第一篇：光電子課程設(shè)計(jì)作業(yè)

光電子課程設(shè)計(jì)作業(yè)：

1.光敏電阻檢測光照亮度

2.基于PSD 的位置測量系統(tǒng)

3.基于PSD位置傳感器的楊氏模量測量

4.基于單片機(jī)的條紋計(jì)數(shù)器

? 要求：

? 在A4的紙上畫滿黑白相間的條紋，條紋寬度1CM，實(shí)現(xiàn)對黑白條紋的計(jì)數(shù)。

5.基于光電倍增管的弱光檢測

6.基于單片機(jī)的熱電偶測溫系統(tǒng)

7.光電轉(zhuǎn)速計(jì)設(shè)計(jì)

8.智能光電定時器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：

1.封面采用統(tǒng)一格式（研究生學(xué)院下載）

2.標(biāo)題 宋+4號，黑體；正文 宋+小4；參考文獻(xiàn) 宋+5號。

3.格式：標(biāo)題、作者、中文摘要、關(guān)鍵詞、英文標(biāo)題、英文摘要、正文、參考文獻(xiàn)。

說明：

1.每位同學(xué)任選一題。

2.要求盡量完成硬件

3.作業(yè)要求交紙質(zhì)版、電子版和作品，電子版用姓名作為文件名。

4.作業(yè)完成后統(tǒng)一交徐寶兄同學(xué)。交作業(yè)時間：2014.3.3日。

第二篇：光電子課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)心得

回顧此次課程設(shè)計(jì)，兩周時間里，從理論到實(shí)踐，不僅鞏固了以前所學(xué)的知識，而且學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西。通過課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)踐相結(jié)合非常重要，光有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，從理論和實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。成功完成了此次實(shí)習(xí)要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的，是這個過程。這個過程中，我們花費(fèi)了大量的時間和精力，更重要的是，我們在學(xué)會創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，同時還懂得合作精神的重要性，學(xué)會了與他人合作。

以前沒有接觸過焊接，都不知道電烙鐵和吸錫器如何使用，通過課設(shè)使用到了作為電子信息專業(yè)的學(xué)生以后會用到的工具，對以后有很多幫助。焊接電路板和安裝調(diào)試中難免會遇到很多困難，但不應(yīng)想到放棄，必須堅(jiān)持做下去，才能最終得到正確的結(jié)果。在設(shè)計(jì)過程中還發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，應(yīng)該以積極的心態(tài)去改正。

此外，這次課程設(shè)計(jì)與我們的日常生活是息息相關(guān)的，以前只知道學(xué)習(xí)書本知識，都不知道我們將來畢業(yè)會從事什么工作。這次課設(shè)使我知道我們將來或許可以做出比樓道聲光控制燈更加智能更加靈敏的現(xiàn)代科技產(chǎn)品，我很期待也很興奮，我覺得學(xué)好專業(yè)課學(xué)好一技之長非常重要。

在這次的學(xué)習(xí)過程中，讓我了解要多思考、多比較和多嘗試把所學(xué)的書本知識應(yīng)用于實(shí)際，培養(yǎng)自己的動手能力。所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實(shí)際操作才會有深刻理解。

這次，我們是第二個完成的，雖然沒有第一組快。但是我們的板子很漂亮、布線也很整齊。

希望以后的學(xué)習(xí)中能有更多的這樣的機(jī)會，來培養(yǎng)自己的動手操作能力。同時，很感謝老師對我們的耐心指導(dǎo)和幫助。

第三篇：《光電子應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》詳細(xì)教案

一.課程設(shè)計(jì)目的：

1． 學(xué)會用振蕩電路設(shè)計(jì)發(fā)光管調(diào)制電源的方法； 2． 了解微弱信號放大電路的設(shè)計(jì)思路； 3． 熟悉集成運(yùn)算放大器的各類性能參數(shù)； 4． 了解帶通濾波器從噪聲中檢出弱信號的方法；

5． 學(xué)會多重反饋有源帶通濾波器的設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)計(jì)算； 6． 練習(xí)如何進(jìn)行光電信號檢測系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)； 7． 學(xué)會利用各種資源查找相關(guān)器件的參數(shù)特性

二.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

1． 發(fā)光二極管調(diào)制電源設(shè)計(jì)

A.利用NE555為HG412A砷化鎵發(fā)光二極管設(shè)計(jì)一個調(diào)制電源。B.要求電源調(diào)制頻率在最小可調(diào)范圍為3KHz～7KHz，輸出波形占空比50％。且發(fā)光二級管的輸出功率可以調(diào)節(jié)。C.畫出電路圖，簡要說明工作原理。

D.實(shí)際調(diào)試所設(shè)計(jì)的電路，并總結(jié)調(diào)試過程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問題。2． 光電微弱信號放大電路設(shè)計(jì)

A.應(yīng)用低噪聲集成運(yùn)放LF353的A Part設(shè)計(jì)一微弱信號放大電路，用于2CU2D型光電二極管輸出的微弱電流信號前臵放大。B.放大倍數(shù)1000～2000可調(diào)，且輸出要求除去1/f低頻噪聲。C.簡要說明設(shè)計(jì)原理。3． 多重反饋有源帶通濾波器設(shè)計(jì)

A.結(jié)合前臵放大器，利用運(yùn)放uA741設(shè)計(jì)一個二階有源低通濾波器對放大電路輸出的信號進(jìn)行濾波。

B.濾波器要求品質(zhì)因素Q為10，中心頻率f0為5KHz，中頻增益H為5。

C.給出濾波器設(shè)計(jì)參數(shù)的詳細(xì)計(jì)算過程；

D.要求利用其中一個可調(diào)電阻調(diào)整中心頻率f0，其余元件參數(shù)固定。4． 光電報(bào)警電路設(shè)計(jì) A.在已經(jīng)設(shè)計(jì)出的HG412A砷化鎵發(fā)光二極管光源和微弱信號放大器和帶通濾波器濾波器的基礎(chǔ)上，利用集成運(yùn)放LF353的B Part和普通紅色發(fā)光二極管，設(shè)計(jì)一個光電報(bào)警電路。

B.要求當(dāng)電路未接受到5KHz光脈沖時點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管，正常接收5KHz光脈沖時發(fā)光二極管不點(diǎn)亮。C.簡要說明設(shè)計(jì)原理。

