射放大的條件，即：通過(guò)注入非平衡載流子，使非平衡的電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)之差要大于禁帶寬度，即要求電子和空穴的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)要分別進(jìn)入導(dǎo)帶和價(jià)帶。這就要求pn結(jié)兩端的p區(qū)和n區(qū)都必須是高摻雜的。,54,準(zhǔn)分子激光器普遍采用快速放電或電子束泵浦。

35、以KrF準(zhǔn)分子為例說(shuō)明放電過(guò)程。在放電過(guò)程中，被電場(chǎng)加速的自由電子和Kr原子碰撞產(chǎn)生大量受到激發(fā)的氪原子，激發(fā)態(tài)氪原子和含鹵素分子NF3碰撞產(chǎn)生KrF*準(zhǔn)分子：,55,調(diào)Q的具體方法,1 轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q2 染料調(diào)Q電光調(diào)Q聲光調(diào)Q,56,實(shí)現(xiàn)鎖模的方法,1 主動(dòng)鎖模 2 被動(dòng)鎖模3 自鎖模,57,4.4.1 光纖的基本知識(shí),光纖結(jié)構(gòu),58,光纖的結(jié)構(gòu),纖芯 core：折射率較高，用來(lái)傳送光；包層 coa

36、ting：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；保護(hù)套 jacket：強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖。,59,光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)有：纖芯直徑2a，包層直徑2b，數(shù)值孔徑NA，相對(duì)折射率?n，歸一化頻率V與折射率分布n（r）,4.4.2 光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù),60,1 直徑,光纖的直徑包括纖芯直徑2a和包層直徑2b。 從成本考慮，光纖的直徑應(yīng)盡量小，從機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性考慮也應(yīng)細(xì)些，這是因?yàn)槭⒐饫w很脆，若粗了，很容易

37、折斷； 但從對(duì)接、耦合、損耗等方面來(lái)考慮，光纖以粗為宜。 綜合二者因素，一般光纖總粗小于150μm。 典型單模光纖芯徑約10μm(多取9μm ），多模階躍光纖芯徑62.5 μm ，多模漸變型光纖芯徑約50 μm ， 但它們的包層外徑一般均取125 μm 。,61,,外徑一般為125um(一根頭發(fā)平均100um)內(nèi)徑：?jiǎn)文?um 多模50/62.5um,光纖的尺寸,62,2

38、 數(shù)值孔徑,數(shù)值孔徑（Numeric Aperture）NA=n1sinθ,光纖可能接受外來(lái)入射光的最大受光角的正弦與入射區(qū)折射率的乘積。,63,數(shù)值孔徑對(duì)比,64,數(shù)值孔徑(NA)的物理意義與計(jì)算,數(shù)值孔徑描述光纖性能，與光纖幾何尺寸無(wú)關(guān)。數(shù)值孔徑越大，也孔徑角越大，光纖的集光能力越強(qiáng)，也就是說(shuō)，能夠進(jìn)入光纖的光通量越多。,65,根據(jù)Snell定律，有在光纖內(nèi)，因?yàn)樗?，可?,,,66,符合全反射條件的最小的?角

39、由下式?jīng)Q定：所以：從而有：,其中考慮到定義sin?imax為數(shù)值孔徑NA (Numerical Aperture),67,,光纖的傳播模式：只要在光纖的數(shù)值孔徑內(nèi)，從某一角度入射進(jìn)入光纖傳播的光就稱為一個(gè)光纖模式，如下圖所示。 光纖的芯徑越大，在其數(shù)值孔徑內(nèi)，可允許多個(gè)具有不同入射角的光線進(jìn)入光纖傳播，此時(shí)光纖中有多個(gè)傳輸模式，這種光纖稱為多模光纖； 當(dāng)光纖的數(shù)值孔徑很小或者芯徑很小時(shí)，光

40、纖只允許與光纖軸一致的光進(jìn)入光纖傳播，即只允許一個(gè)光纖模式傳播，這種光纖稱為單模光纖，其傳播模式叫基模。,光纖數(shù)值孔徑和模式的關(guān)系,68,3 相對(duì)折射率,纖芯折射率和包層折射率的差與纖芯折射率之比。,,69,4 歸一化頻率,表示在光纖中傳播模式多少的參數(shù)．定義為： 它與平板波導(dǎo)中的歸一化頻率定義一致。 a和N.A越小，V越小。在光纖中的傳播模式越少。一般地，當(dāng)V ＜2.405時(shí)，只有基模能傳播；而當(dāng)V

