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  气体放电光源 4.固体发光光源 5.激光器 一切能产生光辐射的辐射源第2章 光电检测中的常用光源 1.光源的特性参数 2.热辐射源 3.,天然的无论是,人造的还是,为光源都称。然界中存在的天然光源是自,、恒星等如太阳;、电能、化学能)转化成光辐射能的器件人造光源是人为将各种形式的能量(热能,辐射的器件称为电光源其中 利用电能产生光。测系统中在光电检,常用的光源电光源是最。 空间上的相位特征按照光波在时间、,干光源和非相干光源一般将光源分成相, 1 所示如图 2?。光机理按照发,光源、固体发光光源和激光器 4 种光源又可以分成热辐射光源、气体发光。几种光源的工作原理和特性本章将简要地叙述其中主要,光电检测系统时为读者在设计, 1 辐射效率和发光效率 在给定 λ1~λ 2 波长范围内正确选用光 源提供依据 2. 1 光源的特性参数 2.1.,生这些辐射通量所需的电功率之比某一辐射源发出的辐射通量与产,光谱范围内的辐射效率称为 该辐射源在规定,780 (2? 1) 某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比即 ?2 ? ?e ? e ? P ? (? )d? ? ? e 1 P ,的发光效率就是该光源, )d? 380 P (2? 2) 单位为 lm/W(流明每瓦)即 ?v ? ?v ? P K m ? ? e (? )U (?。为一些常用光源的发光效率表 2? 1 中所列的。发出的大都是由单色光组成的复色光2.1.2 光谱功率分布 光源,射出的光功率的大小同而且在不同频率上辐。布分成 4 种情况光源的光谱功率分, 2 所示如图 2?。a)称为线状光谱图 2? 2(,细线(b)称为带状光谱由若干 条明显分隔的,开的谱带组成它由一些分,续的细谱线(c)为连续光谱每一谱带 中又包含许多连,(d)是混合光谱光源发出的谱线 ,、带光谱混合而成它由连续光谱与线。光源时在选择,测量对象的要求来决定它的光谱功率分布应由。学系统中在目视光,辐射比较丰富的光源一般采用可见区光谱。摄影用光源对于彩色,的 色彩还原为了获得较好,日光色的光源应采用类似于,、氙灯等如卤钨灯。光光度计中在紫外分,等紫外辐射较强的光源通常使用氘灯、汞氙灯。源的发光强度在空间各方向上是不相同的2.1. 3 空间光强分布 一般光。曲线来描述光源的这 种特性常用发光强度矢量和发光强度。原点向各径向取矢量在空间某一截面上自,向的发光强度成正比矢量的长度与该方, 强度矢量称其为发光。端点连起来将各矢量的,分布曲线 是气体发光光源光强分布就得到光源在该截面上的发光强度。光的利用率为了提高,的方向作为照明方向一般选择发光强度高。背面方向的光辐射为了进一步利用,背面安装反光罩还可以在光源的,光源的发光中心上反光罩的焦点位于。光源的颜色包含两方面的含义2.1. 4 光源的颜色 ,和显色性即色表。到的颜色称为光源的色 表用眼睛直接观察光源时所看。的色表呈黄色例如高压钠灯,色表呈白色荧光灯的。源照射物体时当用这种光,感觉)与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性物体呈现的颜色(也就 是物体反射光在人眼内产生的颜色, 的显色性称为该光源。特殊物体作为检验光源显色性的“试验色” 国际照明委员会(CIE)规定了 14 种。等几种光源的显色性较好白炽灯、卤钨灯、 镝灯,求较高的场合适用于辨色要,放映、染料、 彩色印刷等行业如彩色电影、彩色电视的拍摄和。等光源显色性差一些高压汞灯、高压钠灯,头等辨色要求较低 的场合一般用于道路、隧道、码。的温度与它的辐射特性是一一对应的2.1. 5 光源的色温 黑体。温度的这种关系从光源的颜色与,温度的概念引出了颜色,色温简称。体辐射源对非黑,体的辐射特性来近似地表示它的某些辐射特性常可用黑。光源一般,色温和分布温度表不经常用 色温、相关。)色温(1。在某一温度下辐射出的光的颜色相同如果辐射源发出的光的颜色与黑体,称为该辐射源的色温则黑体的这一温度 。由多种光谱分布产生由于一种颜色可以,相同的光源所以色温, 率分布不一定相同它们的相对光谱功。相关色温(2)。下的黑体辐射的颜色都不相同若一个光源的颜色与任何温度,相关色温表 示这时的光源用。色度图中在均匀,下的黑体辐射的色坐标点最接近如果光源的色坐标点与某一温度,为这个光源的相关色温则该黑体的温度 称。分布温度(3)。辐射的相对光谱功率分布辐射源在某一波长范围内,的相对光 谱功率分布一致与黑体在某一温度下辐射,为这个辐射源的分布温度那么该黑体的温度就称。光源时选择,稳定性、光谱特性等性能应综合考虑光源的强度、。据斯忒藩一玻尔兹曼定律知2. 2 热辐射源 根,度大于绝对零度物体只要其温,界辐射能量都会向外,温度的四次方有关其辐射特性与 。的一块铁例如炉上,加热时刚开始,呈暗红色温度较低。续加热若继,的升 高随着温度,红色逐渐变为炽白铁块的颜色会由暗,也更明亮而且发光。低环境 发射能量的形式称为热辐射物体由于温度较高而向周围温度较,为热辐射源这种物体称。种热辐射源下面介绍几。为 1.392× 109m 的光球2.2. 1 太阳 太阳是直径约,1.496× 1011m它到地球的年平均距离是 。观看太 阳时因此从地球上, 0.533°太阳的张角只有。K 左右的黑体辐射(见图 2? 4)太阳光谱能量分布相当于 5 900 。107W·m 2·sr ?1 其平均辐亮度为 2.01× ,×109cd/ m2平均亮度为 1.95。气层外在大,0.38~ 0.78μ m) 46.25 红外区(0.78μm) 47.29 辐射到地球上的太阳光太阳对地球的辐照度值在不同的光谱区所占的百分比为 ? 