三.基本原理

1．發(fā)光二極管調(diào)制電源

用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器電路如圖1所示。電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，也不需要外加觸發(fā)信號，利用輸出端OUT的高電平通過可變電阻R1向電容器C1充電，使UC1逐漸升高，升到2VCC/3時，輸出端OUT跳變到低電平，電容器C1通過電阻R1向輸出端OUT放電，使UC1下降，降到VCC/3時，輸出端OUT跳變到高電平，輸出端OUT又通過R1向電容器C1充電。如此循環(huán)，振蕩不停，電容器C1在VCC/3和2VCC/3之間充電和放電，輸出端OUT輸出連續(xù)的矩形脈沖。由于充放電通道相同，所以輸出的波形占空比為50％。

VCC12VVCCR12K?_LIN50%Key = A 18VCC47623U1OUT32RSTDISTHRTRICONGNDR2400?460%R3752K?_LINKey = Space LED1U20.2uF0U30.01uF1LM555CN

圖1 發(fā)光二極管調(diào)制電源原理圖

輸出信號脈寬周期T的計(jì)算公式如下：

vC(?)?vC(0)vC(?)?vC(T1)?VCC???lnVCC?1323VCCVCCT1?T2??ln??ln2?0.7R1C 因此輸出的矩形脈沖的頻率為：

f?1T1?T2?11.4R1C

調(diào)節(jié)R1的大小即可調(diào)節(jié)輸出的頻率。此處C1固定為0.2uF，通過計(jì)算可知，7KHz 輸出頻率對應(yīng)的R1約為0.5K，5KHz輸出頻率對應(yīng)的R1約為0.7K，3KHz輸出頻率對應(yīng)的R1約為1.2K。因此R1選用2K大小的可調(diào)電阻。

用NE555組成振蕩器來驅(qū)動發(fā)光管時，要注意發(fā)光管上一定要串聯(lián)一個限流電阻。使輸出電流小于或等于發(fā)光管的最大正向電流IF。若振蕩器的輸出電壓為VO，則限流電阻R2取值為：

R1?VO?VFIF?VO?1.530mA

設(shè)輸出VO高電平為5V，則R2應(yīng)不小于116Ω，如果輸出為12V（VCC為12V），則R2應(yīng)不小于350Ω，因此R2取0.4K，為了調(diào)節(jié)發(fā)光管的輸出功率，采用2K的可調(diào)電阻R3的來控制發(fā)光管輸出功率，因此最小輸出電流為4.375mA。

課程設(shè)計(jì)考查點(diǎn)：

1.50％占空比，即電路結(jié)構(gòu) 2.輸出頻率調(diào)節(jié)范圍 3.二極管限流電阻 4.輸出功率可調(diào)

2．微弱信號放大電路

由于光敏二極管在工作時近似于一個電流源Is，因此在進(jìn)行微弱電流信號放大時必須考慮如何進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換，有兩種方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一是直接電阻轉(zhuǎn)換，即電流源連接電阻R，然后與取R上的電壓進(jìn)行放大；二是采用跨阻放大的方法進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換。

采用直接轉(zhuǎn)換的方法時，如果Is不是一個理想的電流源，則R不能獲得所有的電流；另外如果R后面接放大器時，放大器的內(nèi)部電阻是和R并聯(lián)的，這將使得Is流過的等效電阻變得不確定。因此通常不采用直接電阻轉(zhuǎn)換的方法。

R11.0k?VCC12V2CU2D21384R22K?_LINKey = A 50%VEE-12VU1AC10.1uFLF353PVCC12VR31.0k?

采用跨阻放大的方法，如圖所示，Is全部流過反饋電阻Rf，與負(fù)載的大小無關(guān)，所以就能正確地從電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。在此類應(yīng)用中，OP放大器的偏流Ib與信號一起流過Rf，再考慮到偏臵電壓Vio，輸出為：

Vo?(Is?Ib)Rf?(1?RfRs)Vio

因此Rf不宜過大，否則放大器的偏流將在Rf上行程較大的偏壓，當(dāng)需要更大的轉(zhuǎn)換電阻時，可以考慮采用T型網(wǎng)絡(luò)的方法來提高放大倍數(shù)，同時避免過大的輸出偏壓。

U3和U2組成高通濾波電路是為了在測量中除去電路中的1/f低頻噪聲，根據(jù)3dB截止頻率fc的估算公式1/2лRC，C1取0.1uF，R3取1KΩ，3dB截止頻率約為1.6KHz。

50%Rf20K?_LINKey = Space Ra1.0k?Rb100?VCC12V22VEE-12V4U4AU31380.1uFLF353PVCC12VU21.0k?

參考：

光敏二極管通常溫度系數(shù)比較大，故很少用于光強(qiáng)的精確測量。光敏二極管的等效電阻室溫下比較大，約為1000M，溫度升高10度減少一半。等效電容隨結(jié)面積和二極管偏壓變化，零偏壓下典型值50pF。

光伏模式：零偏臵，無暗電流，線性度好，低噪聲（熱噪聲，等效電阻引起），精密應(yīng)用

光導(dǎo)模式：反偏臵，有暗電流，非線性，較高噪聲（熱噪聲＋散粒噪聲，導(dǎo)電引起），高速應(yīng)用

對放大器的要求：

高阻應(yīng)用中，放大器偏流必須很小，精確測量數(shù)十pA范圍的光電二極管電流，運(yùn)放的偏流不應(yīng)大于數(shù)pA。OP07偏流高達(dá)4000pA，帶偏流補(bǔ)償?shù)某码p極型運(yùn)放OP97在室溫下偏流約為100pA，適用于高溫場合。所以通常選擇帶FET輸入的靜電計(jì)級運(yùn)放，但只能工作于有限溫度范圍內(nèi)，如AD549，AD645，AD795等，采用JFET輸入級，BiFET工藝，將失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移減至最低。

工藝要求：

1.另外必須注意實(shí)際電路中潛在的泄漏路徑：在＋125度時，長1英寸的PCB上相隔0.05英寸的平行導(dǎo)電印制線具有大約1011歐姆的泄漏電阻，若兩條印制線之間存在15V電壓，將有150pA的電流流動。2.反饋電阻應(yīng)用玻璃絕緣的陶瓷電阻或玻璃上的薄膜電阻。3.補(bǔ)償電容應(yīng)具有聚丙烯或聚苯乙烯介質(zhì)。4.連線足夠短，電纜盡可能采用聚四氟乙烯絕緣。

