--GD01 現代光電特性綜合實驗臺

設備簡介：
現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。系統覆蓋內容廣，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、功能功能數值的實驗，還可實行光的傳輸，光電傳感器的應用，光強解析，莫爾條紋計數等一系列光電實驗。
現代光電特性綜合實驗臺實驗系統先進：應用全自動單色儀來完成光電器件光譜特性的連續測量，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。系統應用模型塊結合的方法，不一樣的專業可以有不一樣的菜單。系統提供了較為開放的電子回路和光路，為學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，讓學生經過實驗學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、電子信息專業、計量測量試驗專業等相關專業的教學實驗。
--GD01現代光電特性綜合實驗臺主要有主機箱、單色儀與光源、實驗模板、實驗桌四大部分構成
一、主機箱：供電電源AC220V，50Hz。規格限定功率（W）200W。
1、各種直線DC穩壓電源和恒流源。
-12V～12V連續可調直線DC穩壓電源。
0～5V連續可調直線DC穩壓電源。
±12V、±5V直線DC穩壓電源。
0～20mA連續可調恒流源
2、氣壓源：4～20KPa
氣壓4～20KPa可調（經過調動玻璃轉子流量計、旋鈕、氣壓輸出大小可調）。
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mw，測量范圍:1.80×變換系數，單位為: mw
光照度計：1999Lx
頻率/轉動速度表：f：0-9999Hz、 n：0～9999r/min
氣壓表：T（1標準大氣壓）～T+999KPa
溫控儀：PID位式調動儀：0～150oC
4、數值收集通訊連接口：
標準RS232連接口、USB連接口

二、實驗模型塊：
㈠、光電基礎實驗
1、在基礎試驗部分，重點解析光敏器件和光電傳感器的特性和應用場合。學生經過實驗應學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。釋放的電荷經過一系列的放大，轉化成輸出電壓（V）。如果繼續照射，晶體薄片的溫度（℃）升高到Tc(居里溫度（℃）)值時，自發極化突然消失。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制加熱，而使其溫度（℃）T發生微小改變時，就有熱釋電電流（A）。 ，A為面積，P為熱電體材料熱釋電系數， 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，只能脈沖輻射作業。
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，光在經過狹縫時發生衍射，產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。本實驗應用波長為633nm的半導體激光器，光波經過一個寬度可調的狹縫后發生衍射，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字信號寫入計算機數值數值，在計算機數值數值上解析光強分布。
㈢、莫爾條紋計數實驗
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。
本實驗應用CCD攝像法，與計算機數值數值系統光強解析系統V1.0配套使用，可以準確地記錄莫爾條紋的位移數目，從而計算出光柵的位移。
㈣、全自動單色儀連續光譜特性實驗
本實驗單色儀光學系統應用C-T水平對稱式光路，焦距150mm，儀表器具應用電子細分技術，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。光學系統原理圖如下：

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。儀表器具還設定有A/D變換功能，將模仿信號變換為數字信號供上位機收集。
1、單色儀主要技術功能數值參考規格：
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 性：0.1nm
最小步距：0.01nm
焦面尺寸：寬25mm ×高10mm
狹 縫：寬度10μm-3mm連續可調
光 柵 臺：光柵轉臺標準配備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
光電特性解析系統是一個基于Windows98系統以上的可執行程序。該系統應用RS232串行口與單色儀通訊，功能強大，運行平穩。可直接控制單色儀出射光波長，設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、實驗內容：
1、單色儀標定實驗
2、光電基礎知識實驗
3、光開關實驗（透射式）
4、紅外反射式光電開關（光耦）
5、熱釋電紅外傳感器實驗
6、光源及光調制解調實驗
7、光電轉動速度傳感器轉動速度測量實驗
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、光柵莫爾條紋計數測微實驗
24、設計型綜合測量實驗