紫外区(0.38 μm) 6.46 可见区(,厚厚的大气层要穿过一层,、偏振状态等 方面都发生了变化因而在光谱、空间分布、能量大小。CO2)、一氧化碳(CO)和其他碳氢化 合物(如 CH4)等大气中的氧(O2)、水汽(H2O)、臭氧(O3)、二氧化碳(,上吸收太阳辐射都在不同程度,选择性的吸收介质而且它们都是光谱。光谱辐射照度曲线 所示在标准海平面上 太阳的,示大气的光谱吸收带其中的阴影部分表。 1、能发射所有波长的辐射源叫绝对黑体2.2. 2 黑体模拟器 吸收比等于,种理想辐射源绝对黑体是一。器 或系统中在许多光电仪,样一种辐射源往往需要这,性酷似理想黑体的特性它的温度特性和光谱特。为 黑体模拟器这种辐射源常称,准辐射源也称基,地控制在设定值上其温度可以很精确。 带有均匀加热壁的不透明封闭空腔这种模型原则上是开有发射小孔并。形状多种多样空腔的几何,构上考虑但从结,模型是管 状的最常见的黑体。几种工程黑体的典型结构图 2? 5 给出了。可见由图,形状——球形、锥 形、圆柱型工程黑体的内腔呈简单的几何,形状的组合或者是这些。应用中在实际,称为黑体炉基准辐射源,墨制做由石,承受工作高温的热 绝缘材料外壁包上较厚一层可长时间,于保温以利。热线圈加热采用电加,列保证均匀加热其线圈绕制、排。外此,度的热电偶或热电阻腔体内置有高精 ,器空腔内的温度用其检测辐射。度均匀稳定为了使温,尺寸中 1/d1.5全辐射器空腔的几何。度为 L内腔的长,径为 d出口直。图 2? 6 所示黑体模拟器的结构如, 温度为 3 000 K目前的黑体模拟器最高工作, 2 000K 以下而实际应用的大多是在。是光电测量中最常用的光源之一2.2. 3 白炽灯 白炽灯。的是连续光谱白炽灯发射,和黑体辐射曲 线%在可见光谱段中部,和黑体辐射曲线%而在整个光谱段内。外此,特性稳定它的发光,命长寿,值复现方便使 用和量,度量和光度量的标准光源因而也广泛用作各种辐射。充气钨丝白炽灯和卤钨灯等白炽灯有真空钨丝白炽灯、,通电加热发出光辐射由钨丝。 2 300~ 2 800 K真空钨丝白炽 灯的工作温度为,0 lm/ w发光效率约 1。 3680 K钨的熔点约为,度会导致钨的蒸发率急剧上升进一步增加白炽灯的工作 温,寿命骤减从而使。丝白炽灯充气钨,化学反应的氩、氮等惰性气体由于在灯泡中充人和钨不发生,子在和惰性气体原子碰撞时使由灯丝蒸发出来的 钨原,能返回灯丝部分钨原子。地抑制钨的蒸发这样可以有效,高到 2 700~3 000 K从而使白炽灯 的工作温度可以提,到 17 lm/ W相应的发光效率提 高。剂(如氯化碘、溴化硼等)如果在灯泡内充人卤钨循环,以形成卤钨循环在一定温度下可, 的卤素合成卤钨化合物即蒸发的钨和玻璃壳附近,温度较高的 灯丝周围时而该卤钨化合物扩散到,卤素和钨又分解成。样这,积在灯 丝上钨就重新沉,灯泡壁区域再继续与钨化 合而卤素被扩散到温度较低的。钨的再生循环这一过程称为, 7 所示如图 2?。步提高了灯的寿命卤钨循 环进一。3 200 K灯的色温可达 ,高到 30 lm/W发光效 率也相应提。放电原理制成的光源称为气体放电光源2. 3 气体放电光源 利用气体。入发光用的气体制作时在灯中充,氙、 氪等如氦、氖、,属蒸气或金,、铊、镝等如汞、钠,作用下电离出电子和离子这些元素的原子在电场。电子向阳极运动时当离子向阴 极、,得到加速从电场中,撞时会激励出新的电子和离 子当它们与气体原子或分子高速碰。电子会跃迁到高能级在碰撞过程中有些,子的激发引起原。就会发射出相应的 辐射受激原子回到低能级时,称为气体放电原理这样的发光机制被。同的特点: ①发光效率高气体放电光源具有下列共,效率高 2~ 10 倍比同瓦数的白炽灯发光,节能的特点因此具有;灯丝本身发光②由于不靠,得牢固紧凑电极可以做,抗冲击耐震、;命长③寿,长 2~ 10 倍一般比白炽灯寿命;适应性强④光色,范围内变化可在很大。述特点由于上,有很强的竞争力气体放电光源具,明中得到广泛使用在光电测量和照。 也称气体灯气体放电光源。的气体或金属蒸气气体灯内可充不同,质不同的多种灯源从而形成放电介。一种 材料时即使充有同,可构成多种气体灯由于结构不同又。为:低压汞灯如汞灯就可分, 0.8 Pa管内气压低于,电型和热阴极弧光放电型两类它又可 分为冷阴极辉光放;汞灯高压,1~ 5 Pa管内气压约为 ,0~ 50 1m/ w该灯的发光效率可达 4;压汞灯超高,0~200 Pa管内气压可达 1。弧和短弧之分又如氙灯有长,度、光谱特性、启动电路及具体结构等它们各有各自的发 光效率、发光强。源的种类很多气体放电光。气体放电灯的情况下面介绍几种常用。点是在极短的时间内发出很强的光辐射2.3. 1 脉冲灯 这种灯的特,如图 2? 8 所示其结构和工作电路原理。0 经充电电阻 R直流电源 电压 U,电到工作电压 Uc使储能电容 C 充。灯的自击穿电压 UsUc 一般低于脉冲,火电压 U Z而高于灯 的着。外绕有触发丝脉冲灯的灯管。施加高的脉冲电压工作时在触发丝上,电离火 花线使灯管内产生,小了灯的内阻火花线大大减,着火” 使灯“。可在极短的时间内通过脉冲 灯电容 C 中储存的大量能量,强的闪光产生极。光器外除激,最亮的光源脉冲灯是。灯的高亮度由于脉冲,器的光泵和印刷制版的光源等所以广泛用作摄影光源、激光。光灯就是一种脉冲氙灯例如照相用的万次闪,与日光接近它的色温,摄影的光源适于作彩色。惰性气体——氙氙灯内 充有,电弧放电而发出强光由两个电极之间的。光谱是连续的氙灯的辐射,相接近(见图 2? 9)与日光的光谱 能量分布,00 K 左右色温 6 0,90 以上显色指数 ,太阳”之称因此有“小。氙灯和脉冲氙灯 3 种氙灯分为长弧氙灯、短弧。 25~30 lm/W长弧氙灯的发光效率为。光装置中在固体激,用作泵浦光源常把脉冲氙灯。管形和螺旋形两种这时的氙灯有直, 达几千焦耳发光时能量可,只有几毫秒而闪光时间,的瞬时功率可见有很大。