5.將放大器的輸入與印制電路板上的大電壓梯度進(jìn)行隔離，減少寄生泄漏電流。保護(hù)措施是一種環(huán)繞輸入線路的低阻抗連接，通過將泄漏轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離敏感節(jié)點(diǎn)的方法來緩沖泄漏。

6.對于偏流極小的應(yīng)用場和，如利用輸入偏流為100fA的AD549的場合，所有與該運(yùn)放輸入端的連線都應(yīng)接到?jīng)]有玷污過的聚四氟乙烯隔離絕緣端子上。而不穿過印制電路板上的通孔，印制電路板本身需要仔細(xì)清潔，然后用優(yōu)質(zhì)共形涂覆材料加以密封，防止?jié)駳夂突覊m侵入。7.整個電路應(yīng)當(dāng)用接地金屬屏進(jìn)行良好屏蔽，以防止接受雜散信號。失調(diào)電壓和漂移分析；

1.光敏二極管等效電阻隨溫度的變化對電路的直流噪聲增益產(chǎn)生劇烈的影響。

2.電路每升高10度，偏流加倍。3.熱電勢，不同溫度下不同金屬之間進(jìn)行電氣連接將產(chǎn)生熱電勢。最好是相同材料，相同溫度。

4.主要因素為偏流，因此最好降低放大器工作電壓，降低輸出驅(qū)動要求，采取散熱措施。

5.輸入失調(diào)電壓可以通過外部失調(diào)調(diào)零電路。帶寬：

信號帶寬由補(bǔ)償電容決定，閉環(huán)帶寬則由增益帶寬積決定。較小的補(bǔ)償電容得到較大的信號帶寬，但相位容限也相應(yīng)減少。

低頻增益由電阻決定，高頻增益由電容決定。

增大補(bǔ)償電容，降低高頻噪聲增益，降低信號帶寬，但積分帶寬增大，即閉環(huán)帶寬增大。后續(xù)增加簡單的德濾波器就能顯著降低輸出噪聲，主要是濾去了大部分閉環(huán)帶寬內(nèi)的噪聲，此時電阻噪聲和電流噪聲便成為噪聲主要來源。

噪聲分析：

單極點(diǎn)帶寬變成等效噪聲帶寬，需要乘上系數(shù)1.57（π/2），電阻器的熱噪聲為：VR＝（4kTR）1/2，k為玻爾茲曼常數(shù)：1.38*10-23J/K，＋25度時1k的電阻噪聲譜密度為4nV/Hz1/2，其它電阻的熱噪聲可以通過將4nV乘以電阻值與1k之比的平方求得。

失調(diào)調(diào)零電路比失調(diào)調(diào)零腳的效果好，原因在于調(diào)零腳每調(diào)零1mV，失調(diào)電壓的溫度系數(shù)增加3uV/oC。

3．有源帶通濾波器

在放大電路中限制通頻帶是抑制干擾和噪聲很有效的一種方法。信號功率往往只限在很窄的頻率范圍之內(nèi)，而白噪聲是系統(tǒng)中固有的噪聲，其頻譜范圍很寬，如果信號放大過程中用濾波器僅濾出信號頻譜能量，抑制其他頻率的能量通過，則能顯著提高系統(tǒng)信噪比。

C10.01uFR1V16.2k?1 V 5kHz 0Deg C2R362k?VEE-12V42U10.01uFR2100?R4100?_LIN50%Key = A 63715741VCC12V 電路如圖所示，二階有源濾波器的設(shè)計(jì)公式如下： a)電路的電壓增益

H(s)?Vo(s)Vi(s)??Ass?Bs?C2

其中：

A?1R1C1;B?1C1?1C2R3;C?1R1?1R2R3C1C2;s?j2?f?j?

b)帶通濾波器的中心頻率f0

f0?12?1R1?1R2R3C1C2

c)中頻增益H

H?R3C2R1?C1?C2?

d)品質(zhì)因素Q

Q?R3?1R1?1R2?C2C1?C1C2

e)帶寬Δf

?f?f0Q?1C1?1C22?R3

電容器比較難以調(diào)節(jié)，所以設(shè)計(jì)這種電路時，往往假設(shè)C＝C1＝C2，且C是某個實(shí)際固定值。三個電阻R1、R2和R3對濾波器性能的影響如下式所示：

R1?12??fHC?Q2?f0HC

Q2?f0C2QR2??f2?C2f1??20??fHQ2???2?H?

R3???fC?f0C

由上可知： a)R1影響Δf和H b)R2影響f0、Δf和H，但是對Δf和H的影響很小 c)R3只影響Δf 設(shè)計(jì)步驟如下：

a)根據(jù)放大器uA741在f0處的開環(huán)增益檢查中頻增益H的合理性

在f0等于5KHz時，開環(huán)增益Av約為500，而H＝5，因此H≈0.01Av(f0)，這樣，即使Av變化100％，也能保證H的變化不大于1％。

b)根據(jù)運(yùn)放的輸入偏臵電流對R3進(jìn)行估值

令C＝C1＝C2＝0.01uF，Q取10，由此對R3進(jìn)行估值

R3?1??fC?Q?f0C?10??5000?10?8?63662 若R3取63.7K，根據(jù)運(yùn)放uA741的輸入偏臵電流Ib的求輸出直流偏移Voo＝IbR3＝800nA×63.7K＝51mV。若輸出信號在5V左右，則誤差在1%左右。c)計(jì)算R1

R1?Q2?f0HC?102??5000?5?10?8?6366

d)計(jì)算R2

R2?Q2?f0C2Q?H?2??102??5000?10?8?2?100?5??163

e)驗(yàn)證H、Q和Δf

H?R3C2R1(C1?C2)?636622?6366?5

Q?R3?1R1?1R2?C2C1?f0Q?C1C2??63662?16366?11632210?8??10

?f?1C1?1C22?R32??63662?499.99

三、光電報(bào)警電路

電路如圖所示，用LF353配臵成一個比較放大器。放大器的正端加2V的左右的偏壓，負(fù)端加信號電壓。當(dāng)光線未阻斷時，從主放大器來的交流信號經(jīng)二極管檢波電路，再經(jīng)C2低通濾波后得到直流電壓，使后面的放大器負(fù)輸入端電位大于（等于）正輸入端電位，則放大器輸出電壓近似為零，LED管截止，不發(fā)光。當(dāng)光線被阻斷時，信號消失，放大器只有正端加正電壓，輸出為正電壓，LED管導(dǎo)通發(fā)出紅色光以示報(bào)警。