41、 ＞2.405時(shí)，為多模傳輸態(tài)。,,上式中a為纖芯的半徑，n1為光纖軸線上的折射率，n2為包層折射率。,70,4.7 光纖色散與脈沖展寬,如果光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，其形狀保持不變，則只要脈沖能量足夠大，在輸出端總可以被探測(cè)并被分辨出來(lái)，最大的傳輸距離僅由光纖的損耗決定。 但在實(shí)際光纖中，由于傳輸光波不可能是嚴(yán)格的單色光，另外又由于在光纖中光波往往是多模傳輸，所以勢(shì)必存在著色散的影響。 色散，包括材料色散、波導(dǎo)

42、色散、多模色散（又叫分布色散）等。,71,當(dāng)光纖的纖芯很小，僅幾倍于光波波長(zhǎng)時(shí)，光纖只能傳輸近乎平行軸線的光波，形成單模傳輸。這時(shí)只存在著由于信號(hào)頻率不單一而引起的單一導(dǎo)模各頻率分量所產(chǎn)生的色散。 當(dāng)纖芯直徑是光波波長(zhǎng)的幾十倍時(shí)，光纖中傳播多種模式，不同導(dǎo)模對(duì)應(yīng)于不同角度的光線，在入射端與接收端之間具有不同的光程，從而到達(dá)接收端存在時(shí)間差，造成顯著的脈沖展寬，產(chǎn)生嚴(yán)重的色散，稱為模間色散。 色散的存在，使光波在傳輸

43、過(guò)程中產(chǎn)生畸變，光脈沖隨傳播距離增長(zhǎng)而增寬，致使輸出脈沖列變得不可分辨，使信息之間相互干擾和畸變，限制信息傳輸?shù)娜萘浚€使調(diào)制速度(或帶寬)成了限制傳輸距離的重要因素。,72,第五章 光調(diào)制技術(shù)——光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制,5.1 晶體光學(xué)基礎(chǔ)5.2 光在晶體中的傳播5.3 電光調(diào)制5.4 聲光調(diào)制5.5 磁光調(diào)制,73,調(diào)制的分類,一 光束調(diào)制根據(jù)調(diào)制器與激光器的關(guān)系可以分為內(nèi)調(diào)制(直接調(diào)制)和外調(diào)制兩種其中激

44、光外調(diào)制器又可分為體調(diào)制器和光波導(dǎo)調(diào)制器兩類；二 光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)分可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、強(qiáng)度調(diào)制以及脈沖調(diào)制等，其中脈沖調(diào)制有脈沖幅度調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制、脈沖頻率調(diào)制和脈沖位置調(diào)制等。,74,晶胞 原胞 晶體學(xué)原胞,晶體中常取一個(gè)以格點(diǎn)為頂點(diǎn)、以三個(gè)基本平移矢量xyz為三個(gè)相鄰棱邊的平行六面體作為晶體的基本重復(fù)單元，稱為晶胞。 空間點(diǎn)陣內(nèi)最小的一個(gè)晶胞稱為原胞。 然而原胞并不能最好地體

45、現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性等特性，為了最大限度地反映晶體的對(duì)稱性等，在晶體學(xué)中，常選擇原胞的幾倍作為基本結(jié)構(gòu)單元，稱為晶體學(xué)原胞。,75,七大晶系的晶體學(xué)特征,76,Vπ和Vλ/2 是一回事。,半波電壓,77,拉曼-奈斯衍射,產(chǎn)生拉曼-奈斯衍射的條件：當(dāng)超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光互作用長(zhǎng)度L較短時(shí)，在光波通過(guò)介質(zhì)的時(shí)間內(nèi)，折射率的變化可以忽略不計(jì)，則聲光介質(zhì)可近似看作為相對(duì)靜止的“平面相位柵”。,拉曼-奈斯衍射的特點(diǎn) ：由出射波

