红外通信特性实验仪.doc
红外物理特性及应用实验
红外物理特性及应用实验波长范围在0.75~1000微米的电磁波称为红外波，对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质，如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究，为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
【实验目的】1、 了解红外通信的原理及基本特性。
2、 了解部分材料的红外特性。
3、 了解红外发射管的伏安特性，电光转换特性。
4、 了解红外发射管的角度特性。
5、 了解红外接收管的伏安特性。
【实验原理】 1、红外通信在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多，用红外波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间，本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时，由于材料的吸收，散射，会使光波在传播过程中逐渐衰减，对于确定的介质，光的衰减dI 与材料的衰减系数α ，光强I ，传播距离dx 成正比：dI Idx α=- （1）对上式积分，可得：Lo I I e α-= （2）上式中L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的，不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大，通常并不适用于红外波段。
实验报告红外线的特性与应用
实验报告红外线的特性与应用实验报告：红外线的特性与应用引言红外线是一种在电磁波频谱中的无形辐射，具有独特的特性和广泛的应用。
本实验旨在探究红外线的产生机制、传播特性和应用领域，以及相关实验方法与实验结果的分析。
通过这次实验，我们将更深入地了解红外线的特性，并展望其在日常生活和科学技术领域的应用前景。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实际操作，探究以下内容：1. 红外线的产生机制；2. 红外线的传播特性；3. 红外线在不同应用领域中的具体应用。
二、实验仪器与材料1. 一台红外线辐射源；2. 一台红外线接收器；3. 红外线传感器；4. 适当数量的导线；5. 一台示波器。
三、实验步骤1. 将红外线辐射源放置在合适的位置，接通电源并将其加热至一定温度。
2. 使用导线将红外线接收器与示波器连接，并将红外线接收器放置在辐射源的射线方向上。
3. 打开示波器，并调整相应参数以观察红外线信号的变化。
4. 将红外线接收器移动到不同的位置，观察并记录红外线信号的变化情况。
5. 将红外线接收器遮挡，观察并记录相关数据。
6. 根据实验结果，分析并总结红外线的特性和应用场景。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们观察到以下实验结果：1. 红外线辐射源加热后，红外线信号强度增加，示波器显示的波形相应增高。
2. 红外线信号的强度随着距离的增加而逐渐减弱，说明红外线的传播存在衰减现象。
3. 当红外线接收器遭遇遮挡物时，信号强度会出现明显的下降。
4. 红外线能够穿透某些材料，如玻璃表面，但被特定材料阻挡，如金属。
根据我们的实验结果，可以得出以下结论：1. 红外线是电磁波的一种，其波长范围在可见光的波长范围之上；2. 红外线的强度与辐射源的温度相关，温度越高，辐射强度越大；3. 红外线的传播存在衰减现象，距离远离辐射源，信号强度逐渐减弱；4. 红外线能够穿透某些材料，而被其他材料阻挡。
五、红外线的应用1. 遥控器：利用红外线的特性，将遥控信号转化为红外线信号发送给电子设备，实现遥控功能。
红外物理特性及应用实验
红外物理特性及应用实验波长范围在0.75~1000微米的电磁波称为红外波，对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质，如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究，为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
【实验目的】1、 了解红外通信的原理及基本特性。
2、 了解部分材料的红外特性。
3、 了解红外发射管的伏安特性，电光转换特性。
4、 了解红外发射管的角度特性。
5、 了解红外接收管的伏安特性。