R48.0K?VEEJ1Key = S 5 V 5kHz 0Deg V1-12VC10.1uFD11N4007R1R21.0k?1.5K?C210uF12VR32.0k?R58.0k?VCCR621384U1BR70.2k?LF353PVCCLED50%2K?_LIN12VKey = Space

C1和R1是承接主放大電路的高通濾波部分，其截止頻率為

fc?12?R1C1?12??1000?10?7?1.6KHz

D1和R3組成二極管檢波電路，同時R3作為C2的放電通道，D1導(dǎo)通時C2開始充電，設(shè)輸入信號經(jīng)高通濾波后通過二極管半波整流后的有效值為0.45Vrsm，Vrsm是輸入脈沖幅度的最大值，此處設(shè)為4V，則C2充電的最終值約為0.45×4＝1.8，考慮到R2對C2的放電效應(yīng)，實(shí)際電壓應(yīng)該小于1.8V，此處估計(jì)C2的最終充電電壓為1.7V。

在本設(shè)計(jì)中C2的放電時間顯得更為重要，它決定了系統(tǒng)的時間靈敏度，如果光脈沖在被阻斷的一瞬間，C2上的電壓還沒有降到預(yù)定值1V以下，則會出現(xiàn)漏報(bào)錯誤，根據(jù)5KHz的光脈沖頻率可知光脈沖周期為0.2mS，每次留給C2的放電時間只有半個周期，即0.1mS，即在這個時間內(nèi)C2上的2V電壓無法通過R3放電而降到預(yù)定值1V以下，設(shè)靈敏度為10mS，即出現(xiàn)1mS的光脈沖被阻斷，C2上的電壓在T2=1mS的時間段放電至1V以下而發(fā)出警報(bào)，當(dāng)C2取10uF時可知：

T2??lnR3?0?20?1??0.7R3C210mS0.7?10－5T20.7C2

?1.5KC2的充電電壓達(dá)到1V時LF353組成的比較放大器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，C2充電電壓達(dá)到1.6V左右時輸出應(yīng)該接近零，而圖中反相放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為－4，正相放大倍數(shù)為5，因此為了使輸出端接近零，LF353的正相輸入端電壓大約為4×1.7/5=1.36V。由此可以大致確定R5和R6的值。當(dāng)光脈沖信號被阻斷時，C2的電壓近似為零（實(shí)際不為零），則LF353的輸出應(yīng)該在6.8V（1.36×5＝6.8）附近，LED應(yīng)該加上幾百歐姆的限流電阻R7。

根據(jù)LF353組成的比較器可知，C2上的電壓需要達(dá)到約1V才能使LF353輸出翻轉(zhuǎn)，因此充電時間為：

T1??lnvC(?)?vC(0)vC(?)?vC(T1)???ln1.7?01.7?1??ln2.428?0.89RDC2

其中1.7V是C2的最終充電電壓，RD為二極管的導(dǎo)通電阻，非常小，因?yàn)镃2取值在uF量級，因此大致可以估計(jì)出充電時間T1在微秒（uS）量級以下。充電時間的大小影響到系統(tǒng)從警報(bào)狀態(tài)到警戒狀態(tài)的恢復(fù)時間，還影響電路開啟時進(jìn)入警戒狀態(tài)的時間，充電時間越快，進(jìn)入警戒狀態(tài)的時間越短。

四、實(shí)驗(yàn)儀器

1.示波器3臺以上； 2.烙鐵5把以上 3.直流電源3臺以上 4.線材：飛線、電源線若干

第四篇：光電子總結(jié)

周口師范學(xué)院2013~2014學(xué)第二學(xué)期期末考試

《光電子學(xué)基礎(chǔ) 》試卷

物理與機(jī)電工程學(xué)院 光電子技術(shù)科學(xué)專業(yè) 李潔 201105100039

激光器的種類和應(yīng)用

激光器的種類

按功率分:超大功率、大功率、中功率、小功率激光器.按輸出激光連續(xù)性狀況分：連續(xù)激光器、脈沖激光器；按泵浦方法分：光泵浦激光器、電泵浦激光器等。一般按激光工作物質(zhì)的類型來劃分:氣體.液體.固體.半導(dǎo)體激光器

氣體激光器

以氣體為工作物質(zhì)的激光器。

目前應(yīng)用最廣泛的一類激光器：小功率He-Ne激光器，大功率二氧化碳激光器等。大多數(shù)能連續(xù)工作，激勵過程中涉及能級較固定，采用氣體放電中的電子碰撞激發(fā)。根據(jù)能級躍遷類型，又分為原子、離子、分子、準(zhǔn)分子型氣體激光器。

1.原子氣體激光器

工作物質(zhì)：中性氣體原子。

典型代表：He-Ne激光器。其激活介質(zhì)按He:Ne=1:10填充，氖提供激光躍遷能級

2.離子氣體激光器

工作物質(zhì)：離子氣體。

輸出波長：大多在紫外和可見光區(qū)域，輸出功率比原子氣體激光器高。

3.分子氣體激光器

工作物質(zhì)：中性氣體分子的激光器。

代表: CO2激光器，其能級與分子的振動和轉(zhuǎn)動有關(guān)。充氣：

又可分為直流放電型、橫向放電大氣壓(TEA)型和波導(dǎo)型

4.準(zhǔn)分子激光器

工作物質(zhì)：稀有氣體或稀有氣體與鹵素氣體的混合氣體，液體激光器

激光工作物質(zhì)：液體。

可分為無機(jī)液體激光器和有機(jī)液體激光器。染料激光器最有代表性，典型例子：若丹明6G染料激光器。

固體激光器

激光工作物質(zhì)：生長期間人為摻入雜質(zhì)原子的晶體。

特點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)，易維護(hù)，輸出功率大且適于調(diào)Q產(chǎn)生高功率脈沖、鎖模產(chǎn)生超短脈沖