46、陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方向?qū)ΨQ分布的多級(jí)衍射光。,78,布喇格衍射,產(chǎn)生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長(zhǎng)度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射，介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。,布喇格衍射的特點(diǎn)：衍射光各高級(jí)次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0級(jí)和+1級(jí)（或?1級(jí)）衍射光 。,79,法拉第效應(yīng) 法拉第在1845年發(fā)現(xiàn)：當(dāng)一束平面偏振光通過(guò)磁場(chǎng)作用下的某些物質(zhì)時(shí)，其偏振面受到正比于外加磁場(chǎng)平行于傳播方向分

47、量的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。旋光現(xiàn)象 當(dāng)線偏振光沿光軸方向通過(guò)某些天然介質(zhì)時(shí)，偏振面旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為天然旋光，簡(jiǎn)稱旋光現(xiàn)象。,80,天然旋光效應(yīng)與磁光效應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別,光束返回通過(guò)天然旋光介質(zhì)時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度與正向入射時(shí)相反，因而往返通過(guò)介質(zhì)的總效果是偏轉(zhuǎn)角為零；而磁致旋光方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與光的傳播方向無(wú)關(guān)，因而光往返通過(guò)法拉第旋光物質(zhì)時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度增加一倍。 旋轉(zhuǎn)角,,81,6.1 光探測(cè)器的性能參數(shù)補(bǔ)

48、充 光電探測(cè)器的噪聲 6.2 光電探測(cè)方式 6.3 光電探測(cè)器的物理效應(yīng) 6.4 光電探測(cè)器,第六章 光電探測(cè)技術(shù),82,如果說(shuō)靈敏度R是從宏觀角度描述了光電探測(cè)器的光電、光譜以及頻率特性，那么量子效率η則是對(duì)同一個(gè)問(wèn)題的微觀—宏觀描述。,這里給出量子效率和靈敏度關(guān)系,對(duì)某一波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，其光譜量子效率 ：,c是材料中的光速。量子效率正比于靈敏度而反比于波長(zhǎng)。,,,83,,按噪聲產(chǎn)生的原因，可分為以下幾類,噪聲,,外部原因,內(nèi)部

49、原因,,人為噪聲,自然噪聲,,散粒噪聲,產(chǎn)生－復(fù)合噪聲,光子噪聲,熱噪聲,低頻噪聲,溫度噪聲,放大器噪聲,84,光電探測(cè)的三種物理效應(yīng),1 光電效應(yīng)(光電發(fā)射效應(yīng)) 定義：光電效應(yīng)是入射光的光子與物質(zhì)中的電子相互作用并引起原子或分子的內(nèi)部電子狀態(tài)改變的效應(yīng)。 分類：根據(jù)效應(yīng)發(fā)生的部位和性質(zhì)，習(xí)慣上又將其分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。 外光電效應(yīng)是指發(fā)生在物質(zhì)表面上的光電轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，主要包括光陰極

50、直接向外部放出電子的現(xiàn)象，典型的例子是物質(zhì)表面的光電發(fā)射； 內(nèi)光電效應(yīng)指發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，特別是半導(dǎo)體內(nèi)部載流子產(chǎn)生效應(yīng)，主要包括光電導(dǎo)效應(yīng)與光伏效應(yīng)。,85,2 光熱效應(yīng)是物體吸收光，引起溫度升高的一種效應(yīng)。 探測(cè)體常用Pt、Ni、Au等金屬和熱敏電阻、熱釋電器件、超導(dǎo)體等。 原則上，光熱效應(yīng)對(duì)光波波長(zhǎng)沒(méi)有選擇性，但由于材料在紅外波段的熱效應(yīng)更強(qiáng)，因而光熱效應(yīng)廣泛用于對(duì)紅外輻射、特別是長(zhǎng)波長(zhǎng)

51、的紅外線的測(cè)量，許多激光功率計(jì)常用該種類型的探測(cè)器。由于溫升是熱積累的作用，所以光熱效應(yīng)的速度一般比較慢，而且易受環(huán)境溫度變化的影響。 3 波相互作用效應(yīng)是指激光與某些敏感材料相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的一些參量效應(yīng)，包括非線性光學(xué)效應(yīng)和超導(dǎo)量子效應(yīng)等。,86,(2) 光電發(fā)射第二定律——愛(ài)因斯坦定律,如果發(fā)射體內(nèi)電子吸收的光子能量大于發(fā)射體表面逸出功，則電子將以一定速度從發(fā)射體表面發(fā)射，光電子離開(kāi)發(fā)射體表面時(shí)的初動(dòng)能隨入射光