【实验原理】 1、红外通信在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多，用红外波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间，本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时，由于材料的吸收，散射，会使光波在传播过程中逐渐衰减，对于确定的介质，光的衰减dI 与材料的衰减系数α ，光强I ，传播距离dx 成正比：dI Idx α=- （1）对上式积分，可得：Lo I I e α-= （2）上式中L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的，不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大，通常并不适用于红外波段。
红外通信原理和应用
第一章绪论§1.1 红外线公元1666年，艾萨克·牛顿发现光谱并测量出400nm～700nm是可见光的波长。
1800年4月24日，英国伦敦皇家学会威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱，具有热效应。
他所使用的方法很简单，用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度，由紫到红，发现温度逐渐增加。
当温度计放到红光以外的部份，温度仍持续上升，从而断定有红外线的存在。
红外线（Infrared Radiation），俗称红外光，是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在770纳米至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧，具有很强热效应，并易于被物体吸收，通常被作为热源。
国际照明委员会 (CIE)建议将红外线区分为三个类别[1]：即红外线—A（700nm—1400nm）、红外线—B（1400—3000）和红外线—C（3µm—1mm）。
我们平常所说的近、中、远红外是指ISO20473[2]关于红外线的分类，它将红外线分为近红外（NIR，波长0.78—3µm）、中红外（MIR，波长3—50µm）和远红外（FIR，波长50—1000µm）。
§1.2 通信基本原理§1.2.1通信的基本概念我们现在所说的通信是指狭义的通信，即信息的传递。
是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。
然而，通信在人类实践过程中随着社会生产力的发展对传递消息的要求不断提升，使得人类文明不断进步。
在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。
§1.2.2通信系统的组成和分类1、通信系统的组成图1.1 通信系统基本模型图1.1显示的是通信系统的基本模型。
红外通信基础实验报告
一、实验目的1. 理解红外通信的基本原理和特性。
2. 掌握红外通信系统的组成及工作流程。
3. 学习红外通信发射和接收模块的原理与应用。
4. 通过实验验证红外通信的有效性和抗干扰能力。
二、实验原理红外通信是一种利用红外线作为载波，进行信息传输的通信方式。
其原理是利用红外发射器将信息调制到红外线载波上，通过红外线传输到接收器，接收器再将红外线解调还原为原始信息。
红外通信具有以下特点：1. 频率较高，抗干扰能力强。
2. 传输距离较短，适用于近距离通信。
3. 保密性好，不易被窃听。
4. 传输速率较低，适用于低速数据传输。
红外通信系统主要由红外发射器、红外接收器、调制器、解调器等组成。
三、实验器材1. 红外发射模块2. 红外接收模块3. 信号源4. 双踪示波器5. 连接线6. 电源四、实验步骤1. 搭建实验电路将红外发射模块、红外接收模块、信号源、双踪示波器和电源连接起来，形成一个完整的红外通信实验电路。
2. 发送端实验（1）打开信号源，设置频率为38kHz，输出电压为5V。
（2）将信号源输出端连接到红外发射模块的输入端。
（3）打开双踪示波器，将探头分别连接到红外发射模块的输出端和信号源输出端。
（4）观察双踪示波器上的波形，验证红外发射模块是否正常工作。
3. 接收端实验（1）将红外接收模块的输出端连接到双踪示波器的输入端。
（2）打开红外发射模块，观察双踪示波器上的波形，验证红外接收模块是否正常工作。
4. 通信实验（1）将红外发射模块和红外接收模块放置在通信距离内。
（2）打开红外发射模块，发送信号。
（3）观察红外接收模块接收到的信号，验证红外通信的有效性。
5. 抗干扰实验（1）在红外通信路径上设置干扰源，如灯光、无线电波等。
（2）观察红外通信效果，验证红外通信的抗干扰能力。
五、实验结果与分析1. 通过实验验证了红外发射模块和红外接收模块的正常工作。
2. 通过通信实验验证了红外通信的有效性。
3. 通过抗干扰实验验证了红外通信的抗干扰能力。
红外通信原理实验报告
一、实验目的通过本次实验，掌握红外通信的基本原理，了解红外通信系统的工作流程，学会使用红外发射和接收模块进行数据传输，并能够分析红外通信的优缺点。
二、实验原理红外通信是利用红外线传输信息的通信方式，其原理是将要传输的信息（如数字信号、模拟信号等）调制到一定频率的红外载波上，通过红外发射管发射出去，接收端接收红外信号，解调出原始信息。
1. 红外发射原理红外发射器主要由红外发射管、驱动电路、调制电路等组成。
驱动电路将信号放大后驱动红外发射管，调制电路将信号调制到一定频率的红外载波上。