典型例子：紅寶石激光器、Nd:YAG（摻釹的釔鋁石榴石激光器）、鈦藍(lán)寶石激光器等。半導(dǎo)體激光器

工作物質(zhì)：半導(dǎo)體材料（主要是化合物半導(dǎo)體）

泵浦：電流注入

激光器的應(yīng)用

繼固體激光器后, 氣體激光器、化學(xué)激光器、染料激光器、原子激光器、離子激光器、半導(dǎo)體激光器、X 射線激光器和光纖激光器相繼問世, 運(yùn)用范疇也擴(kuò)展到比如電子、輕工、包裝、禮物、小五金工業(yè)、醫(yī)療器械、汽車、機(jī)械制作、鋼鐵、冶金、石油等, 為傳統(tǒng)工業(yè)的技能改造和制作業(yè)的現(xiàn)代化供給領(lǐng)先的技能裝備。

激光與通常光對比有4個特性即: 單色性(單一波長)、相干性、方向性和高光強(qiáng)。激光束易于傳輸, 其時刻特性和空間特功用夠別離操控, 經(jīng)集合后可得到極小的光斑, 具有極高功率密度的激光光束能夠熔化、氣化任何資料, 也可對資料的有些區(qū)域進(jìn)行精細(xì)疾速加工。加工過程中輸入工件的熱量小,熱影響區(qū)和熱變形小;加工功率高;易于完成自動化。激光技能是一門歸納性高新技能, 觸及光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)等學(xué)科。一樣, 激光加工設(shè)備也觸及到很多學(xué)科, 因此決議了它的高科技性和高收益率。縱觀世界和國內(nèi)激光運(yùn)用狀況經(jīng)過多年的研討開發(fā)和完善, 今世的激光器和激光加工技能與設(shè)備已適當(dāng)老練, 形成了系列激光加工技能。

我們來介紹激光加工技能在金屬切開、焊接方面的運(yùn)用狀況。激光切開的特色及運(yùn)用

激光切開是當(dāng)時各國運(yùn)用最多的激光加工技能, 在國外許多范疇, 例如, 汽車制作業(yè)和機(jī)床制作業(yè)都選用激光切開進(jìn)行鈑金零部件的加工。跟著大功率激光器光束質(zhì)量的不斷提高, 激光切開的加工目標(biāo)規(guī)劃將愈加廣泛, 簡直包含了一切的金屬和非金屬資料。例如能夠運(yùn)用激光對高硬度、高脆性、高熔點(diǎn)的資料進(jìn)行形狀雜亂的三維立體零件切開, 這也正是激光切開的優(yōu)勢地點(diǎn)。

激光切開的幾項(xiàng)關(guān)鍵技能是光、機(jī)、電一體化的歸納技能。激光光束的參數(shù)、機(jī)器與數(shù)控體系的功用和精度都直接影響激光切開的功率和質(zhì)量。激光切開的精準(zhǔn)度、功率和質(zhì)量因不一樣的參數(shù)而改動, 如切開功率、速度、頻率、資料厚度及原料等, 故操作人員的豐厚經(jīng)歷特別重要。

激光切開的首要長處

(1)切開質(zhì)量好: 切斷寬度窄，精度高、切斷外表粗糙度好, 切縫通常不需求二次加工即可焊接。

(2)切開速度快, 例如選用2kW激光功率, 厚度8mm的碳鋼切開速度為1.6m/min;厚度2mm的不銹鋼切開速度為3.5m/min, 熱影響區(qū)小, 變形極小。

(3)清洗、安全、無污染, 大大改進(jìn)了操作人員的作業(yè)環(huán)境。

激光切開歸于非觸摸光學(xué)熱加工, 被譽(yù)為“永不磨損的全能東西”。工件能夠進(jìn)行恣意方法的嚴(yán)密排料或套裁, 使原資料得到充分運(yùn)用。因?yàn)閷﹀e觸摸加工, 加工后的零件的歪曲表象降至最低并減少了磨損量。

其實(shí)激光切開亦有其不足之處, 就精度和切斷外表粗度而言, 激光切開未能超越電加工, 就切開厚度而言難以達(dá)到火焰和等離子切開的水準(zhǔn)。別的它亦不能像轉(zhuǎn)塔沖床一樣進(jìn)行成型、攻牙及折邊等。

激光切開的典型運(yùn)用汽車范疇的運(yùn)用

領(lǐng)先的三維激光設(shè)備, 不光能夠完成車體零件的切開, 還可完成整個轎車車身全體的切開、焊接、熱處理、熔覆、乃至三維丈量, 然后完成慣例加工無法完成的技能需求。德國通快公司的三維激光設(shè)備在奔、通用公司、福特公司、雷諾公司、SKODA公司、歐寶公司、SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克萊斯勒公司成功地運(yùn)用多年。航空范疇的廣泛運(yùn)用

世界上很多的航空發(fā)動機(jī)公司選用三維激光設(shè)備進(jìn)行燃燒器段的高溫合金資料的切開和打孔使命, 在軍用和民用航空器的鋁合金資料或特別資料的激光切開都獲得了成功。

2.激光焊接的特色及運(yùn)用

激光焊接是一種高速度、非觸摸、變形極小的焊接方法, 十分合適很多而接連的在線加工。跟著激光設(shè)備和加工技能的開展, 激光焊接才能也在不斷增強(qiáng)。當(dāng)前, 運(yùn)用4kW的C02激光器焊接1mm的板材, 焊接速度高達(dá)20m/min, 例如, 汽車職業(yè)的轎車箱底的大板拼接焊接作業(yè)等。激光焊接的方法首要有傳導(dǎo)焊和穿透焊2 種。當(dāng)前全球的激光運(yùn)用首要以穿透焊為主。近些年來, 高功率萬瓦級激光器在機(jī)械、汽車、鋼鐵等工業(yè)部門獲得了日益廣泛的運(yùn)用。

激光焊接機(jī)與其他焊接技能對比, 首要長處是:

