應(yīng)用光學(xué)第十八章

蘇州大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)所蘇州市十梓街1號，215006*馬韜matao@第十八章幾種特殊光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用光學(xué)目錄概述設(shè)計(jì)依據(jù)方案設(shè)計(jì)目標(biāo)影像生成與輸出單元光學(xué)傳遞與轉(zhuǎn)換單元機(jī)械安裝平臺與調(diào)整機(jī)構(gòu)組件設(shè)計(jì)指標(biāo)符合分析結(jié)論123456218.1光電接收器的主要特點(diǎn)1.非成像光電接收器光電管和光電倍增管光敏電阻光電二極管和光電三極管PN結(jié)雪崩光電二極管（APD）2.成像光電接收器（1）光導(dǎo)攝像管現(xiàn)用于彩色電視機(jī)的多是氧化鉛攝像管，為一密封的真空器件，端部是一塊透光玻璃平板內(nèi)表面涂有透明的導(dǎo)電層作為信號電極其上有一薄層電導(dǎo)材料，稱為靶面管子的另一端裝有電子槍，發(fā)出電子束在管外偏轉(zhuǎn)線圈的作用下對靶面進(jìn)行掃描光導(dǎo)攝像管結(jié)構(gòu)示意圖光導(dǎo)攝像管當(dāng)靶背面不受光照時(shí)，由于電子束的掃描，靶面背面保持與陰極電位相同當(dāng)光入射到靶面上某一點(diǎn)時(shí)，就在該點(diǎn)產(chǎn)生載流子，在靶面兩邊電位差的作用下，電子移向信號電極，空穴移向靶面背面，從而使靶面兩邊電位差降低入射光越強(qiáng)，靶面背面的電位升的越高，即在靶面背面形成與光強(qiáng)分布相應(yīng)的電位分布，即電子潛像光電子束掃到某點(diǎn)時(shí)，靶上的電荷數(shù)與該點(diǎn)相對于陰極的電位高低成比例，則將產(chǎn)生與各點(diǎn)光強(qiáng)相應(yīng)的脈沖信號輸出光電導(dǎo)攝像管的優(yōu)點(diǎn)：有儲能或積分性質(zhì)，即在給定點(diǎn)上，靶面兩邊的電位差是電子束連續(xù)兩次掃描該點(diǎn)的時(shí)間間隔內(nèi)撞擊到該點(diǎn)上光子數(shù)的函數(shù)主要特性：光譜響應(yīng)、調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）、光電特性、暗電流、靶面均勻性和壽命紅外變像管（2）紅外變像管變像管是一種將不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢妶D像的器件，現(xiàn)有X光、紫外光和紅外光的變像管靜電式紅外變像管：陰極：半透明銀氧銫薄膜響應(yīng)峰值波長：0.85μm截止波長：1.3μm離開陰極的光電子形成景物電子像，它經(jīng)過電子光學(xué)系統(tǒng)靜電聚焦成像于管子的另一端的熒光屏上紅外變像管結(jié)構(gòu)示意圖微通道板（MCP）（3）像增強(qiáng)管：由變像管加上倍增系統(tǒng)組成，能接受微弱的光輻射（4）微通道板1958年G.W.Goodrich和W.C.Wiley利用二次電子發(fā)射現(xiàn)象做成第一只長度等于40倍直徑，具有高阻抗的玻璃管，管內(nèi)壁涂有二次電子發(fā)射的材料把這種通道型倍增管排列成陣列就是微通道板（MCP），可以用來探測粒子圖像MCP的增益取決于：二次電子產(chǎn)生的次數(shù)入射電子的能量表面的二次電子發(fā)射的性質(zhì)二次電子發(fā)射次數(shù)取決于：通道的長度與直接之比（l/d）和所加電壓微通道板（MCP）的主要特性分辨率對于六角形陣列，相鄰管中心距為D（以μm表示）分辨率極限為：最佳方向的分辨率值：1000/D周/厘米MCP的成像質(zhì)量可以MTF描述電流傳遞特性右圖是1000v的微通道板的輸入電流和輸出電流關(guān)系曲線，該板的阻抗是109Ω，有1μA左右的穩(wěn)定電流噪聲因子微通道板提供一定量信息所需的輸入電子數(shù)與理想放大器提供同樣多信息所需的輸入電子數(shù)之比，典型的微通道板的噪聲因子為4電耦合攝像器件（5）電耦合攝像器件固體攝像器件是繼電子數(shù)掃描攝像管之后出現(xiàn)的一種新型攝像器件，由電耦合器（CCD）組成的電荷耦合攝像器件稱為(CCID)主要特性：靈敏度和光譜特性：對可見光和近紅外光有很好的響應(yīng)分辨率：受陣列像元數(shù)限制噪聲：采用冷卻可提高信噪比3.熱探測器特點(diǎn)：對所有波長在理論上有同等的響應(yīng)響應(yīng)時(shí)間長，一般是毫秒量級熱探測器常用：熱電偶和熱電堆熱電偶：兩種熱電功率差別很大的金屬構(gòu)成的結(jié)，一般組合鉍-銀、銅-銀、和鉍-鉍錫合金熱電堆：由幾個(gè)熱電偶串聯(lián)組成熱電堆與熱電偶相比：靈敏度提高，響應(yīng)時(shí)間加長熱敏電阻：是利用入射輻射的加熱而引起電阻變化的熱探測器特點(diǎn)：可