灯中还有氘灯常见的脉冲。高纯度的氘气氘灯内充有,极弧光放电灯是一种热阴。热 式氧化物阴极氘灯的阴极是直,mm 厚的钽皮做成阳极用 0.5 ,正对口中心,比较好的石英玻璃制成灯泡由紫外透射性能。加热灯丝工作时先,子发射产生电,加高压后当阳极,速电子的碰撞而激发氘原子在灯内受高,外光谱(185~500 nm)从阳极小 圆孔中辐射出连续的紫。的外形及其紫外光谱分布图图 2? 10 是氘灯。度高、稳定性好、寿命长氘灯的紫外线辐 射强,光光度计的连续紫外光源因此常用作各种紫外分。~250 nm 的标准辐射光源中国计量院用氘灯作为 200。 原子光谱灯又称空心阴极灯2.3. 2 原子光谱灯,? 11 所示其结构如图 2。阴极封在玻壳内阳极和圆筒形, 透明石英窗玻壳上部有一。射出放电辉光工作时窗口透,金属的原子光谱其中主要是阴极。正常辉光高出 100 倍以上空心阴极放电的电流密度可 比,但温度不高电流虽大,钱不仅强度大因此发光的谱,宽度很小而且波长。为 42 267 nm 时如 金属钙的原子光谱波长,3 nm 左右光谱带宽为 3,出的光稳定同时它输。单元素型或多元素型原于光谱灯可制 成。气体的不同加之填充,品种很多这种灯的。是引出标准谱线的光束原子光谱灯的主要作用,线的分光位置确定标准谱,中的特 征波长等以及确定吸收光谱。用于元素它主要,光谱分析的装置中特别是微量元素。见的气体放电光源还有汞灯2.3. 3 汞灯 常。汞灯和超高压汞灯三类汞灯分低压汞灯、高压,图 2? 12 所示它们的光谱能量分布如。3.7 nm 的紫外线低压汞灯主要发射 25,约 64 lm/ w高压汞灯的发光效率,光成分较多其中可见。压有 l~5 Pa高 压汞灯内的气, 10~ 200 Pa超高压汞灯内的气压有。体发光光源又称平板发光器件2. 4 固体发光光源 固,板显示器也称平。的厚度较薄平板显示器,像一块平板看上去就。D) 的种类较多平板显示(FP,类型分按发光,被动发光型两种分主动发光型和。自己发光前者媒质,外部光源实现信息显示后者则 靠媒质调制。工作原理分按媒质和,电致 发光显示(ELD)和场致发光显示(FED) 等有液晶显示(LCD) 、等离子体显示(PDP) 、。电场的作用下将电能直接转换为光能的发光现象2.4.1 场致发光光源 场致发光是固体在,致发光也称电。的 材料很多实现这种发光,体场致发光器件下面介绍几种固。屏的结构如图 2? 13 所示1.交流粉末场致发光屏 该发光。电膜作为两个电极其中铝箔和透明导,用氧化锡制 成透明导电膜通常,用陶瓷或钛酸钡等制成高介电常数的反射层常,射光束用以反,到上方输出将光集中。S)、树脂和陶瓷等混合面成荧光粉层由荧 光粉(Zn,很薄厚度。保护和透光作用玻璃板起支撑、。屏发光均匀为使发光,都应十分均匀每层的厚度。是:由于发光屏两电极间距离很小交流粉末场致发光屏的工作原理,十微米只有几, 电压的作用下所以即使在微小,高的电场强度就可得到足够,V/ cm2 以上如 E=104 。用下加速 而获得很高的能量粉层中自由电子在强电场作,发光中心它们撞击,处于激发态使其受激而。态时产生复合发光当激发态复原为基。有高介电常数的绝缘层由于荧光粉与电极之间,并不导走自由电子,在阳极附近而是被束缚, 负半周时在交流电的,性变换电极极,用下向新阳极的方向自由电子在高电场作,时相反的方向加速也就是向正半周,上述过程这样重复,断发光使之不。电压 U 和频率 f 有关交流发光屏的工作特性与所加, 14 所示如图 2?。 一定时当 f,? L0 ? exp[( 式中发光亮度的经验 公式为 L ,屏最初的发光亮度与所加电压L0 和 U 0 是发光。3) 发光屏随工作时间 t 增加而老化U 0 1/ 2 ) ] U (2? ,度下降使光亮,? t / t0 (2? 4) 式中老化过程可表示为 L? L0 1 ,频率有关的常数t0 是与工作。主要是硫化锌(ZnS)目前交流粉末发光屏材料,为绿色发光,0.52 μ m 之间峰值波长在 0.48~,4 所对应的寿命约为 3 000 小时发光 亮度下降到初始值的 1/3~l/。的优点是光发射角大交流粉末场致发光屏,柔和光线,命长寿,耗小功,应速度快发光响,发热不;发光亮度低其缺点是,高和老化快驱动电压。种发光屏结构与交流发光屏相似2.直流粉末场致发光屏 这,流产生激发发光它依靠传导电。 ZnS: Mn常用的发光材料是,uC,色的光发橙黄。屏亮度较高直流发光,流的增大而迅速上升而且亮度随传导电。制造工艺简 单和成本低其优点是驱动电路简单、。V 的直流电压的激发下直流发光屏在 100 ,0 cd/m 光亮度约为 3,所对应的 寿命约上千小时光亮度下降到初始值一半,~0.5 lm/W发光效率 0.2。冲激发下工作它适宜于脉,符和矩阵的 显示主要用于数码、字。屏与粉末场致发光屏在形式上很相似3.薄膜场致发光屏 薄膜场致发光, μm 左右)但是很薄(1,2? 15 所 示其结构原理如图 ,加适当的电压就可发光在薄膜的两电极间施。膜电致发光屏两种形式一般有交流和直流薄。主要有橙黄和绿两种颜色2 直流薄膜发光屏。10~30 V工作电压为 ,1 mA/mm 电流密度为 0.。,3 cd/m 发 光亮度为 ,10 lm/W发光效率为 , 000 小时寿命大于 1,成电路驱动可直接用集。有橙和绿两种颜色交流薄膜发光屏。00~300 V工作电压为 1,到几千赫兹频率由几十,几百 cd/m 发光亮度可达 ,0 lm/w 发光效率为 1,00 小时以上寿命在 5 0。要特点是均匀致密薄膜发光屏的主,力高分辨,度好对比,电压低驱动。隐蔽照明可用于,显示和数码显示等固体雷达 屏幕。体化、平板化优点: ①固,安全、占地小因而可靠、,安装易于;几乎不受限制②面积、形状,膜和金属电极掩蔽镀膜的方法因此可以通过光刻、透明导电, 发光图形制成任意;辐射的冷光源③属于无红外,蔽性好因而隐,境没有影响对周围环;角大④视,柔和光线,观察易于;命长⑤寿,用几千小时可连续使,突然全部熄灭而发光不会;耗低⑥功,瓦/厘米约几毫。