--GD01 現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺

設(shè)備簡介：
現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺是集光、機、電于一體的多功能實驗系統(tǒng)。系統(tǒng)覆蓋內(nèi)容廣，可實行光通訊、信息控制、光電檢驗測試中所用的信號源、光電探測器等各類器件原理、特性、功能功能數(shù)值的實驗，還可實行光的傳輸，光電傳感器的應(yīng)用，光強解析，莫爾條紋計數(shù)等一系列光電實驗。
現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺實驗系統(tǒng)先進：應(yīng)用全自動單色儀來完成光電器件光譜特性的連續(xù)測量，實驗成果直接在電腦上用圖形顯露；用CCD攝像法完成莫爾條紋的自動計數(shù)測微；用CCD攝像法將單縫衍射圖像收集處置整理后可完成衍射光強的二維和三維（3D）分布顯露。系統(tǒng)應(yīng)用模型塊結(jié)合的方法，不一樣的專業(yè)可以有不一樣的菜單。系統(tǒng)提供了較為開放的電子回路和光路，為學(xué)生更好的理解與掌控把握原理、正確使用光電器件奠定了基礎(chǔ)，讓學(xué)生經(jīng)過實驗學(xué)會合理地選用傳感器，掌控把握檢驗測試的原理和方法。適用來光電信息專業(yè)、電子信息專業(yè)、計量測量試驗專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實驗。
--GD01現(xiàn)代光電特性綜合實驗臺主要有主機箱、單色儀與光源、實驗?zāi)０濉嶒炞浪拇蟛糠謽?gòu)成
一、主機箱：供電電源AC220V，50Hz。規(guī)格限定功率（W）200W。
1、各種直線DC穩(wěn)壓電源和恒流源。
-12V～12V連續(xù)可調(diào)直線DC穩(wěn)壓電源。
0～5V連續(xù)可調(diào)直線DC穩(wěn)壓電源。
±12V、±5V直線DC穩(wěn)壓電源。
0～20mA連續(xù)可調(diào)恒流源
2、氣壓源：4～20KPa
氣壓4～20KPa可調(diào)（經(jīng)過調(diào)動玻璃轉(zhuǎn)子流量計、旋鈕、氣壓輸出大小可調(diào)）。
3、顯露表：
電流（A）表：DC20μA～200mA(測量范圍四檔變換)
電壓（V）表：DC200mV～20V（測量范圍三檔變換），DC20V～2000V（測量范圍三檔變換）。
光功率（W）計：顯露表的顯露值×變換系數(shù)mw，測量范圍:1.80×變換系數(shù)，單位為: mw
光照度計：1999Lx
頻率/轉(zhuǎn)動速度表：f：0-9999Hz、 n：0～9999r/min
氣壓表：T（1標準大氣壓）～T+999KPa
溫控儀：PID位式調(diào)動儀：0～150oC
4、數(shù)值收集通訊連接口：
標準RS232連接口、USB連接口

二、實驗?zāi)Ｐ蛪K：
㈠、光電基礎(chǔ)實驗
1、在基礎(chǔ)試驗部分，重點解析光敏器件和光電傳感器的特性和應(yīng)用場合。學(xué)生經(jīng)過實驗應(yīng)學(xué)會合理地選用傳感器，掌控把握檢驗測試的原理和方法。
2、該基礎(chǔ)實驗部分除了含有概括常用的光電探測器（光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻、光電池等）實驗外，還含有概括熱釋電紅外傳感器實驗及光電指紋傳感器實驗。
熱釋電原理：
當已極化的熱電晶體薄片受到輻射熱時候，薄片溫度（℃）升高，極化強度 下降，表面電荷減少，相當于"釋放"一部分電荷，故名熱釋電。釋放的電荷經(jīng)過一系列的放大，轉(zhuǎn)化成輸出電壓（V）。如果繼續(xù)照射，晶體薄片的溫度（℃）升高到Tc(居里溫度（℃）)值時，自發(fā)極化突然消失。不再釋放電荷，輸出信號為零,見下圖