2. 红外接收原理红外接收器主要由红外接收管、放大电路、检波电路、解调电路等组成。
放大电路将接收到的微弱信号放大，检波电路将调制信号中的原始信息提取出来，解调电路将提取出的信息解调为原始信号。
3. 红外通信系统红外通信系统由红外发射器和红外接收器组成，两者之间通过红外线进行信息传输。
系统工作流程如下：（1）信息编码：将原始信息编码为二进制信号。
（2）调制：将编码后的二进制信号调制到一定频率的红外载波上。
（3）发射：通过红外发射管将调制后的信号发射出去。
（4）接收：通过红外接收管接收发射的信号。
（5）解调：将接收到的信号解调为原始信息。
（6）信息处理：对解调后的信息进行处理，如显示、存储等。
三、实验器材1. 红外发射模块2. 红外接收模块3. 51单片机4. 信号源5. 电源6. 接线板7. 实验台四、实验步骤1. 连接红外发射模块和51单片机，将信号源输出信号连接到单片机的输入端。
2. 编写程序，实现信号编码、调制、发射等功能。
3. 连接红外接收模块，将接收到的信号输入到单片机的输入端。
4. 编写程序，实现信号接收、解调、信息处理等功能。
5. 检查实验结果，观察红外通信系统的性能。
五、实验结果与分析1. 通过实验，成功实现了红外通信系统的基本功能。
2. 红外通信具有以下优点：（1）传输速度快，抗干扰能力强。
（2）成本低，易于实现。
红外通信特性实验
红外通信特性实验实验目的：1. 了解红外通信原理、特性和应用。
2. 学习应用红外通信芯片进行通信的方法。
3. 掌握基于红外通信的数据传输的相关技术。
4. 熟悉通信信道的特点，了解信道中存在的干扰和损耗的情况。
实验原理：红外通信技术是利用红外线在空间中传输信息的一种通信方式。
在通讯中，发送和接收的双方通过红外光发射和接收芯片来实现数据传输。
红外光通信的特点是速度快，可靠性高，而且安全性好。
红外光的传输距离一般在10米以内，超过10米则受到环境干扰，传输距离也会受到限制。
红外通信的应用有很多，如家用遥控器、手机红外线通信、红外线测距、红外线遥控电动玩具等等。
实验设备：1. 红外光发射器模块2. 红外光接收器模块3. 篮球飞盘模型4. Arduino单片机5. 杜邦线实验步骤：1. 将红外通信发射模块和红外通信接收模块连接到Arduino单片机中。
2. 编写控制程序，在程序中指定红外发射器发射的频率和时间，以及接收器接收的数据，并进行数据解码、校验。
3. 将篮球飞盘模型放置在远离发射器和接收器的位置，然后放置一个障碍物，观察是否能接收到发送的信号，记录有无信号的情况。
4. 更改发送的红外光的频率和时间，重新测试。
5. 分析实验数据，总结红外通信技术的优缺点以及应用。
实验结果：通过实验发现，红外光通信距离短，但速度快，适合于部分需求高速通信和区域内数据传输的场合。
而且由于其信号传输的特性，设备之间的通信私密性较高，不容易受到干扰和攻击。
然而，红外通信技术也存在一些缺点，如传输距离受限、信号干扰易受到环境影响等。
因此，在应用红外通信技术时，需要注意这些问题，选择合适的通信距离和环境以保证通信的良好运行。
红外通信特性实验
一
和物 体绝 对温度 之 间 的关 系遵从 普 朗克定 律 。红 外线 有较 强 的穿透 能力 ， 通 过 云 雾 或充 满 悬 浮 粒
子 的介质 时 ， 不 易被 散 射 、 损 耗 少 。 因此 在 遥感 、
两边 积分 ， 可得 ： ，一 Ｊ 。 ｅ －
见 的光线 。任何 物体 ， 只要 它 的温 度 高 于绝 对 零
度（ 一 ２ ７ ３。 Ｃ） ， 就 会有 红外 线 向周 围空 间辐 射 。红 外线 的波 长范 围 大 致 在 ０ ． ７ ６ ～１ ０ ０ ０ ｍ 的 范 围
波通信无法比拟的， 红外通信就是用红外作载波 的通信方式 。红外传输 的介质可 以是光纤或 空 间， 本实 验采用 空 间传输 ＿ ３ ］ 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ １ ２
图１ 光 垂 直 入 射 材 料
材料 的衰减 系数 是 由材料本 身 的结构 和特 性 决定 的 ， 不 同波 长 的衰减 系数不 同。 通常并 不适 用 于红 外波 段 。 常用 的红外材 料有 ， 石 英 晶体 及 石英
红外通信特性 实验
管就是 —个 由 Ｐ型和 Ｎ型半导体组合成 的二极管 。 例如 将 砷 化镓 （ Ｇａ Ａｓ ） 分别 掺 杂 到 Ｐ型 和 Ｎ 型半 导 体 区 域 ， 把 Ｐ 区 和 Ｎ 区结 合 后 形 成 Ｐ Ｎ
１ ． ３ 发光 二极 管和 调制 电路 １ ． ３ ． １ 红外 发光 二极 管
红外通信的光源为半导体激光器或发光二极
管， 本实 验采 用 发 光 二 极 管 。发光 二极 管 是 少 数 载流子在 Ｐ Ｎ结区的注入与 复合而产生 的一种结 型
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红外物理特性及应用第 1 页红外通信特性实验波长范围在0.75~1000 微米的电磁波称为红外波，对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。