52、的頻率線性增長(zhǎng)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān).Ek＝hν－Eφ截止波長(zhǎng)：λc＝hc/E=1.24/ Eφ(μm),87,光電發(fā)射過(guò)程,入射光波長(zhǎng)大于截止波長(zhǎng)時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)有多大、照射時(shí)間有多長(zhǎng)，都不會(huì)有光電子發(fā)射。 光電發(fā)射大致可分為三個(gè)過(guò)程： (1)光射入物體后，物體中的電子吸收光子能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。 (2)受激電子從受激處出發(fā)，向表面運(yùn)動(dòng)，其間必然要同其他電子或晶格發(fā)生碰撞而失去部分能量。 (

53、3)到達(dá)表面的電子克服表面勢(shì)壘對(duì)其的束縛，逸出形成光電子。,88,光輻射照射外加電壓的半導(dǎo)體，如果光波長(zhǎng)λ滿足如下條件：,是禁帶寬度,是雜質(zhì)能帶寬度,光敏電阻,89,,hc=12.4*10-7m.eV=12400A.eV =1240 nm.eV =1.24μm.eV,90,6.3.3 光熱效應(yīng),光熱效應(yīng)中典型的

54、有溫差電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)。,1.溫差電效應(yīng),當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料兩端并聯(lián)熔接時(shí)，在接點(diǎn)處可產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)的大小和方向與該接點(diǎn)處兩種不同材料的性質(zhì)和接點(diǎn)處溫差有關(guān)，如果把這兩種不同材料連接成回路，當(dāng)兩接頭溫度不同時(shí)，回路中即產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱為溫差電效應(yīng)，又稱塞貝克效應(yīng)。右圖是溫差電效應(yīng)示意圖,,溫差電效應(yīng),溫差熱電偶接收輻射一端稱為熱端，另一端為冷端。為了提高吸收系數(shù)，熱端常裝有涂黑的金箔。半導(dǎo)體熱電偶熱端接收輻射后升

55、溫，載流子濃度增加，多子從熱端向冷端擴(kuò)散，從而使p型材料熱端帶負(fù)電、冷端帶正電，n型則相反。當(dāng)冷端開(kāi)路時(shí)，開(kāi)路電壓為：,,,91,光電檢測(cè)器件的特點(diǎn),第七章 光電顯示技術(shù),7.1 光電顯示技術(shù)基礎(chǔ) 7.2 陰極射線顯示 7.3 液晶顯示 7.4 等離子體顯示 7.5 場(chǎng)致發(fā)光顯示,93,問(wèn) 題,1 三基色是哪三色？如何定義的？2 彩電和彩印的三基色是否相同？3 復(fù)合發(fā)光和分立發(fā)光的原理是什么？4 CRT中電子槍和

56、鋁膜的作用是什么？5 示波管和CRT為什么很厚而非??？6你所知道的熒光屏的尺寸有哪些？為什么？,94,7.1 光電顯示技術(shù)基礎(chǔ),從光源發(fā)出的光經(jīng)調(diào)制加載信號(hào)后，通過(guò)光波導(dǎo)(含光纖)傳輸?shù)浇邮斩耍藭r(shí)接收端常常需要將所需信息解調(diào)并以圖像、圖形、數(shù)碼、字符等形式表現(xiàn)出來(lái)，這一技術(shù)就稱為顯示技術(shù)。 由于解調(diào)信號(hào)必須通過(guò)介質(zhì)轉(zhuǎn)換成與人的視覺(jué)協(xié)調(diào)的信息表現(xiàn)出來(lái)，因而該技術(shù)涉及的問(wèn)題不僅需要材料發(fā)光方面的基礎(chǔ)知識(shí)，而且需要視覺(jué)與色彩方

