DB-GD01 現代光電特性綜合實驗臺

產品簡介：
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，可進行光通訊、信息控制、光電檢測中所用的信號源、光電探測器等各類器件原理、特性、性能參數的實驗，還可進行光的傳輸，光電傳感器的應用，光強分析，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：采用全自動單色儀來實現光電器件光譜特性的連續測量，實驗結果直接在電腦上用圖形顯示；用CCD攝像法實現莫爾條紋的自動計數測微；用CCD攝像法將單縫衍射圖像采集處理后可實現衍射光強的二維和三維分布顯示。系統采用模塊組合的方式，不同的專業可以有不同的菜單。系統提供了較為開放的電路和光路，為學生更好的理解與掌握原理、正確使用光電器件奠定了基礎，讓學生通過實驗學會合理地選擇傳感器，掌握檢測的原理和方法。適用于光電信息專業、電子信息專業、計量測試專業等相關專業的教學實驗。
DB-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、實驗桌四大部分組成
一、主機箱：供電電源AC220V，50Hz。額定功率200W。
1、各種直流穩壓電源和恒流源。
-12V～12V連續可調直流穩壓電源。
0～5V連續可調直流穩壓電源。
±12V、±5V直流穩壓電源。
0～20mA連續可調恒流源
2、氣壓源：4～20KPa
氣壓4～20KPa可調（通過調節玻璃轉子流量計、旋鈕、氣壓輸出大小可調）。
3、顯示表：
電流表：DC20μA～200mA(量程四檔切換)
電壓表：DC200mV～20V（量程三檔切換），DC20V～2000V（量程三檔切換）。
光功率計：顯示表的顯示值×轉換系數mw，量程:1.80×轉換系數，單位為: mw
光照度計：1999Lx
頻率/轉速表：f：0-9999Hz、 n：0～9999r/min
氣壓表：T（1標準大氣壓）～T+999KPa
溫控儀：PID位式調節儀：0～150oC
4、數據采集通訊接口：
標準RS232接口、USB接口

二、實驗模塊：
㈠、光電基礎實驗
1、在基礎試驗部分，重點分析光敏器件和光電傳感器的特性和應用場合。學生通過實驗應學會合理地選擇傳感器，掌握檢測的原理和方法。
2、該基礎實驗部分除了包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，還包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。釋放的電荷通過一系列的放大，轉化成輸出電壓。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的斬波式的輻射（紅外光輻射要有變化量）。當面積為A的熱釋電晶體受到調制加熱，而使其溫度T發生微小變化時，就有熱釋電電流。 ，A為面積，P為熱電體材料熱釋電系數， 是溫度的變化率。
特點：當入射輻射為恒定輻射時，熱釋電探測器不響應，只能脈沖輻射工作。
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，且狹縫的寬度可以與光的波長比擬時，光在通過狹縫時發生衍射，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。本實驗采用波長為633nm的半導體激光器，光波通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，將衍射圖像轉換成數字信號輸入計算機，在計算機上分析光強分布。
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安裝，并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移動時，莫爾條紋將沿著近于柵線的方向上下移動，由此可以確定光柵移動的方向。
位移放大作用：當指示光柵沿著與光柵刻線垂直方向移動一個光柵距Δd時，莫爾條紋移動一個條紋間距B，當兩個等距光柵之間的夾角θ較小時，指示光柵移動一個光柵距Δd，莫爾條紋就移動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，實現高靈敏的位移測量。
本實驗采用CCD攝像法，與計算機軟件光強分析系統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采用C-T水平對稱式光路，焦距150mm，儀器采用電子細分技術，使掃描時最小步距角達到0.01nm,光柵臺備有1200L/mm光柵，可方便快捷的實現寬波段掃描。儀器備有單色儀狹縫和CCD接口，可以實現一機多用。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。儀器還具有A/D轉換功能，將模擬信號轉換為數字信號供上位機采集。
1、單色儀主要技術指標：
焦    距：150mm
相對孔徑：f/4
掃描范圍：0-900nm
光譜范圍：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：光柵轉臺標準配置1200L/mm
儀器尺寸：長200mm×寬190mm×高160mm
重    量：5Kg
2、單色儀配套軟件
光電特性分析系統是一個基于Windows98系統以上的可執行程序。該軟件采用RS232串口與單色儀通訊，功能強大，運行穩定。可直接控制單色儀出射光波長，具有各種信號的采集和轉換，繪制各種特性的曲線等功能。
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、光電轉速傳感器轉速測量實驗
8、LED伏安（V/I）特性實驗
9、LED電光轉換（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電光轉換（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、光電探測器暗電流測試實驗
17、光電倍增管暗電流測試實驗
18、光電倍增管陰極伏安特性測試實驗
19、光電倍增管陽極伏安特性及放大倍數測試實驗
20、APD雪崩光電二極管反向電壓測試實驗
21、APD雪崩光電二極管暗電流測試實驗
22、APD雪崩光電二極管倍增特性測試實驗
23、光柵莫爾條紋計數測微實驗
24、設計型綜合測量實驗