(1)激光焊接速度快, 焊縫深寬比很大(可達(dá)5~10), 變形小。

(2)合適于精細(xì)件、箱體件和有密封需求焊接件的加工。激光束經(jīng)集合后可獲得很小的光斑, 能精細(xì)定位, 可運(yùn)用于大批量自動化出產(chǎn), 不只出產(chǎn)功率大大提高, 且熱影響區(qū)小, 焊點(diǎn)無污染, 大大提高了焊接的質(zhì)量。

(3)激光焊縫機(jī)械功用好, 通常焊縫的機(jī)械功用均強(qiáng)于母材。

激光焊接的典型運(yùn)用激光焊接汽車用大板拼接的運(yùn)用

為了滿意汽車職業(yè)對寬幅鋼板和特別功用鋼板的需求, 經(jīng)過激光焊接進(jìn)行大板拼接, 滿意汽車廠大型三維功用沖壓件的需求。全球汽車制作商都已完成此類部件的激光焊接運(yùn)用。例如, 奔馳、寶馬、通用、豐田、歐寶SAAB、戴姆勒一克萊斯勒等很多公司都早已運(yùn)用。能夠把1m寬的冷軋鋼板, 經(jīng)過激光焊接, 拼成2m 寬的鋼板。激光焊接在齒輪加工方面的運(yùn)用

激光焊接齒輪的技能從根本上改動了傳統(tǒng)的描繪和制作理念, 為齒輪箱體類部件的加工供給了非常好的經(jīng)濟(jì)性和更為緊湊的布局。運(yùn)用激光焊接齒輪技能, 需求先加工整個環(huán)狀長齒圈, 然后截成若干個齒圈, 再別離依據(jù)齒輪箱的需求焊在傳動軸上

激光加工技能已在很多范疇得到廣泛運(yùn)用, 跟著激光加工技能、設(shè)備、技能研討的不斷深入, 將具有更寬廣的運(yùn)用遠(yuǎn)景。

第五篇：光電子技術(shù)

光電子技術(shù)

1.世界上第一臺激光器，由修斯研究室的梅曼研制，并最終在1960年成功運(yùn)轉(zhuǎn)。（紅寶石激光器）

2.黑體：能夠完全吸收任何波長的電磁輻射。

3.躍遷：原子中的電子在特定的軌道上運(yùn)動，并具有能量，各能量級能量不連續(xù)，當(dāng)原子從某一能級吸收或釋放了能量，轉(zhuǎn)移到另一能級時，就稱為躍遷。4.自發(fā)輻射：處于高能級E2上的原子自發(fā)的向低能級E1躍遷，并發(fā)射一個頻率v=（E2-E1）/h的光子的過程稱為自發(fā)輻射躍遷。5.受激輻射：處于高能級E2上的原子在頻率為v=（E2-E1）/h的輻射場激勵作用下或在頻率為v=（E2-E1）/h的光子誘發(fā)下，向低能級E1躍遷并輻射出一個與激勵輻射場光子或誘發(fā)光子的狀態(tài)(包括頻率、運(yùn)動方向、相位等)完全相同的光子的過程稱為受激輻射躍遷。

6.受激吸收：受激輻射的反過程為受激吸收過程，一般也稱作吸收。

7.激光產(chǎn)生的基本原理：在受激輻射躍遷的過程中，一個誘發(fā)光子可以使處在上能級上的發(fā)光粒子產(chǎn)生一個與該光子狀態(tài)完全相同的光子，這兩個光子又可以去誘發(fā)其他發(fā)光粒子，從而產(chǎn)生更多狀態(tài)相同的光子。必要條件：使激光工作物質(zhì)處于粒子束反轉(zhuǎn)狀態(tài)。粒子束反轉(zhuǎn)：采用諸如光照、放電等方法從外界不斷地向發(fā)光物質(zhì)輸入能量，把處于下能級的發(fā)光粒子激發(fā)到上能級去，便可使上能級E2的粒子數(shù)密度超過下能級E1的粒子數(shù)密度的狀態(tài)。此時，受激輻射大于受激吸收。

8.激光器構(gòu)造：由三部分構(gòu)成，包括激光工作物質(zhì)(基質(zhì)與激活粒子)、泵浦源（對激光工作物質(zhì)進(jìn)行激勵）和光學(xué)諧振腔（得到穩(wěn)定、持續(xù)、有一定功率的高質(zhì)量激光輸出）。9.激光粒子的能級系統(tǒng)：1三能級系統(tǒng)2四能級系統(tǒng)（P9頁）

10.光學(xué)諧振腔：是常用激光器的三個主要組成部分之一。它是在激活物質(zhì)兩端適當(dāng)位置放置兩個反射鏡組成。主要作用：1.提供光學(xué)正反饋?zhàn)饔谩?.產(chǎn)生對振蕩光束的控制作用。11.諧振腔的Q值：品質(zhì)因數(shù)Q=ωW/ρ,式中ω為角頻率，W為存儲在諧振腔內(nèi)的能量，ρ為每秒損失的能量。（P21頁）12.橫模：激光光束橫截面上穩(wěn)定的光場分布稱之為橫模。

13.激光縱模：激光器諧振腔內(nèi)獲得振蕩的幾種波形（波長稍微不同）沿光軸方向的分布。14.縱模的選擇:1短腔法：兩個相鄰縱模間的頻率差Δνq=νq-νq-1=c/2L’

(L’=(L-l)+nL表示諧振腔的光學(xué)長度；n晶體折射率，L物理長度，l晶體長度，c表示真空中的光速）例：在氦氖激光器中，其熒光譜線ΔνF約為1500MHZ。若激光器腔長為10cm，則縱模間隔Δνq為Δνq= c/2L’=3*108m/s /2*1*10*10-2m=1500MHZ 15.穩(wěn)頻技術(shù):通常講的頻率的穩(wěn)定性包括兩方面：一是“穩(wěn)定度”，指的是激光器在連續(xù)工作期間內(nèi)它的頻率該變量Δν’在振蕩頻率ν中所占的比例，即

Δν’/ν。二是“復(fù)現(xiàn)度”，指的是同樣設(shè)計(jì)、同樣方法制成的激光器在同樣條件下使用時相互之間的頻率偏差，或是在完全不同設(shè)計(jì)、和不同條件下，用相同的能級躍遷所制成的激光器，其振蕩頻率與與原子躍遷中心頻率的偏差，如果這方面的偏差用Δν表示，則其在ν中所占比例Δν’’/ν稱為復(fù)現(xiàn)度。