;通过电压控制⑦发光易于。2 ?4 缺点2 ?3 2 ,为 50 cd/m2 左右)主要是亮度较低(一般使用亮度,通常需上百伏)驱动电压高(,快等老化。得到多方面的应用和发展场致发光光源在近几年,用方面主要应。殊照明①特。座舱、坑道等照明如仪表表盘、飞机。符号显示②数字、。字钟、电子秤等显示如可以做成大型的数。拟显示③模。和大型设备的工作状态如显示生产工艺流程,统标志显示等各种应急系。阵显示④矩,场致发光显示又叫交叉电极。航迹显示及电视等主要用于雷达、。及图像增强⑤图像转换。光导材料联合使用把场致发光屏与,显像器件可以做成,强与 像转换器件例如 x 光像增。棒状结构的特性使得沿分子长轴方向光的折射率和沿长轴垂直方向的折射率并不相等2. 4. 2 其他平板显示器件 1.液晶的电光效应和液晶显示 液晶分子。产生入射光的双折射折射率的 各向异性,状态和偏振方向发生变化导致入射偏振光的偏振。角度讲从电的,性基团使分子具有极性液晶分子中含有的极,方向与分子长轴平行如果分子的偶极矩,为正性液晶这种液晶称;与分子长轴垂直如果偶极矩方向,性液晶称为负。场作用时在有电,于阈值场强如果电场大,子仍沿基板表面平行排列外除了与内表面接触的液晶分,沿与电场取向成垂直排列的状态液晶 盒内各层的液晶分子都,偏振光偏振方向不变此时通过液晶层的,检偏片而呈亮态因而可 以通过,16(b)所示如图 2? 。底上的白字显示这样就实现了黑,负显示称为。样同,片的偏振轴相互正交粘贴如果 将起偏片和检偏,白底上黑字则可实现,正显示称为。于基板扭曲 90°的排列方式TN 液晶分子从原来平行 ,垂直于基板的排列方式在电场的作用下转变成,而实现 显示的现象从而对线偏振光调制,液晶的扭曲效应称为 TN 。板(Plasma Display Panel2.等离子体显示 (PDP) 等离子体显示,一定电压作用下产生气体放电PDP)是利用惰性气体在,离子 体形成等,射可见光而直接发,光粉发光的一种主动发光型平板显示器件或者发射紫外线(VUV)进而激发荧。itzer 教授发明了交流等离子体显示板以后1966 年美国伊利诺斯大学的 D.L.B, 70 年代初期到 20 世纪,并首先在武器装备上获得应用单色 产品就开始批量生产,产的平板显示器件最早实现批量生。纪 90 年代进入 20 世,CD 较难实现大面积显示的推动下在 HDTV 的强烈刺激和 L, 技术迅速突破彩色 PDP,彩 色 PDP 的批量生产于 1993 年首先实现了,53 cm 彩色 PDP 产品1996 年多家公司推出了 ,了 CRT 的水平其主要性能指标达到。视的时代开始展现在人们面前一个 崭新的大屏幕壁挂电。驱动电压分PDP 按,和直流等离子体显示板(DC? PDP) 两种有交流等离子体显示板 (AC? PDP) 。其光电和环境性能优异AC? PDP 因 , 技术的主流是 PDP。①主动发光特点: ,可实现全色显示彩色 PDP ;性非线性强②伏安特,现选址 2 048 行单色 PDP 产品已实,024 行 ③具有固有的存储特性彩色 PDP 已实现选址 1 ,比为 1显示占空,亮度显示可实现高;角大④视,160°可达 ,T 相当与 CR;应快⑤响, 达微秒量级单色 PDI,应决定于荧光粉余辉彩色 PDP 的响,像不成问题显示视频图;命长⑥寿, 达数十万小时单色 PDP,也达 3 万小时彩色 PDP ;性能优异⑦环境,国军用标准可通过美。外此,②、③优点由于以上,序可以用印刷法制作加上在工艺上许多工,别适用于大屏幕显示因此 PDP 特,的 CRT 相似成本模型与价廉。荧光粉在数十伏低能电子轰击下发光而制成的显示器件3.真空荧光显示 (VFD) 是利用氧化锌系列。年代用作荧光数码管20 世纪 60 ,了平板型 VFD70 年代制成,的符号、标记和图形等用来显示数字和特定,电子产品 上有广泛的应用在录像机、汽车电子仪表等。0 年代到了 9,阵型 VFD已研制成矩,能显示视频图像的水平单板和拼接屏都达到了。 2? 17 所示VFD 的结构如图。的真空三极管它是一个典型,有荧光粉的阳极组成由阴极、栅极和涂。电极进行选址对阳极图形,同的数字和图形就可以显示不。直热式氧化物阴极细丝VFD 的阴极通常是,极是金属网它 的栅,高的透过率对电子有较,印刷制作的多层结构阳极是用厚膜技术,、 阳极和荧光粉包括引线、绝缘层。活都用传统的电真空工艺进行VFD 的封接、排气和激。主动发光VFD ,发光亮度有较高的,温度范围宽它的工作,0℃范围内能正常工作在? 40℃~ 8;寿命也较长VFD ,~ 50 000 h可达 10 000,表和家用电子产品中有广泛的应用这些就决定了 VFD 在汽车仪。些物质在热、光、电的刺激下其颜色会发生变化4.电致变色显示(ECD) 自然界中的一。指在电的作用下所谓电致变色是,氧化还原反应物 质发生,可逆性变化的现象使物质的颜色发生。器件就叫作电致变 色显示利用这一现象制作的显示。机物都有电致变色功能不少液态或固态的无,氧化钨 WO3研究较多的是三。液是透明的液体WO3 电解,中的阳离子 M 反应在电子注入时与溶液,化合物 MWO3生成蓝色的不定比。池中的反应 类似这种反应和化学电,结构(即颜色)开路时能保持其,良好的存储特性因此电致变色有。和 LCD 类似ECD 的结构,相互正交的二块玻璃基板中就成把 WO3 电解液密封在电极。制成固体化器件ECD 也可,于实验阶段但目前还处。D 一样本身不发光ECD 和 LC,环境光工作靠调制反射。比度高它对,角问题无视,电压低工作,的存储性能具 有极好,容可保持几天以上电路断开后显示内。缺点是响应速度慢ECD 的最大,的量级达秒,寿命不高而且重复, ~107 次只有 105,显示领域的实际应用影响了 ECD 在。