《光电技术》实验教学大纲.docx

光电技术实验教学大纲目录光电技术1一、课程简介3二、课程实验教学的目的、任务与要求3三、实验方式与基本要求3四、实验项目设置4五、教材（讲义、指导书）参考书：4六、实验报告要求4七、考试（考核）方式4八、使用说明5附件：6.光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验71 .光敏电阻的亮电阻、亮电流、光电阻、光电流测试实验7.光敏电阻伏安特性测试72 .光敏电阻的光电特性测试实验7.光敏电阻的光谱特性测试实验73 .光敏电阻时间特性测试7.光电二极管暗电流测试71 .光电二极管光电流测试7.光电二极管伏安特性74 .光电二极管时间响应特性测试7.光电二极管光谱特性测试72、了解并掌握太阳能电池相关特性的测试二、实验内容与步骤1、伏安特性测试实验2、测量太阳能电池的短路电流A。、开路电压最大输出功率匕ax及填充因子尸尸 3、测量太阳能电池的光电效应与电光性质4、测量太阳能电池的负载特性 5、太阳能电池LED驱动实验三、实验仪器1、太阳能电池实验仪1台2、白炽灯1套3、光照度计1台4、太阳能电池模块1套5、连接线若干6、电源线1根实验八彩色面阵CCD综合实验一、实验目的1、掌握面阵CCD实验仪的基本操作和各部件的功能;2、掌握面阵CCD器件的基本工作原理;3、了解面阵CCD输出的视频信号与PAL电视制式的关系。4、掌握面阵CCD器件驱动电路的实现方式5、熟悉面阵CCD图像采集的实现。6、掌握图像增强及清晰处理的方法7、掌握图像空间变换处理的方法8、掌握图像信息点运算的方法9、掌握图像边缘检测及二值形态学处理的方法 10、了解CCD尺寸测量的概念11、掌握CCD尺寸测量的方法12、了解图像分割及图像处理的方法13、了解彩色图像的组成14、了解灰度图象恢复彩色图像的手段15、了解面阵CCD的投影应用。五、实验内容与步骤1、面阵CCD原理实验2、面阵CCD驱动实验3、面阵CCD的数据采集实验4、5、图像增强及清晰处理实验图像空间变换实验6、图像信息点运算实验7、图像边缘检测及二值形态学操作实验 9、图像分割及图像处理实验 10、颜色识别实验8、8、尺寸测量实验11、面阵CCD实物扫描及实物投影实验三、实验仪器1、计算机配置要求：CPU： pm866MHz 以上；内存： 256MB；显卡：32M显存；CRT：支持1024*768分辨率以上模式;操作系统：兼容WINXP操作系统。2、40M以上双踪示波器一台。实验九光纤传感器综合实验实验一、LD光源的P-LV-I特性曲线实验目的了解半导体激光器阈值的概念，测量半导体激光器工作时的光功率、工作电压和工作电流。 2通过测量出来的功率、电压和电流值，描绘半导体激光器的PT、V-I曲线，学习通过曲 线计算半导体激光器的阈值。实验二、透射式横（纵）向光纤位移传感实验目的：1.掌握强度型光纤透射传感的基本原理与调制方式；了解强度型光纤透射传感器的理论分析方法、调制特性曲线及相关影响因素。实验三、反射式光纤位移传感实验目的：1、掌握强度型光纤反射式传感的基本原理与调制方式；2、了解强度型光纤反射式传感器的理论分析方法、调制特性曲线及相关影响因素。实验四、透射式横（纵）向光纤位移传感实验目的：1 .掌握光纤弯曲损耗的基本规律；. 了解光纤弯曲传感原理与技术；2 .简要了解光纤弯曲传感调制器的特性。实验五、光纤端场角度传感实验目的1 .掌握光纤端面角度和损耗的基本规律；2 . 了解光纤端场角度传感原理与技术；实验十光纤技术参数测试实验一、实验目的. 了解近场法，利用近场法测试光纤结构参数（几何参数，折射率分布，数值孔径（NA）, 截止波长，模场直径）。1 .通过近场法测量光纤的几何参数，对光纤的各个几何参数有一定了解，为实际应用打下 基础。2 .通过近场法测量光纤折射率分布曲线，了解光纤折射率分布对光纤传输性能的影响。3 .通过近场法测量单模光纤的模场直径，了解并掌握近场法测量单模光纤模场直径的方法, 并对模场直径的概念有一个更好的感性认识。4 . 了解实验装置的组成，对用计算机系统实现测量的方法有初步认识。5 .初步掌握微小物体测量的方法，对计算机图象处理的概念有初步了解。7.掌握用excel或mat lab等工具软件处理数据的方法。二、实验内容与步骤1、实验准备2、校准近场测量仪的放大率3、光纤几何参数测量4、观察光纤折射率三、实验装置光纤参数（近场）测试光源，光纤近场测量仪，计算机，电子目镜（640x480）,千分 表，单模光纤，多模光纤（50/125和62.5/125）,裸光纤若干。