16.固體激光器：一般采用光激勵（泵浦燈），其能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，所以效率低。（光的激勵能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能）。氣體激光器：一般采用電激勵，其效率高、壽命長，長采用連續(xù)方式。

17.摻釹釔鋁石榴激光器（YAG）：典型的四能級系統(tǒng)，激光波長為1.0641μm，優(yōu)點(diǎn)是閾值功率低，可以做成連續(xù)激光器，輸出功率已達(dá)千瓦量級。激光輸出為多縱模。每次脈沖

’’輸出功率在幾千瓦以上。

18.紅寶石激光器：屬于三能級激光器，是最早的一種激光器。它的效率比較低，但由于它發(fā)射694.3nm的紅光且能得到相干性好的單模輸出，當(dāng)研究順便過程的全息照相時，作為可見光脈沖光源是比較合適的。

19.尖峰振蕩效應(yīng)：不加任何特殊裝置的固體脈沖激光器，在一次輸出中，激光脈沖的寬度大約是ms數(shù)量級。經(jīng)過仔細(xì)的觀察和分析會發(fā)現(xiàn)，這個脈沖并不是平滑的，而是包含著很多寬度更窄的短脈沖序列。而且隨著激勵的增強(qiáng)，短脈沖的時間間隔會更小。這種現(xiàn)象被稱做弛豫振蕩效應(yīng)或尖峰振蕩效應(yīng)。其定性解釋：一個短脈沖形成和消失，可以由激光系統(tǒng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的增減變化來解釋。造成系統(tǒng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度增加的因素是光泵浦，其增加速率在一個短脈沖序列的消長過程中可以看成是不變的。是反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度減少的因素是受激輻射，其減少速率則是因腔內(nèi)光子數(shù)密度的多少而變化。20.調(diào)Q技術(shù)原理：初期它處于關(guān)閉狀態(tài)（Q值很低），抑制受激輻射的作用，在泵浦抽運(yùn)工作一段時間后，突然將Q值提高（Q開關(guān)導(dǎo)通），上能級粒子瞬間釋放，獲得高功率巨脈沖。（腔內(nèi)儲存的能量通過受激輻射一下釋放出來，瞬間達(dá)到獲得高功率巨脈沖的目的）。

21.電光調(diào)Q激光器 ：（電光效應(yīng)：對于某些晶體經(jīng)過特殊方向的切割后，如果在某個特定的方向上外加電壓，就可以通過它的線偏振光改變振動方向。）原理流程圖如下（P60頁）

22.聲光Q開關(guān)原理：聲光介質(zhì)在超聲波的作用下，介質(zhì)的折射率會發(fā)生周期性的變化，使介質(zhì)變成為正弦相位光柵，當(dāng)光通過此介質(zhì)時，由于衍射會造成光的偏折。如果這個裝置放在激光器腔內(nèi)，就會增加損耗改變腔的Q值。

其流程如下：（Ｐ６１頁）

23.三基色：本質(zhì)是三基色具有獨(dú)立性，三基色中任何一色都不能用其余兩種色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出來，并且混合后得到顏色數(shù)目最多。紅、綠、藍(lán)為色光三基色。為了統(tǒng)一認(rèn)識，１９３１年國際照明委員會規(guī)定了三基色的波長：紅光為７００．０ｎｍ，綠光５４６．１ｎｍ，藍(lán)光為４３５．８ｎｍ。

24.相加混色原理 ：由兩種或兩種以上的色光相混合時，會同時或者在極短時間內(nèi)連續(xù)刺激人的視覺器官，使人產(chǎn)生一種新的色彩感覺。稱這種色光混合為加色混合。這種由兩種以上色光相混合，呈現(xiàn)一種色光的方法稱為色光加色法。

25.激光顯示技術(shù)：分三種類型；第一種是激光陰極射線管LCRT（laser cathode tube）,其基本原理是用半導(dǎo)體激光器代替陰極射線顯像管熒光屏的一種新型顯示器件；第二種是激光光閥顯示，基本原理是激光束僅用來改變某些材料（如液晶等）的光學(xué)參數(shù)（如折射率或透過率）而再用另外的光源使這種光學(xué)參數(shù)變化而形成的像投射到屏幕上，從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示；第三種是直觀式（點(diǎn)掃描）電視激光顯示，它是將經(jīng)過信號調(diào)制過的RGB三色激光束直接通過機(jī)械掃描方法偏轉(zhuǎn)掃描到顯示屏上。

26.德國 Jenoptik 公司ＲＧＢ全固態(tài)激光器光路圖：Oscillator振蕩器；Amplifier放大器；SHG倍頻，頻率增加一倍，波長減少一半;SFM和頻;OPO（Optical Parametric Oscillation）光學(xué)參量振蕩器；AOM（Acoustic Optical Modulator）聲光調(diào)制器；KTA crystal（KTA晶體，砷酸鈦氧鉀）；LBO晶體（三硼酸鋰）；流程圖如下：（p113頁）

27.光電探測器的物理效應(yīng)：通常分為兩大類：光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)。光子效應(yīng)：指單個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng)，對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其影響速度一般比較快。（光電效應(yīng)：在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流。）光熱效應(yīng)：指材料收到光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動加劇，溫度升高，由于溫度的變化而造成物質(zhì)的電學(xué)特性變化。

28.光電發(fā)射效應(yīng)：在光照下，物體向表面以外的空間發(fā)射電子（即光電子）的現(xiàn)象，稱為光電發(fā)射效應(yīng)。愛因斯坦方程：Ek=hυ—Eψ，Ek=mv/2是電子離開發(fā)射體表面時的動能；m是電子質(zhì)量；v是電子離開時的速度；hυ是光子能量，Eψ是光電發(fā)射體的功率函數(shù)。光電發(fā)射效應(yīng)發(fā)生的條件：υ≥Eψ/h≡υc（入射光波的截止頻率），或用波長表示時：λ≤hc/ Eψ≡λc（截止波長）。

29.光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，對于半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子空穴對，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值降低，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。（P148頁）30.光伏效應(yīng)：如果光導(dǎo)現(xiàn)象是半導(dǎo)體的材料的體效應(yīng)，那么光伏現(xiàn)象則是半導(dǎo)體材料的“結(jié)”