带电粒子在外电场作用下定向移动并附着在电极上的现象5.电泳显示 (EPD) 电泳是指悬浮在液体中的。有 一定颜色如果带电粒子,实现信息显示就可利用电泳,电泳显示这就是。一层厚约 50 μm 的胶质悬浮体在制作有电极的两块玻璃基板间密封,素微粒 和稳定剂等组成胶质悬浮体由悬浮液、色,的杂质离子而带上了同号电荷色素微粒由于吸附了液体中,向一个电极 移动加上电场时微粒,素粒子的颜色该电极就呈色。场反向一旦电,反方向移动粒子就向相,悬浮液的颜色电极就变成,颜色是背景色也就是悬浮液,是字符颜色微粒颜色就。种被动型显示电泳显示是一,耗小功,较长寿命。和所加电压有关它的响应速度,几百 毫秒范围一般在几十至。工艺简单它制作,低廉价格。过程比较复杂它的微观工作,才能达到实用 阶段需要进一步深入研究。是少数载流子在 PN 结区的注入与复合而产生发光的一种结型发光器件2. 4. 3 结型发光光源——发光二极管和激光二极管 发光二极管,场 致发光光源也称为注人式。P 型和 N 型半导体组合成的二极管1.发光二极管的工作原理 是一个由 , 18 所示如图 2?。s)发光二极管为例以砷化镓(GaA,的工作原理说 明它。掺杂到 GaAs 中如果把一种受主材料,P 型半导体区域就可形成一个 ;杂到 GaAs 中把一种施主材料掺,N 型半导体区域就可形成一个 ;们结合时当把它,域间就形成 PN 结P 型和 N 型区。知道我们,区加正偏置电压如果 在 P ,加负偏置电压在 N 区,入 N 型区域电子就被迫进,区域里形成空穴并在 P 型。超过势垒能量时当它 们的能级,区进入 P 区域电子就能够横越结。型区域间的耗尽层里在 P 型和 N ,合而放出能量——产生光子电子能够 自发地与空穴复,个方向运动光子朝各,了结型发光这就形成, LED这就是。ED 中在 L,的光是自发发射的向各个方向发出。极管能产生激光为了使发光二,复合层里 的光子必须限制和引导,生受激发射的程度使光强增加到产。加 入一些铝如在耗尽层里,波长得到调节可使光子的,)的折射率 增高复合层(耗尽层。子倾向于来回多次反射在复合层里所形成的光,强得到加强于是光 。够高时光强足,受激发射就开始,能量损耗相匹配时当能量增益和 ,都形成一个或 更多的光子在复合层内逸出的每个光子。增加和不断产生光子因此导致复合率不断,发发射高几个数量级的光强最终 在复合层里形成比自,二极管的简单原理这就是构成 激光。二极管中在激光,受激发 射发出的光是。谱宽度为 30~40 nmLED 在室温下的典型光,光谱宽度大一个数量级比激光二极管发射的。了 色散因而增大,纤耦合效率也低与低数值孔径光。温度对发射功率影响小的优点但 LED 具有结构简单和。前目,As 和 A1GaAs 器件常 用的二极管大部分是 Ga。二极管的量子效率有内量子效率和外量子效率之分2.发光二极管的特性参数 1)量子效率 发光。复合过程中占多 大的比例复合发出的光子究竟在整个,数量关系就是内量子效率描述这一物理过程中的,qi 表示用符号 η。Nr——产生的光子数? qi ? 式中:;电子一空穴对数G——注入的。? 5) 这里Nr G (2,能全部射出器件之外产生的光子数并不。发光器件作为一种,能射出多少光子有意义的是它,参数就是外量子效率表征器件这一性能的,ei 表示用 ηq。 (2? 6) 式中?qe ? NT G,射出的光子数NT 为器件。材料的内量子效率很高虽然某些发光二极管,100%接近 ,效率却很低但外量子。半导体材料的折射率较高主要原因是由于所 用,率 n 为 3. 6如 GaAs 的折射,角很小其临界,的角度照射到材料与空气的界面上大部分辐射光都以大于临界角 ,部被反射回去它们几乎全,损失很大故光能。示几种发光二极管的光出射度与电流密度的关系2)发光与电流的关系 图 2? 19 表。a1? xAl xAs 和 GaP(绿色)的发光二极管从图 2? 19 中可见 GaAs1? xPx、 G,度近似地成正比增加其光出射度与电流密,饱和不易;P:(Zn而 Ga,极管则极易达到饱和O)的红色 发光二。度还与工作温度有关发光二极管的光出射。或工作电流过大时当环境温度较高,热饱和现象容易出现,须加以考虑使用时必。光光谱直接决定着它的发光颜色3)光谱特性 发光二极管的发。、红外等各种颜 色的发光二极管目前能制造出红、绿、黄、橙、蓝, 2 所示如表 2?。0.4 和 GaP 红色发光的光谱能量分布图 2? 20 表示 GaAs0.6 P。 由于 x 值的不同GaAs1? xPx,m 到 680 nm 之间变化发光的峰值 波长在 620 n,20~ 30 nm其光谱半宽度约为 。波长在 700nm 附近GaP 红色发光管的峰值,100 nm半宽度约为 ,值波长在 565 nm 附近而 GaP 绿色发光管的峰,25 nm半宽度约 。外另,温的上升随着结,3nm/℃的比例向长波方向 漂移峰值波长将以 0. 2~0. ,有正的温度系数即发射波长具。光二极管启亮(上升)或熄灭(衰减)的时间4)响应时间 响应时间是指注入电流后发。流 的增大近似地成指数减小发光二极管的上升时间随着电。 xPx)的响应时间仅为几个纳秒直接跃迁的材料(如 GaAs1?,的响应时间则约为 100 ns而间接跃迁材料(如 GaP)。脉冲供电获得调制光或脉冲光发光二极管可利用交流供电或,达几十兆赫调制频率可。管的寿命一般是很长的5)寿命 发光二极,1 A/ cm2在电流密度小于 。况下的情, l06h寿命可达, 作一百余年即可连续工。无法与之竞争的这是任何光源均。工作时间的增加而衰减发光二极管的亮度随着,是老化这就。和老化时间常 数 τ 有关老化的快慢与电流密度 j ,? )t 式中:L(t)——点燃 t 时间后的亮度其关系式为 L(t ) ? L0e?( j / ;起始亮度L0——;化时间常数τ——老,· A/ cm2约为 106h。