实验H一电光调制实验一、实验目的1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法；2、观察电光调制实验现象,并测量电光晶体的各参数。3、实现模拟光通讯.二、实验内容1 .按照系统连接方法将激光器，电光调制器，光电探测器等部件连接到位。2 .光路准直。3 .将信号源输出的正弦波信号加在晶体上，并将探测器输出的信号接到示波器 上，调节波片，观察输出信号的变化，。4 .测量半波电压。5 .测电光晶体的消光比和透过率6 .电光调制与光通讯实验演示三、实验仪器1、光学导轨1套2、X轴一维调节滑座2个3、基本滑座4个4、起偏器及手动X轴旋转架1个5、检偏器及手动X轴旋转架1个6、入/4波片及手动X轴旋转架1个7、固体激光器1个8、电光调制器1个9、硅光电探测器1个10、电光调制实验仪信号源1个11、三相电源线1根12、音频转接线1根13、BNC屏蔽连接线4根14、实验指导书1份1、光电三极管光电流测试实验82、光电三极管光照特性测试83、光电三极管伏安特性84、光电三极管时间响应特性测试81、光电倍增管阳极灵敏度测试实验92、光电倍增管放大倍数（电流增益）测试实验93、光电倍增管阳极光电特性测试实验94、光电倍增管阳极伏安特性测试实验95、光电倍增管光谱特性测试实验96、光电倍增管时间特性测试实验97、光电倍增管暗电流测试实验（选做）9课程编号：056505课程名称：光电技术 英文名称：Electronic technology课程性质：非独立设课课程属性：专业应开实验学期：第学期学时学分：课程总学时一-40实验学时一T6课程总学分一一3.5实验学分一- 实验者类别：本科生 适用专业：电子科学与技术先修课程：高等数学、大学物理、电路一、课程简介该课程主要介绍了光电检测技术的基本概念，基础知识，各种检测器件的结 构、原理、特性参数、应用，光电检测电路的设计，光电信号的数据采集与计算 机接口，光电信号的变换和检测技术，光电信号变换形式和检测方法及光电检测 技术的典型应用等内容。该课程对学生了解和认识常见和先进光电器件的工作原 理及应用要求具有极大的帮助，为学生以后的工作和科研打下重要的基础。二、课程实验教学的目的、任务与要求1 .牢固掌握光电检测系统的用到的三大基本理论（辐射与光度量、半导体 物理、光电效应）和电路的基本定理。2 .牢固掌握光电检测器件的原理、分类、性能参数指标及其应用选择。3 .熟悉了解热电检测器件的原理、分类、性能参数指标及其应用选择。4 .掌握发光与耦合器件的基本原理、结构、性能参数指标及其应用选择。三、实验方式与基本要求实验方式：学生12人一套，独立实验，配合课程，采用边学，注意记录 实验数据与结果分析。基本要求：每次实验课前，学生应预习实验讲义，明确实验目的和任务，拟 定实验步骤，并认真复习与实验内容相关的理论。实验过程中严格按实验规程操 作。爱护实验仪器设备。实验完成后要写出实验报告，其内容包括实验数据的整 理和计算，对实验结果及实验中出现的问题的分析讨论，对实验方法的建议等。 实验后，按要求编写实验报告。四、实验项目设注 封勰 1.厢2验近3.缔/4潮碗5.用也 癖别1.基即2制遢舲.专心L堤:；到遨 1.必修2遢笏3.堤:序号实验 编号实验项目名称实验内容提要实验 时数实验 类型实验 类别实验 要求每组 人数1单光子计数工作原理2专业必修验证2光电二极管特性测试验2必修验正3太阳能电池原理及其特性实验2专业必修验正4光敏电阻特性测试2专业必修验正5光电倍增管特性测试2专业必修验正6彩色面阵CCD综合实验2专业必修验正7光纤传感器综合实验2必修验正8光纤技术参数测试实验2专业必修验正合计16五、教材（讲义、指导书）参考书：1、王庆有、王晋疆、张存林等光电技术（第2版）电子工业出版社2008 年2、江文杰、曾学文、施建华光电技术科学出版社2009年3、高岳、王霞、王吉晖、高稚允光电检测技术与系统（第2版）电子 工业出版社2011年4、苏俊宏光电技术基础国防工业出版社2011年六、实验报告要求要求有实验目的、原理、内容和步骤以及实验结果和数据分析，不可偷工减 料。七、考试（考核）方式本课程的总成绩由理论考试成绩、平时作业与实验课成绩3部分组成，按百 分制计。其中：理论考试成绩占70% （理论考试成绩通过期末考试方式评定）， 平时作业成绩占10% （按每次作业完成情况评定），实验课成绩占20% o（1）平时成绩考查学生预习情况、在平时的实验中注意人身安全和设备的安全情况、实验 课的出勤情况等。（2）实验操作在每次的实验中，我们认真对每个同学的实验过程、仪器操作使用、实验技 能与效果，以及实验记录等四个环节进行当场评价、登记。