效應(yīng)。當(dāng)照射光激發(fā)出電子-空穴對時，電勢壘的內(nèi)建電場將把電子-空穴對分開，從而在勢壘兩側(cè)形成電荷堆積，形成光生伏特效應(yīng)。（光照零偏PN結(jié)產(chǎn)生開路電壓的效應(yīng)，又稱光伏效應(yīng)。）31.溫差電效應(yīng)：當(dāng)兩種不同的配偶材料（可以是金屬或半導(dǎo)體）兩端并聯(lián)熔接時，如果兩個接頭的溫度不同，并聯(lián)回路中就產(chǎn)生電動勢，稱為溫差電動勢，回路中就有電流流通。如果把冷端分開并與一個電流表連接，那么當(dāng)光照熔接端時，熔接端吸收光能使其溫度升高，電流表就有相應(yīng)的電流讀數(shù)，電流的數(shù)值間接反映了光照能量的大小。——用熱電偶來探測光能的原理。

232.熱釋電效應(yīng)：當(dāng)強(qiáng)度變化的光打到晶體上，引起材料溫度變化——電極化強(qiáng)度發(fā)生變化——面電荷發(fā)生變化——產(chǎn)生熱釋電電流。壓電晶體：發(fā)生壓電效應(yīng)的晶體。壓電效應(yīng)：某些晶體在特定的方向上施加外力，那么就會在某兩個表面產(chǎn)生面電荷，當(dāng)外力消失，晶體回到不帶電。

33.量子效率η：靈敏度R從宏觀描述了光電探測器的光電、光譜以及頻率特性，量子效率則是對同一問題的微觀-宏觀描述。

η=hυRi/e（Ri電流的靈敏度），光譜量子效率

：ηλ =hcRiλ/eλ

(c是材料的光速)34.歸一化探測度D*：

D*大的探測器其探測能力一定好。

35.光電導(dǎo)探測器——光敏電阻：利用光電導(dǎo)效應(yīng)而工作的探測器。光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)，無需形成PN結(jié)，故又常稱為無結(jié)光電探測器。這種元件在光照下會改變自身的電阻率，光照愈強(qiáng)，元件自身的電阻率愈小，因此常常又稱光敏電阻或光導(dǎo)管。本征型光敏電阻一般在室溫下工作，適用于可見光和近紅外輻射探測；非本征型光敏電阻通常必須在低溫條件下工作，常用于中、遠(yuǎn)外輻射探測。由于光敏電阻沒有極性，只要把它當(dāng)做電阻值隨光照強(qiáng)度而變化的可變電阻器對待即可，因此在電子電路、儀器儀表、光電控制、計(jì)量分析、光電制導(dǎo)、激光外差探測等領(lǐng)域獲得了十分廣泛的應(yīng)用。常見的光敏電阻有CdS、CdSe、PbS以及TeCdHg等。其中CdS是工業(yè)上應(yīng)用最多的，而PbS主要用于軍事裝備。

36.光頻外差探測技術(shù)：原理：基于兩束相干光在探測器光敏面上的相干效應(yīng)。故也常稱為光波的相干探測。相干光：振動方向相同，振動頻率相同，相位相同或相位差保持恒定。37.曼萊-羅威關(guān)系：公式（P307頁）

相互作用中三個光電場光子數(shù)的變化關(guān)系：ω1和ω3的光子數(shù)之和及ω2和ω3的光子數(shù)之和在非線性過程中始終保持不變。ω1與ω2光子數(shù)之差保持不變。如果頻率為ω1與ω2的兩個光子同時湮滅，可以產(chǎn)生頻率為ω3的一個光子，這就是和頻與倍頻的情況。反過來ω3光子湮滅，同時產(chǎn)生兩個頻率為ω1與ω2的光子，這就是參量產(chǎn)生的過程。

38.相位匹配技術(shù)：為有效的進(jìn)行非線性光學(xué)頻率變換，必須使參與互作用的光波在介質(zhì)中傳播時具有相同的相速度。實(shí)現(xiàn)有效頻率變換的方法之一是相位匹配技術(shù)，利用非線性晶體的雙折射與色散特性達(dá)到相位匹配。39.單軸晶體的相位匹配條件及匹配角：(折射率)負(fù)單軸晶體——n0>ne。正單軸晶體——ne>n0.40.二次諧波的產(chǎn)生：能量守恒和動量守恒（P314頁）

41.參量振蕩器：光學(xué)參量振蕩器（OPO）是利用非線性晶體的混頻特性來實(shí)現(xiàn)頻率變換的器件，其中有一個或兩個光波具有振蕩特性，具有諧振腔。具有調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單及工作可靠等特性。光學(xué)參量放大的原理：實(shí)質(zhì)上是一個差頻產(chǎn)生的三波混頻過程。由曼萊-羅威關(guān)系可知，在差頻過程中，每湮滅一個最高頻率的光子，同時要產(chǎn)生兩個低頻光子，在此過程中這兩個低頻獲得增益，因此光學(xué)參量放大器可作為他們的放大器。如果將非線性晶體置于諧振腔中，并用強(qiáng)的泵浦光照射，當(dāng)增益超過損耗時，在腔內(nèi)可以從噪聲中建立起相當(dāng)強(qiáng)的信號光及空閑光。在光學(xué)參量振蕩器中建立起來的兩種頻率的光波，任何一個光波都可以稱為信號光或者空閑光。

42.參量振蕩器的閾值：判斷閾值與什么參量有關(guān)系？（P331頁公式）

式中，k=

；gs為模耦合系數(shù)；l為有效參量增益長度；τ為1/e處脈沖半寬度；L=L’+(n-1)l;L’為OPO腔長；l為非線性晶體長度；n為信號輸出 100μJ時（定義為閾值臨界狀態(tài)）腔內(nèi)振蕩次數(shù)；Pn為閾值處信號波能量；P0為參量量子噪聲能量；a為參量光在介質(zhì)中的場吸收系數(shù)；R為腔內(nèi)各種損耗的總和。

43.光的干涉：用波的疊加而引起強(qiáng)度從新分配的現(xiàn)象。三個必要條件：頻率相等，兩束光存在相互平行的振動分量，位相差δ（P）恒定。