应用: (2? 7) ①属于低电压、小电流器件发光二极管因为具有如下优点而得到广泛的重视和, 3 000 cd/ m2 以上)在室温下即可得到足够的亮度(一般为;(10 7~l0 9s)? ? ②发光响应速度快;能稳定③性,105h 以上)寿命长(一般 ;动简单④驱,成电路匹配易于和集;光源相比⑤与普通,性好单色,度一般为几十纳米其发光脉冲的半宽;量轻⑥重,积小体,冲击耐。光原理 在 20 世纪 50 年代2. 5 激光器 2.5. 1 激,Prokhorov)等人独立发明 了一种极低噪声微波放大器美国科学家汤斯(Townes)及原苏联科学家普罗克霍洛夫(。 by stimulated emission of radiation)这是一种受激发射微波放大器(microwave amplification,母缩写词 maser 命名以其英文的每个词的第一个字。着接,)和肖洛 (Schawlow)提出1958 年美国汤斯(Townes,的条件下在一定,的原理推广至光波段可将上述微波激射器,by stimulated emission of radiation) 即有可能制成受激发射光 波放大器(1ight amplification ,词为 laser其英文首字母缩写,或音译“雷射” 译作“激光” 。 年 7 月在 1960,石激光器(ruby laser)的诞生梅曼(Maiman)宣布了第一台红宝。史上的重大里程碑这无疑是 光学,上的重要事件也是科学史。 1964 年诺贝尔奖上述科学家因此而获得了。光器诞生至今继第一台 激,各样的激光器产生了各种,体、气体的激光器不仅有固体、液,原子激光器还研制了;收和受激辐射 如图 2 ? 21 所示波段已从 X 射线.自发辐射、受激吸,er system) 相 互 作 用 光与原子二能级系统 (two lev, 射 (spontaneous emission)可 能 有 3 种 跃 迁 过 程 : 自 发 辐,和受 激辐射(stimulate emission)受激吸收(stimulate absorption)。斯坦提出的这是爱因。射过程中自发辐,(或称激发态)E 2原子开始处于高能态,迁至低能态且 E 1它自发地从高能态跃,E2?E 1)/h 的光子并发 射频率为 ν =(。光为自发辐射普通光源的发,间相互独立每次辐射之,的相位关系没有一定,不相干的所以是。平均寿命约为 10 5 s原子在大多数激发态能级的,态的寿命较长但有的激发,0 3 s约为 1。(metastablestare)这种寿命较长的激发态被称为亚稳态。收过程中在受激吸,处于低能态原子开始,?E1)/h 的入射光子激发下在 1 个频率为 ν=(E2, ? 这个光子原子吸收了 ?,高能态跃迁至。射过程中在受激辐。处于高能态原子开始, E1)/ h 的入射光子激发下在 1 个频率为 v=(E2?,态跃迁至低能态原子从 高能,完全相同的光子并发射 2 个,振方向、传播方向皆相同它们的频率、相位、偏,是相干的所 以。放大为 2 个光子1 个入射光子被,程继续若此过,大为 4 个光子2 个光子将被放,为 8 个光子??于是4 个光子又 被放大,成等比级数地被放大入射光子的强度将。17 年定量地描述了上述可能的 3 种跃迁过程的概率2.爱因斯坦 A 系数和 B 系数 爱因斯坦于 19。能级系统中假设原子二, 的原子数为 n2处在高能 态 E2, 的原子数为 n1处在低能态 E1,谱能量密度为 ρ(ν)作用于此原子系统的光。 E 1 的每一个原子单位时间里处于低能态,2 的受激吸收概率跃迁至高能态 E ,1→ 2记作 R,1)/h 的光谱能量密度 ρ(ν)它正比于频 率为 ν=(E2?E。高能态 E2 原子跃迁至低能态 E1 的受激辐射的概率R1?2 ? B12 ? (? ) (2?8) 处于,量密度 ρ(ν)也正比于光谱能,1ρ(ν)为 B2。光谱能量密度 ρ(ν)无关自 发辐射的概率却与入射之,21? (? ) (2?9) 在式(2?8)和式(2?9)中为 A21 于是总的辐射概率为 R2?1 ? A21 ? B,称为爱因斯坦 B 系数B12 和 B21 ,因斯坦 A 系数A21 称为爱,能 级性质有关它们与原子的。统的温度为 r设原子二能级系,处于热平衡状态在光辐射作用下,与处于低能态原子数 n1 的总吸收率相等则处于高能态原子数 n2 的总辐射率 , 由上述方程解得 A21 B21 ? (? ) ? n1B12 ?1 n2 B21 (2?10) 由玻耳兹曼理论即 n1R1?2 ? n2 R2?1 或 n1B12 ? (? ) ? n2[ A21 ? B21? (? )], T 时的热平衡状态下原子二能级系统在温度,原子数 n1处于低能态的, ) ? ehv / kT n2 kT (2?11) 式(2?11)说明与处在高能 态的原子数 n2 之比为 n1 E ? E1 ? exp( 2,子主要处于低能态热平衡条件下原,1n2即 n。入式(2 ?10)将式(2?11)代,(2?12) 式 (2?12) 给出了能量为 E 2 和 E1 的原子二能级系统得 ? (? ) ? B12 hv / kT e ?1 B21 A21 B21 ,为 T 在温度,衡状态时处于热平, 1)/h 的光谱能量密度辐射频率 ν=(E2?E,体辐射谱密度一致它必定与普朗克黑。kT c e ?1 对比式(2?13)和式(2?12)8?hv3 1 ? (? ) ? 3 ? hv / ,1 8?hv3 ? 3 B21 c (2?15) 上述结果得 (2?13) B12 ?1 B21 (2?14) A2, 1917 年得到首先由爱因斯坦于。种可能的跃迁系数之比此结果给出了 3 。14)说明式(2?,受激辐射系数相等受激吸收系数与;15)说明式(2?,受激辐射系数之比自发辐射系数与, v3正比于。