对热辐射的深入研究导致普朗克量子理论的创立。
对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析的重要工具。
对红外材料的性质，如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究，为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。
现代红外技术的成熟已经打开了一系列应用的大门。
例如红外通信，红外污染监测，红外跟踪，红外报警，红外治疗，红外控制，利用红外成像原理的各种空间监视传感器，机载传感器，房屋安全系统，夜视仪等。
光纤通信早已成为固定通信网的主要传输技术，目前正积极研究将光通信用于微波通信一直占据的宽带无线通信领域。
无论光纤通信还是无线光通信，用的都是红外光。
这是因为，光纤通信中，由石英材料构成的光纤在 0.8~1.7 微米的波段范围内有几个抵损耗区，而无线大气通信中，考虑到大气对光波的吸收，散射损耗及避开太阳光散射形成的背景辐射，一般在0.81~0.86 ， 1.55~1.6 微米两个波段范围内选择通信波长。
因此，一般所称的光通信实际就是红外通信。
【实验原理】1、红外通信在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。
不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用 8 兆赫兹的带宽。
载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。
能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。
通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。
红外波长比微波短得多，用红外波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，红外通信就是用红外波作载波的通信方式。
红外传输的介质可以是光纤或空间，本实验采用空间传输。
2、红外材料光在光学介质中传播时，由于材料的吸收，散射，会使光波在传播过程中逐渐衰减，对于确定的介质，光的衰减dI 与材料的衰减系数α ，光强I，传播距离dx 成正比：dI Idx （ 1）对上式积分，可得：I I o e L （ 2）上式中 L 为材料的厚度。
材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的，不同的波长衰减系数不同。
普通的光学材料由于在红外波段衰减较大，通常并不适用于红外波段。
常用的红外光学材料包括：石英晶体及石英玻璃，它在0.14~4.5 微米的波长范围内都有较高的透射率。
半导体材料及它们的化合物如锗，硅，金刚石，氮化硅，碳化硅，砷化镓，磷化镓。
氟化物晶体如氟化钙，氟化镁。
氧化物陶瓷如蓝宝石单晶(Al 2O3），尖晶石 (MgAl 2O4)，氮氧化铝，氧化镁，氧化钇，氧化锆。
还有硫化锌，硒化锌，以及一些硫化物玻璃，锗硫系玻璃等。
光波在不同折射率的介质表面会反射，入射角为零或入射角很小时反射率：第 2 页R(n1n2 )2（ 3）n 1 n 2由（ 3）式可见，反射率取决于界面两边材料的折射率。
由于色散，材料在不同波长的折射 率不同。
折射率与衰减系数是表征材料光学特性的最基本参数。
由于材料通常有两个界面，测量到的反射与透射光强是在两界面间反射的多个光束的叠加效果，如图 1 所示。
反射光强与入射光强之比为：I R R[1 2 e 2 L(1 2e 2 L4e 4 L)] (1 R)2 e 2 L（ 4）I 0(1 R)RRR[12e 2 L]1 R（ 4）式的推导中，用到无穷级数1+x+x 2+x 3+ ··= (1 － x) -1。
透射光强与入射光强之比为： I T(1 R ) 2 eL(1R 2 e 2 LR 4 e 4 L)(1 R ) 2 e L （ 5）I 01 R2 e 2 L原则上，测量出 I 0、 I R 、 I T ，联立（ 4）、（ 5）两式，可以求出 R 与 α（不一定是解析解） 。
下面讨论两种特殊情况下求 R 与 α 。
对于衰减可忽略不计的红外光学材料，α=0， e –αL =1，此时，由（ 4）式可解出：RI R /I 0（ 6）2 I R /I 0对于衰减较大的非红外光学材料，可以认为多次反射的光线经材料衰减后光强度接近零，对图 1 中的反射光线与透射光线都可只取第一项，此时：I R（ 7）RI 0I 01I 0(1 R) 2I 0RI 0(1-R) 2 e -αL（ 8）L lnI TI 0(1-R) 2 R e -2 αL I 0(1-R) 2 R 2 -3 αL1，求出反射率后， I 0(1-R) 2 R 3 e -4 αL e由于空气的折射率为 I 0(1-R) 2 R 4 e -5 αLI 0(1-R) 2 R 5 e -6 αL可由（ 3）式解出材料的折射率：n1R（ 9）图 1光在两界面间的多次反射1R很多红外光学材料的折射率较大，在空气与红外材料的界面会产生严重的反射。