(3)实验报告实验报告质量是衡量实验效果的依据，是反映学生分析问题、研究问题、解 决问题、撰写科技论文的能力。八、使用说明本实验教学大纲适用于电子科学与技术等专业的光电技术课程，课程总学时 为56,实验学时为16。附件：实验一单光子计数实验一.实验目的1 .掌握单光子计数这种弱光检测技术的原理和基本实验技术。2 .掌握单光子计数测试技术中的影响因素和测试优化条件。3 .进一步熟悉弱光检测中的一些主要问题。二、实验内容.测定光电倍增管输出脉冲幅度分布的微分曲线。1 .测定光电倍增管输出脉冲高度分布的积分曲线。.2 .测量暗计数R",光计数率R"随光电倍增管工作温度的关系曲线，研究工作温度的关系 曲线，研究工作温度对暗计数率和光计数率的影响。3 .通过更换减光片，把入射功率变成104 10-17等，再进行以上三组实验，比对试验结 果，总结，得出自己的结论。4 .平台区的测量三.实验设备与器材仪器成套性主 机： 1台制冷系统：1台其他部件：包括各种保证仪器正常工作的附件及实验所需附件等技术指标光谱响应范围:300-650nm积分时间 高压控制 最大计数 甄别电平 暗计数数字可调(OTOOOOms)数字可调(0T000V)10, 000, 000数字可调(0-4096/2. 56V)W30cps (-20)实验二光敏电阻特性测试一.实验目的4 .学习掌握光敏电阻工作原理。5 .学习掌握光敏电阻的基本特性。6 .掌握光敏电阻特性测试的方法。7 . 了解光敏电阻的基本应用。二.实验仪器1、直流稳压电源2、光源驱动模块1个3、负载模块1个4、显示模块1个5、光通路组件1套6、光敏电阻及封装组件1套7、光照度计1台8、2#迭插头对（红色，50cm）10根9、2#迭插头对（黑色，50cm）10根10、示波器1台三.实验内容1 .光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验.光敏电阻的亮电阻、亮电流、光电阻、光电流测试实验2 .光敏电阻伏安特性测试.光敏电阻的光电特性测试实验3 .光敏电阻的光谱特性测试实验.光敏电阻时间特性测试实验三光电二极管特性测试一.实验目的1 .学习掌握光电二极管的工作原理.学习掌握光电二极管的基本特性2 .掌握光电二极管特性测试的方法. 了解光电二极管的基本应用二.实验内容.光电二极管暗电流测试1 .光电二极管光电流测试.光电二极管伏安特性4 .光电二极管时间响应特性测试.光电二极管光谱特性测试三.实验仪器1、直流稳压电源1台2、光源驱动模块1个3、负载模块1个4、显示模块1个5、光通路组件1套6、光电二极管及封装组件1套7、光照度计1台8、2#迭插头对（红色，50cm）10根9、2#迭插头对（黑色，50cm）10根10、示波器1台实验四光电三极管特性测试一、实验目的1、学习掌握光电三极管的工作原理2、学习掌握光电三极管的基本特性3、掌握光电三极管特性测试的方法4、了解光电三极管的基本应用二、实验内容1、光电三极管光电流测试实验2、光电三极管光照特性测试3、光电三极管伏安特性4、光电三极管时间响应特性测试 三、实验仪器1、直流稳压电源1台2、光源驱动模块1个3、负载模块1个4、显示模块1个5、光通路组件1套6、光电三极管及封装组件1套7、光照度计1台8、2#迭插头对（红色，50cm）10根9、2#迭插头对（黑色，50cm）10根10、示波器1台实验五光电倍增管特性测试一、实验目的1、掌握光电倍增管结构以及工作原理。2、学习掌握光电倍增管基本特性。3、学习掌握光电倍增管基本参数的测量方法。4、了解光电倍增管的应用。二、实验内容1、光电倍增管阳极灵敏度测试实验2、光电倍增管放大倍数（电流增益）测试实验3、光电倍增管阳极光电特性测试实验4、光电倍增管阳极伏安特性测试实验5、光电倍增管光谱特性测试实验6、光电倍增管时间特性测试实验7、光电倍增管暗电流测试实验（选做） 三、实验仪器1、直流稳压电源1台2、光源驱动模块1个3、负载模块1个4、显示模块1个5、光通路组件1套6、光电倍增管及封装组件1套7、光照度计1台8、BNC连接线2根9、示波器1台实验六PSD位置传感器实验一、实验目的1、了解PSD位置传感器工作原理及其特性2、了解并掌握PSD位置传感器测量位移的方法二、实验内容1、PSD特性测试实验2、PSD输出信号处理及误差补偿实验3、PSD测位移原理实验及实验误差测量 三、实验仪器1、PSD传感器实验模块1个2、显示模块1个3、直流稳压电源1个4、连接线若干实验七 太阳能电池原理及其特性实验一、实验目的1、了解和掌握太阳能电池原理及应用