是说这就,统的能级差越大若原子二能级系,越大于受激辐射的概率则自发辐射的概率就。外另,描述的关系还有如下所。 ? (v) (2?16) 式(2?16)说明A21 ? e hv / kT ? 1 B21,vkT若 h,条件下自发辐射的概率则原子系统在热平衡,辐射的概率远大于受激,概率可以忽略不计即 受激辐射的;≈ kT 时但当 hv,率显著增加受激辐射概。kT 时当 hv,热平衡条件下原子系统在,占据统治地位其受激辐射将。率较小微波频,温下在室, hvkT可满足条件。此因,微波受激辐射放大在室温下可实现。跃迁概率公式爱因斯坦的,原理的核心是激光工作。、光泵、谐振腔 1)粒子数反转 通常3.激光产生的必要条件——粒子数反转, ] n1 R1?2 n1B12 ? (v) n1 B21? (v) 有 (2?17) 若有二原子能级满足条件 hvkT辐射率相对吸收率之比为 n2 R2?1 n2 A21 ? n2 B21? (v) n2 A21 ? ? ? ? [1 ?,16)趋于零则式(2?,中的第二项可忽略不计式(2?17)中括号,? 2 n1 (2?18) 由式(2?11)可知于是 n2 R2 ?1 n2 ? ? n1 R1,衡条件下在热平,从玻耳兹曼分布原子按能级服,1n2有 n。平衡态但在非,级分布反转为 n1n2就有 可能使原子数按能,为粒子数反转称这种分布。时这,?18)可知根据式(2, 过吸收辐射将超。 1)/ h 的入射光波频率为 v=(E2?E,系统相互作用通过与原子,跃迁至低能态原子从高能态,同频率的光受激 辐射,大于入射光强出射光强远,放大了光强被。受激辐射放大过程2)光泵 上述,高能态的原子数显然将减少处于,态又重新建立直至新的平衡,粒子数反转状态从而破坏了 。的粒子数反转状态为了保持原子系统,低能态抽运至高能态需不断地将原子从,注入原子系统并将能 量,转所必需的能量以维持激光运。抽运至高能态的过程这种将原子从低能态,al pumping)称为光泵 (optic。的、热学的或光学的方法光泵可以是电学的、化学。如同 F?P 干涉仪的两端面3)谐振腔 谐振腔的两端面;同的是所不,之一是全反射的谐振腔两个端面,是部分透射的而另一面 。间为激光物质在两端面之,之间来回反射光在两端面。传播的光子那些离轴,的侧面逃逸出去很快就从腔 体;向来回反射的光子只有那些沿着轴,来回反射多次才可能在腔内,生受 激辐射从而不断地产,级数地被放大使光子成等比,、指向性和单色性极好的激光束从部分反射镜端出射一束极强的。程 从 1960 年发现激光器以来2.5. 2 激光器的结构和工作过,的应用均以很快的速度发展激光器件、激光技术和它们,有的学科和应用领域目前已渗透到所 。介绍激光器下面简单,一类性能十分优越的辐射源其目的在于提醒读者重视这。告诉我们历 史已,成新的光电技术和测量方法合理地使用激光器往往形,高测量的精度有时还会提。光的必要条件为满足产生激,振腔和泵浦源 3 部分组成激光器一般由工作物质、谐,22 所示如图 2?。产生粒子数反转的物质称为工作物质组成 原子具有亚稳态能级结构且能,液体、气体和 半导体常用工作物质有固体、。器的能量源泉泵浦源是激光,是辐射源或电源常用的泵浦源,粒 子从低能态激发到高能态利用泵浦源能量将工作物质中的,大于处于低能态的粒子数使处于高能态的粒子数,的反转分布构成粒子数,分子称为受激原子或分子处 于这一状态的原子或。并通过受 激原子时会感应出同相位同频率的辐射当高能态粒子从高能态跃迁到低能态而产生辐射,面之间来回传播形成振荡时这些辐射在谐振腔的两平,反射的次数最多沿轴线来 回,更多的辐射它会激发出,射能量放大从而使辐。样这, 分透射的平面镜输出到腔外受激和经过放大的辐射通过部,激光产生。生激光要产,腔要精心设计激光器的谐振,、很小 的吸收系数、很高的波长稳定性和机械强度反射镜的镀层对所激发波长的光要有很高的反射率,2?22 所示的复杂得多因此实用的激光器要比图 。目前成功使用的激光器达数百种2.5. 3 激光器的类型 ,近紫外直到远红外输出波长范围从,毫瓦至上万瓦辐射功率从几。物质分类如按工作,光器、染料激光器和半导体激光器等激光器可分为气体激光器、固体激。光器采用的工作物质很多1.气体激光器 气体激,式多样激励方,范围也最宽发射波长。氩离子激光器和二氧化碳激光器这里主要介绍氦氖激光器、 。的工作物质由氦气和氖气组成1)氪氖激光器 氦氖激光器,子气体激光器是 一种原。千伏 电压使气体放电在激光器电极上施加几,气体成为激 活的介质在适当的条件下两种。比的 多层介质膜反射镜作为谐振腔如果在激光器的轴线上安装高反射,激光输出则可获得。、1.15μ m、3.39μ m输出的主要波长有 632.8nm。计在 632. 8 nm若 反射镜的反射峰值设,率最 大其输出功。瓦至数十毫瓦的连续光氦氖激光器可输出一毫,为 10 6 左右? 波长的稳定度, 息术、准直测量等场合主要用于精密计量、全。半内腔式和外腔式 3 种激光器的结构有内腔式、 ,23 所示如图 2?。激光偏振特性稳定外腔式输 出的,器使用方便内腔式激光。子激光器的工作物质是氩气2)氩离子激光器 氩离,大电流下工作它在低气压,料都与氦氖激 光器不同因此激光管的结构及其材。在大电流的条件下运转连续的氩离子激光器,温和离子的轰击放电管需承受高,用耐高温的熔石英做成因此小功率放 电管常,的石墨或 BeO 陶瓷做成大功率放电管用高导热系数。加 一均匀的磁场在放电管的轴向上,在放电管轴心附近使放电离子约束。通常用水冷却放电管外部,作温度降低工。出的谱线.5 nm氩离子激 光器输,14.5 nm 两条谱线为最强其中 488.0 nm 和 5,率的 80%约占总输出功。激光器的工作物质主要是 CO23)二氧化碳激光器 二氧化碳, 和 He 等气体掺入少量 N 2,子气体激光器是典型的分。