57、面的知識(shí)。 由于各類顯示器件理論基礎(chǔ)不同，因而本章首先介紹一些顯示的基礎(chǔ)知識(shí)，接著學(xué)習(xí)典型顯示器件的有關(guān)發(fā)光機(jī)理及其他基礎(chǔ)知識(shí)。 重點(diǎn)是三基色原理和復(fù)合發(fā)光的機(jī)理。,95,7.1.1 顯示技術(shù)和顯示器件,顯示技術(shù)在當(dāng)代科技中占有相當(dāng)重要的地位。 廣義地講，顯示技術(shù)是一種將反映客觀外界事物的信息(光學(xué)信息、電學(xué)信息、聲學(xué)信息、化學(xué)信息等)經(jīng)過(guò)變換處理，以恰當(dāng)形式(圖像、圖形、數(shù)碼、字符等)表現(xiàn)出來(lái)，為人類提供視

58、覺(jué)感受、分析、表達(dá)和處理信息的技術(shù)。 顯示技術(shù)中的關(guān)鍵是顯示器件。,96,光電顯示技術(shù)是運(yùn)用電子學(xué)和光電子學(xué)手段將各種信息以文字、符號(hào)、圖形、圖像的形式作用于人的視覺(jué)的一種技術(shù)。信息獲得方式：視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),觸覺(jué),味覺(jué),嗅覺(jué).其中視覺(jué)占70%。1897年，德國(guó)的布朗發(fā)明了陰極射線管（CRT）（Cathode Ray Tube）的雛形。1968年，美國(guó)人Heilmeier利用液晶的雙折射開(kāi)始LCD二十世紀(jì)八十年代，開(kāi)

59、始了FET、ELD、PDP等新型顯示技術(shù),97,2. 顏色一 顏色性質(zhì) (1)連續(xù)性：指光波長(zhǎng)連續(xù)變化時(shí)顏色連續(xù)變化的性質(zhì)，表示為顏色c為波長(zhǎng)λ的函數(shù) c＝f(λ) (2)可分性：指白光可分為其他顏色成分，如三棱鏡將白光分為七彩顏色。 (3)可合性：指多種顏色的光總可以按一定比例混合使得通過(guò)三棱鏡合成為白光。因而任何一種顏色都可以看做是許多獨(dú)立色彩的線性組合 (4)三基色原理：指自然界中客觀存在的任一種顏色均可以

60、表示為三顏色的總和。,98,,三基色原理 實(shí)用上常選擇紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)作為三基色。將三基色按一定比例混合調(diào)配，就可模擬各種顯示顏色。 彩電中常采用相加混色法獲得所需顏色，三者相加為白色。 而彩印、膠片中常采用相減混色法，為了方便，相減混色法常取黃、品紅和青為三基色，三者相加為黑色。,99,三基色原理,（1）自然界中的絕大部分彩色，都可以由三種基色按一定比例混合得到；

61、反之，任意一種彩色均可被分解為三種基色。（2）作為基色的三種彩色，要相互獨(dú)立，即其中任何一種基色都不能由另外兩種基色混合來(lái)產(chǎn)生。（3）由三基色混合而得到的彩色光的亮度等于參與混合的各基色的亮度之和。（4）三基色的比例決定了混合色的色調(diào)和色飽和度。,100,相加混色,紅綠藍(lán)是三基色，這三種顏色合成的顏色范圍最為廣泛。紅綠藍(lán)三基色按照不同的比例相加合成混色稱為相加混色。 　　紅色+綠色=黃色 　綠色+藍(lán)色=青色紅色+藍(lán)

62、色=品紅 　紅色+綠色+藍(lán)色=白色 　　黃色、青色、品紅都是由兩種色相混合而成，所以它們又稱相加二次色。,101,相加混色,紅色+青色=白色 綠色+品紅=白色藍(lán)色+黃色=白色 　　所以青色、黃色、品紅分別又是紅色、藍(lán)色、綠色的補(bǔ)色。由于每個(gè)人的眼睛對(duì)于相同的單色的感受有不同，所以，如果我們用相同強(qiáng)度的三基色混合時(shí)，假設(shè)得到白光的強(qiáng)度為100%，這時(shí)候人的主觀感受是，綠光最亮，紅光次之，藍(lán)光最弱。,102,相減混色,在白