因此，熱釋電探測器只能探測交流ACAC的斬波式的輻射（紅外光輻射要有改變量）。當面積為A的熱釋電晶體受到調(diào)制加熱，而使其溫度（℃）T發(fā)生微小改變時，就有熱釋電電流（A）。 ，A為面積，P為熱電體材料熱釋電系數(shù)， 是溫度（℃）的改變率。
特別點：當入射輻射為恒定輻射時，熱釋電探測器不響應(yīng)，只能脈沖輻射作業(yè)。
㈡、單逢衍射光強分布實驗
我們知道，光沿直線傳播，當在光的前進方向上有一狹縫，而且狹縫的寬度可以與光的波長比擬時，光在經(jīng)過狹縫時發(fā)生衍射，產(chǎn)生明暗相間的衍射條紋。其中零級衍射條紋最亮，占衍射總能量的80%以上，其他各級越來越弱。本實驗應(yīng)用波長為633nm的半導(dǎo)體激光器，光波經(jīng)過一個寬度可調(diào)的狹縫后發(fā)生衍射，衍射條紋打在一個方形毛玻璃上，在毛玻璃后用一個CCD攝像機，將衍射圖像變換成數(shù)字信號寫入計算機數(shù)值數(shù)值，在計算機數(shù)值數(shù)值上解析光強分布。
㈢、莫爾條紋計數(shù)實驗
光柵莫爾條紋原理：
如果把兩塊光柵距相等的光柵平行裝配，并而且使光柵刻痕相對保持一個較小的夾角θ時，透過光柵組可以看到一組明暗相間的條紋，即為莫爾條紋。莫爾條紋的寬度B為：
B=d/sinθ
其中d為光柵距。
光柵刻痕重合部分形成條紋暗帶，非重合部分光線透過則形成條紋亮帶。光柵莫爾條紋的兩個主要特征是：
判向作用：當指示光柵相對于固定不動的主光柵左右位移時，莫爾條紋將沿著近于柵線的方向上下位移，由此可以確定光柵位移的方向。
位移放大作用：當指示光柵沿著與光柵刻線垂直方向位移一個光柵距Δd時，莫爾條紋位移一個條紋間距B，當兩個等距光柵之間的夾角θ較小時，指示光柵位移一個光柵距Δd，莫爾條紋就位移K·Δd的距離。K=B/D≈1/θ。B=D/2sinθ/2≈d/θ，這樣就可以把肉眼看不見的柵距位移變成清晰可見的條紋位移，完成高靈敏的位移測量。
本實驗應(yīng)用CCD攝像法，與計算機數(shù)值數(shù)值系統(tǒng)光強解析系統(tǒng)V1.0配套使用，可以準確地記錄莫爾條紋的位移數(shù)目，從而計算出光柵的位移。
㈣、全自動單色儀連續(xù)光譜特性實驗
本實驗單色儀光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用C-T水平對稱式光路，焦距150mm，儀表器具應(yīng)用電子細分技術(shù)，使掃描時最小步距角達到0.01nm,光柵臺備有1200L/mm光柵，可便利快捷的完成寬波段掃描。儀表器具備有單色儀狹縫和CCD連接口，可以完成一機多用。光學(xué)系統(tǒng)原理圖如下：

圖中M1為平面鏡，M2、M3為球面鏡，G1為光柵，S1、S2分別為入縫和出縫。儀表器具還設(shè)定有A/D變換功能，將模仿信號變換為數(shù)字信號供上位機收集。
1、單色儀主要技術(shù)功能數(shù)值參考規(guī)格：
焦 距：150mm
相對孔徑：f/4
掃描界限：0-900nm
光譜界限：200nm-1500nm
分 辨 率：0.4nm/mm（435.8nm處，縫寬10μm）
線 色 散：5.4nm/mm
準 確 度：0.25nm
重 復(fù) 性：0.1nm
最小步距：0.01nm
焦面尺寸：寬25mm ×高10mm
狹 縫：寬度10μm-3mm連續(xù)可調(diào)
光 柵 臺：光柵轉(zhuǎn)臺標準配備1200L/mm
儀表器具尺寸：長200mm×寬190mm×高160mm
重 量：5Kg
2、單色儀配套系統(tǒng)
光電特性解析系統(tǒng)是一個基于Windows98系統(tǒng)以上的可執(zhí)行程序。該系統(tǒng)應(yīng)用RS232串行口與單色儀通訊，功能強大，運行平穩(wěn)。可直接控制單色儀出射光波長，設(shè)定有各種信號的收集和變換，測繪制作各種特性的彎彎曲線等功能。
三、實驗內(nèi)容：
1、單色儀標定實驗
2、光電基礎(chǔ)知識實驗
3、光開關(guān)實驗（透射式）
4、紅外反射式光電開關(guān)（光耦）
5、熱釋電紅外傳感器實驗
6、光源及光調(diào)制解調(diào)實驗
7、光電轉(zhuǎn)動速度傳感器轉(zhuǎn)動速度測量實驗
8、LED伏安（V/I）特性實驗
9、LED電光變換（P/I）特性實驗
10、LED光強空間分布及半值角測量實驗
11、LED連續(xù)光譜特性實驗
12、LD伏安（V/I）特性實驗
13、LD電光變換（P/I）特性實驗
14、LD光強空間分布及半值角測量實驗
15、LD連續(xù)光譜特性實驗
16、光電探測器暗電流（A）測量試驗實驗
17、光電倍增管暗電流（A）測量試驗實驗
18、光電倍增管陰極伏安特性測量試驗實驗
19、光電倍增管陽極伏安特性及放大倍數(shù)測量試驗實驗
20、APD雪崩光電二極管反向電壓（V）測量試驗實驗
21、APD雪崩光電二極管暗電流（A）測量試驗實驗
22、APD雪崩光電二極管倍增特性測量試驗實驗
23、光柵莫爾條紋計數(shù)測微實驗
24、設(shè)計型綜合測量實驗