11μ m 的红外区域输出 波长分布在 9~,10.6μ m典型的波长为 。低气压纵向连续激励和横向激励两种二氧化碳激光器的激励方式通常有。的 结构与氦氖激光器类似低气压纵向激励的激光器,外侧通水冷却但要求放电管。最大和转换效率最 高的一种器件它是气体激光器中连续输出功率,十瓦至数千瓦输出功率从数。向激励和横流横向连续激 励两种横向激励的激光器可分为大气压横。是以脉冲放电方式工作的大气压横向激励激光器,能量大输出,千兆瓦的数量级峰值功率可达, 2~ 3μs脉冲宽度约为。以获得几万瓦的输出功率横流横向激励激光器可。切割、热处理、宝石加工和手术治疗等方面二氧化碳激光器广泛应用于金属 材料的。是具有特殊能力的高质量的光学玻璃或光学晶体2.固体激光器 固体激光器所使用的工作物质, 激光能力的金属离子其里面掺入具有发射。玻璃和钇铝石榴石等激光器固体激光器有红宝石、钕,早、用途最广的晶 体激光器其中红宝石激光器是发现最。Cr3+)的氧化铝(Al 2O3)单晶体粉红色的红宝石是掺有 0.05%铬离子(。成圆柱形的棒红宝石被磨,面经粗磨后棒的外表,激励光可吸收。研磨后再抛光棒的两个端面,并垂直于棒的轴线两个端面相互平行,层介质膜再镀以多,面反射镜构成两。射镜(反射比约为 0.9)其中激光输出窗口为部分反,反射 比镜面另一个为高。24 所示如图 2?,作为激励源的脉冲氙灯与红宝石棒平行的是。圆柱 体聚光腔的两个焦点上它们分别位于内表面镀铝的椭。瞬时强烈闪光脉冲氙灯的,会聚到红宝石棒上借助于聚光镜腔体, 694.3n m 的脉冲红光这样红宝石激 光器就输出波长为。是单次脉冲式激光器的工作,几毫秒量级脉冲宽度为, 1~100 J输出能量 可达。图 2?25)以染料为工作物质3.染料激光器 染料激光器(见。种有机溶液中染料溶解于某,光的激发下在特定波长,定带宽的荧光能 发射一。染料某些,他激光的强光照射下当在脉冲氙灯或其,特性的激活介 质可成为具有放大,质做成的激光器用染料激活介,放入色散元件在其谐振腔内,元件的色散范围通过调谐色散,同的输出波长可获得 不,可调谐染料激光器这种激光器称为。料溶液和激励光若采用不同染,达 320~1 000 nm染料激光器的输出波长范围可。和脉冲两种工作方式染料激光器有连续 。式输出稳定其中连续方, W线;输出功率高脉冲方式的,达 120 mJ脉冲峰 值能量可。光器的工作物质是半导体材料4.半导体激光器 半导体激。极管没有太多差异它的原理与发光二,是激活介质PN 结就,镓同质结二极管激光器的结构如图 2 ?26 为砷化,体解理面构成了谐振腔两个与结平面垂直的晶。散法或液相外延法制成PN 结通 常用扩,正向注入电流时当 PN 结,发激光则可激。特性如图 2 ?27 所示半导体激光器输出光强?电流,交点就是该激光器的 阈值电流其中受激发射曲线与电流轴的,光输出所需的最小注入电流它表示半导体激光器产生激。温度的升高而增大阈值电流还会随。激光器性能的重要参数之一阈值电流密度是衡量半导体,、结构等因素密切相关其数值与材料、工艺。结构的不同根据材料及,围为 0.33~44μ m目前半导体激光器的波长范。小、重量轻、效率高半导体激光器体积,.0×104h寿命超过 1,学测量、自 动控制等方面因此广泛应用于光通信、光,的辐射源之一是最有前途。1.单色性 普通光源发射的光2.5. 4 激光的特性 ,有一定的波长范围即使是单色光也。围即谱线宽度这个波长范,度越窄谱线宽,性越好单色。如例,632.8 nm 的红光氦氖激光器发出的波长为 ,4× 1014 Hz对应的频率为 4.7,线Hz它的谱;电管发出同样频率的光而普通的氦氖气体放,线Hz其谱,器谱线 倍以上比氦氖激光 ,通光高 1010 倍因此激光的单色性比普。气体放电光源中目前普通单色,最好的同位素氪灯单色光 ? ? ,线 nm它的谱,生的激光谱线nm而氦氖激光器产,要比氪灯高几万倍可见它 的单色性。光是均匀射向四面八方的2.方向性 普通光源的,和效果都很有限因此照射的距离,较好的探照 灯即使是定向性比,也只有几千米它的照射距离。 左右的光束直径 1 m,大为直径几十米的光斑了不出 10km 就扩。激光器发射的光而一 根氦氖,而亮的笔直光束可以得到一条细。用光束的发散角来表示激光器的方向性一般。可达到 3× 10 4rad? ? 氦氖激光器的发散角,× 10 4rad)十分接近衍射极限(2;的方向性较差固体激光器,0 2rad 量级一般 ? 为 1;7 2~0.174 2 rad而半导体激光器一般为 0.08。器由于发光面小3.亮度 激光,角小发散,的光谱辐亮度因此可获得高。光相比与太阳,十几 个数量级可高出几个乃至。03W/(cm2·sr)太阳的亮度值约为 2×1,4~ 105W/(cm2·sr)而常用的气体激光器的亮度为 10,1011W/(cm2·sr)固体激光器可达 107~ 。由于弱光照明带来的低信噪 比问题用这样的激光器代替其他光源可解决,学创造了前提也为非线性光。器的发光过程是受激辐射4.相干性 由于激光,性好单色,角小发射,相干性和时间相干性因此有很好的空间。稳频技术如果采用,的线 kHz氦氖稳频激光, 30 km相干长度达。量和全息术获得了革命性变化因此激光的出现就使相干 计。发挥愈来愈大的作用这个特性在通讯中也。干性的激光对具有高相,、变频和放大等可以进行调制,率一般都很高由于激光的频,高通信频带因此可以提,送大量信息能够同时传。光进行通信用一束激,传递几亿路电话信息原 则上可以同时,保密性和抗干扰性强并且通信距离远、。的性能差异比较大各种类型激光器,的要求做出相应的选择在选用时需根据实际。

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EMINEM 2019-09-10
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