dg2122激光器耦合器件td

dg2122激光器耦合器件td 第21、22学时: , 授课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目(教学章节或主题): 发光与耦合器件——激光器、光电耦合器件 , 本授课单元教学目标或要求: 掌握激光器、光电耦合器件的结构与原理及其特性参数;了解激光器、光电耦合器件的应用。 , 本授课单元教学内容(包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、 例题等): * 基本内容: 激光器 特点:方向性好、单色性好、相干性好、亮度高。 历史:1954年，第一台微波量子放大器 1958年，A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。 1960年，T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。 1961年，A.贾文等人制成了氦氖激光器。 1962年，R.N.霍尔等人创制了砷化镓半导体激光器。 一、分类 气体激光器 固体激光器 按工作介质分: 半导体激光器 染料激光器 自由电子激光器 自由电子激光器: 工作介质是在周期性磁场中高速运动的电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的波段。 特点是输出功率大、光束质量好、转换效率高、可调范围宽、前景广阔，可为空间站输送能量，以降低空间站对太阳能电池的依赖性，可以生产高纯硅晶体，满足计算机生产需要，还可以应用于军事目的，变为激光武器。也有专家 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，自由电子激光器功率虽然强大，但是由于体积较大，因此只适于安装在地面上，供陆基激光武器使用。 连续式 脉冲式 按工作方式分: 调Q 超短脉冲式 二、激光器的组成及工作原理 1、组成 激励(或抽运)——光、电、化学、核能激励等 具有亚稳态能级的工作介质——使得受激辐射占主导地位 谐振腔——使得运动的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光有良好的定向性和相干性。 2、发光原理 三个条件 ?自发辐射与受激辐射 ?分布反转(粒子数反转) ?谐振(共振) 三、光学谐振腔 1、稳定性分析 谐振腔的作用是让受激辐射在谐振腔中产生振荡，形成稳定的驻波或行波，组成谐振腔的两个反射镜必须保证在腔内来回反射而不逸出腔外—只保证轴向反射，称为稳定腔。 2、分类 ?按稳定性分类:稳定腔、介稳腔、非稳腔 ?按反射镜的结构分类: 平行平面腔、凹面反射镜腔、平行凹面镜腔 四、氦氖激光器 氦氖激光器由三部分组成:放电管、共振腔、激光电源。 放电管包括放电毛细管、贮气管和电极三部分。放电毛细管是发生气体放电和产生激光的区域，管内径约为1.2—1.3mm。氖气管与放电毛细管同轴并相通。电极有阳极和冷阴极，冷阴极常用镍、铅等制成。阳极用一根钨杆，以减小对地的电容量，降低出现张弛振荡的几率，使输出稳定。 共振腔由两块凹镜或球面镜组成，其中一块反射镜的反射率接近100,，而另一块输出镜的反射率视激光器的增益大小而定，一股取98.5,一99.5,。激光电源一般可采用稳定的直流，工频或射频交流，在精密测量中，采用直流稳压电源，以获得稳定的激光。 氦氖激光器具有连续输出激光的能力，输出幅度和频率较稳定，激光波长为0.6328μm，波长的稳定性达10-19。它输出的光束的相干性和方向性很强，居各类激光器之首。 氦氖激光器的缺点是效率低，输出功率较小，只有几毫瓦。与其它光源相比较，需要的电压较高，电源较复杂，体积也较大。 但总的来看，由于氦氖激光器具有单色性和相干性好，频率和幅值稳定性好，结构简单，制造方便、造价低等优点，因此在光电检测中用得较多。 五、半导体激光器 1.特点 , 体积最小，核心部分在微米量级，封装后火柴盒大小; , 质量最轻，数十克; , 电注入产生激光，是高效率的电子-光子转换器; , 工作寿命最长，达数十万乃至百万小时; , 覆盖波长范围最广，紫外——中红外 , 结构最简单; , 价格最便宜; , 能方便地与光纤高效率耦合; , 具有直接调制的能力，能直接将电信号加于半导体激光器上得到所需的不失真光信 号; , 与其他半导体光子器件或电子器件单片集成的能力。 2.分类 按反射激光看 , 导体结型二极管注入式激光器 , 垂直腔表面发射半导体激光器 从结型看 同质结和异质结 从制造工艺看 , 一般半导体激光器 , 分布反馈式半导体激光器 , 量子阱半导体激光器 从光谱分 , 可见光半导体激光器:蓝光、绿光、红光 , 红外半导体激光器 六、光纤激光器 为使与光纤之间进行耦合，减小损耗。 光纤激光器:以掺杂光纤为介质。 , 基质为光子晶体、石英玻璃、硅或氟化物玻璃，掺杂稀土元素(钕、铒、镱)等15 种元素的掺杂光纤激光器; , 向塑料光纤芯部或包层内溶入染料的染料光纤激光器; , 由光纤的非线性效应产生的相干受激散射(受激拉曼散射和受激布里渊散射)。 