63、光照射下，青色顏料能吸收紅色而反射青色，黃色顏料吸收藍(lán)色而反射黃色，品紅顏料吸收綠色而反射品紅。白色-紅色=青色 　　白色-綠色=品紅 　　白色-藍(lán)色=黃色,103,相減混色,另外，如果把青色和黃色兩種顏料混合，在白光照射下，由于顏料吸收了紅色和藍(lán)色，而反射了綠色，對(duì)于顏料的混合我們表示如下： 　　顏料(黃色+青色)=白色-紅色-藍(lán)色=綠色 　　顏料(品紅+青色)=白色-紅色-綠色=藍(lán)色 　　顏料(黃色+品紅)=白色

64、-綠色-藍(lán)色=紅色,104,相減混色,相減混色就是以吸收三基色比例不同而形成不同的顏色的。所以又把青色、品紅、黃色稱為顏料三基色。顏料三基色的混色在繪畫、印刷中得到廣泛應(yīng)用。在顏料三基色中，紅綠藍(lán)三色被稱為相減二次色或顏料二次色。在相減二次色中有： 　　(青色+黃色+品紅)=白色-紅色-藍(lán)色-綠色=黑色,,用相減混色三基色原理所表示的顏色模式稱為CMYK模式,它們廣泛運(yùn)用于繪畫和印刷領(lǐng)域。 　　RGB模式是繪圖軟件最常用的一

65、種顏色模式，在這種模式下，處理圖像比較方便，而且，RGB存儲(chǔ)的圖像要比CMYK圖像要小，可以節(jié)省內(nèi)存和空間。,106,3. 視覺(jué) (1)人眼有三種錐狀色感細(xì)胞，分別對(duì)紅、綠、藍(lán)最敏感，體現(xiàn)為三條相對(duì)光視效率曲線，三者相加則為明暗視覺(jué)。 (2)人眼具有空間混色特性，指同一時(shí)刻當(dāng)空間三種不同顏色的點(diǎn)靠得足夠近時(shí)，人眼不能分辨出其各自顏色，而只能感覺(jué)到它們的混合色的特性。 (3)人眼具有時(shí)間混色特性，指同一空間不

66、同顏色的變換時(shí)間小于人眼的視覺(jué)惰性時(shí)，人眼不能分辨出其各自顏色，而只能感覺(jué)到它們的混合色。 (4)人眼具有生理混色特性，指兩只眼睛同時(shí)分別觀看兩種不同顏色的同一景象時(shí)，人眼不能分辨出其各自顏色，而只能感覺(jué)到它們的混合色。,107,（1）CIE-RGB計(jì)色系統(tǒng) 該系統(tǒng)規(guī)定：波長(zhǎng)700nm、光通量為1 lm的紅光為一個(gè)紅基色單位，用(R)表示；波長(zhǎng)546.1nm、光通量為4.5907 lm的綠光為一個(gè)綠基色單位，用(G)

67、表示；波長(zhǎng)435.8nm，光通量為0.0601 lm的藍(lán)光為一個(gè)藍(lán)基色單位，用(B)表示；等量的RGB能配出等能白光；任一彩色光F總可以通過(guò)下列配色方程配出：,流明光通量的單位。發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉(cd)的點(diǎn)光源，在單位立體角（1球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量為“1流明”。英文縮寫(lm)。流明－波長(zhǎng)為555nm的單色輻射體，其輻射功率為1瓦時(shí)，則該輻射體所發(fā)出的光通量為634流明。發(fā)光強(qiáng)度單位最初是用蠟燭來(lái)定義的，單位為燭光。

68、1948年第九屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上決定采用處于鉑凝固點(diǎn)溫度的黑體作為發(fā)光強(qiáng)度的基準(zhǔn)，同時(shí)定名為坎德拉，曾一度稱為新?tīng)T光。,108,即，當(dāng)用1 lm的紅光做為基準(zhǔn)時(shí)，要配出白光，需要4.507 lm的綠光和0.0601 lm的藍(lán)光，白光的光通量為5. 5608 lm。,109,7.2 陰極射線顯示,上面我們講了有關(guān)光電顯示技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的內(nèi)容，包括各種顯示器件的相關(guān)參數(shù)，以及發(fā)光與顏色，重點(diǎn)是三基色原理，大家一定要搞懂。 現(xiàn)在我們