掺杂光纤激光器的特点: , 耦合效率高，可方便地与光纤传输系统连接; , 能量转换效率高(新型双包层光纤80%) , 激光阈值低(掺铒光纤<5mw) , 波段调谐范围广(380—3900nm多波长运行)，色散性和稳定性好; , 器件结构紧凑简单，小巧灵活，可集成化，极好的柔韧性，可与方向耦合器构成柔 性谐振腔; , 激光亮度高; , 光束质量及调谐性能好，易实现单模、单频运转和超短脉冲输出。 , 能在不施加强制冷的情况下连续工作，散热效果好; 4, 器件寿命长，平均泵浦寿命(1—10)×10h; , 工作条件不严格，可自然冷却，耐高振动、高冲击、高温和大烟尘。 结构: 泵浦源:激光二极管，钛宝石，,,,等固体激光器。 激活粒子:掺杂的稀土元素电离形成的,价离子。 谐振腔:法布里,珀罗形谐振腔，或光纤端面抛光直接镀膜，或写入光纤布拉格光栅。 新型光纤激光器 , 双包层光纤激光器 , 连续光纤光栅激光器 , 多波长光纤激光器 , 高功率光纤激光器(千瓦、万瓦级，L波段可调谐) , 超短脉冲光纤激光器(调Q、锁模、超连续谱) 光电耦合器件 一、含义 传统方式:利用继电器、脉冲变压器、复杂电路实现输入、输出端装置与主机之间的隔离、开关、匹配、抗干扰等功能。 缺点:继电器动作慢、有触点工作不可靠;变压器体积大、频带窄。 新的功能器件——光电耦合器件: 将LED和光敏器件(光敏二、三极管等)密封装在一起形成的一个电—光—电器件。 用光作为媒介，在线性工作范围内，具有线性变化关系。在电性能上完全是隔离的。也称为 光隔离器或光耦合器。 二、特点 , 具有电隔离功能，输入输出回路电平零位可任意选择; , 信号传输是单向性的，脉冲、直流都可以使用; , 抗干扰抗噪声能力。不受外界电磁干扰、电源干扰和杂光影响; , 响应速度快。可达微秒量级，甚至纳米量级。 , 使用方便，可靠性高，体积小重量轻，抗震，密封防水，性能稳定，耗电省，成本 o低，工作温度范围-55——100C之间。 发展迅速:8类500多种，产量高 应用广泛:自动控制、遥控遥测、航空技术、电子计算机和其他技术中。 三、特性参数 , 输入特性:发光二极管特性 , 输出特性:光敏二、三极管特性 , 传输特性 , 抗干扰特性 1.传输特性 (1)电流传输比β 直流工作状态下，集电极电流I与发光二极管的注入电流，之比。 cF(2)输入-输出间绝缘耐压BVCFO 输入与输出间的绝缘耐压值，高压时需注意。与LED和光敏三极管的距离有关，距离增大， 绝缘耐压增加，但电流传输比降低。 (3)输入-输出间的绝缘电阻R FC 913 在10——10欧姆之间。意味着隔离性能如何。 (4)输入-输出间的寄生电容CFC 变大时工作频率下降，共模抑制比下降，系统噪音容易反馈到前面系统中。一般为几pF， 在高频电路中需重视。 (5)最高工作频率fm 输入电压幅度不变时，随着频率增高，交流输出电压值下降，当输出电压相对幅值降至 0.707时，所对应的频率称为最高工作频率。负载减小，f增高。 m(6)脉冲上升时间和下降时间 输入矩形脉冲，输出波形发生畸变。 上升时间:前沿的0——0.9之间的时间间隔; 下降时间:下降沿中介于1——0.1之间的时间间隔。 2.抗干扰特性 能抑制尖脉冲及各种噪声的干扰，信噪比高。 原因: , 输入阻抗低，10Ω—1KΩ;干扰源内阻大，能馈送到输入端的干扰噪声就很小。 , 干扰噪声源内阻大，虽然能供给较大电压，但供出的能量小，只能形成微弱电流。 而输入端的LED只有通过一定电流才发光。 , 输入-输出边用光耦合，又是在密封管壳中进行，不受外界光的干扰。 , 输入-输出间的寄生电容小(0.5—2pF)，绝缘电阻非常大，输出系统内的各种干扰 噪音很难通过光电耦合器反馈到输入系统中。 三、应用特点 , 代替脉冲变压器耦合信号时，可以耦合从零频到几兆频的信息，失真很小。 , 代替继电器使用时，能克服继电器在断电时反电势的泄放干扰及在大振动大冲击下 触点抖动等问题。 , 能容易地把不同电位的两组电路互连起来，简单地完成电平匹配、转移功能。 , 抗干扰能力强，在长线传输中作为终端负载时，可以提高信息在传输中的信噪比。 , 饱和压降比低，作为开关器件时，具有晶体管开关不可比拟的优点。 , 在稳压电源中，作为过电流自动保护器件使用时，使保护电路既简单又可靠。 * 重点: 激光器、光电耦合器件的结构与原理及其特性参数。 * 难点: 激光器、光电耦合器件的结构与原理。 * 引导学生解决重点难点的方法、例题: 通过结合现实生活以及实际器件演示，加强学生对知识的理解。 , 本授课单元教学手段与方法: 本堂课是理论课，采用 ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt 课件讲授以及结合现实生活和实际器件演示。 , 本授课单元思考题、讨论题、作业: 试比较发光二极管与光敏二极管, , 本授课单元参考资料(含参考 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 、文献等，必要时可列出) [1] 吴杰编著，《光电信号检测》，哈尔滨工业出版社，1990 [2] 高稚允等编著，《光电检测技术》，国防工业出版社，1995