例如硫化锌的折射率为 2.2，反射率为 14％，锗的折射率为 4，反射率为 36％。
为了降低表面反射损失，通常在光学元件表面镀上一层或多层增透膜来提高光学元件的透过率。
3、发光二极管红外通信的光源为半导体激光器或发光二极管，本实验采用发光二极管。
N发光二极管是由P 型和 N 型半导体组成的二极管。
势垒电 空间 P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。
场方向电荷区N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。
当两种半导体结合在一起形成 P-N 结时，N 区的电子（带P负电）向 P 区扩散， P 区的空穴（带正电）向 N 区扩图 2 半导体 P-N 结示意图散，在 P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。
势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过 P-N 结的净电流为零。
在空间电荷区内，P 区的空穴被来自 N 区的电子复合， N 区的电子被来自 P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。
N 当加上与势垒电场方向相反的正向偏压时，结区变窄，在外电场作用下， P 区的空穴和区的电子就向对方扩散运动，从而在 PN 结附近产生电子与空穴的复合，并以热能或光能的形式释放能量。
采用适当的材料，使复合能量以发射光子的形式释放，就构成发光二极管。
采用不同的材料及材料组分，可以控制发光二极管发射光谱的中心波长。
I PV I 图 3 发光二极管的伏安特性图 4 发光二极管输出特性图 3，图 4 分别为发光二极管的伏安特性与输出特性。
从图 3 可见，发光二极管的伏安特性与一般的二极管类似。
从图 4 可见，发光二极管输出光功率与驱动电流近似呈线性关系。
这是因为：驱动电流与注入PN 结的电荷数成正比，在复合发光的量子效率一定的情况下，输出光功率与注入电荷数成正比。
发光二极管的发射强度随发射方向而异。
方向的特性如图5，图 5 的发射强度是以最大值为基准，当方向角度为零度时，其发射强度定义为100％。
当方向角度增大时，其放射强度相对减少，发射强度如由光轴取其方向角度一半时，其值即为峰值的一半，此角度称为方向半值角，此角度越小即代表元件之指向性越灵敏。
一般使用红外线发光二极管均附有透镜，使其指向性更灵敏，而图5（a）的曲线就是附有透镜的情况，方向半值角大约在±7 °。
另外每一种型号的红外线发光二极管其幅射角度亦有所不同，图 5 (b) 所示之曲线为另一种型号之元件，方向半值角大约在±50 °。
（ a）A 型管（加装透镜）（b）B型管图 5两种红外发光二极管的角度特性曲线图4、光电二极管红外通信接收端由光电二极管完成光电转换。
光电二极管是工作在无偏压或反向偏置状态下的PN 结，反向偏压电场方向与势垒电场方向一致，使结区变宽，无光照时只有很小的暗电流。
当 PN 结受光照射时，价电子吸收光能后挣脱价键的束缚成为自由电子，在结区产生电子－空穴对，在电场作用下，电子向N 区运动，空穴向P 区运动，形成光电流。
I V+RP2=2mwP1=1mwP 0=0反向偏置电压 (V)图 6光电二极管的伏安特性图7简单的光电转换电路N 红外通信常用 PIN 型光电二极管作光电转换。
它与普通光电二极管的区别在于在 P 型和型半导体之间夹有一层没有渗入杂质的本征半导体材料，称为 I 型区。
这样的结构使得结区更宽，结电容更小，可以提高光电二极管的光电转换效率和响应速度。
图 6 是反向偏置电压下光电二极管的伏安特性。
无光照时的暗电流很小，它是由少数载流子的漂移形成的。
有光照时，在较低反向电压下光电流随反向电压的增加有一定升高，这是因为反向偏压增加使结区变宽，结电场增强，提高了光生载流子的收集效率。
当反向偏压进一步增加时，光生载流子的收集接近极限，光电流趋于饱和，此时，光电流仅取决于入射光功率。
在适当的反向偏置电压下，入射光功率与饱和光电流之间呈较好的线性关系。
图 7 是光电转换电路，光电二极管接在晶体管基极，集电极电流与基极电流之间有固定的放大关系，基极电流与入射光功率成正比，则流过R的电流与R两端的电压也与光功率成正比。
5、光源的调制对光源的调制可以采用内调制或外调制。
内调制用信号直接控制光源的电流，使光源的发光强度随外加信号变化，内调制易于实现，一般用于中低速传输系统。
外调制时光源输出功率恒定，利用光通过介质时的电光效应，声光效应或磁光效应实现信号对光强的调制，一般用于高速传输系统。
本实验采用内调制。
V+PR1LED直流偏置点调制信号IR2图 8 简单的调制电路图 9 调制原理图图 8 是简单的调制电路。
调制信号耦合到晶体管基极，晶体管作共发射极连接，流过发光二极管的集电极电流由基极电流控制，R1， R2提供直流偏置电流。
图9 是调制原理图，由图9 可见，由于光源的输出光功率与驱动电流是线性关系，在适当的直流偏置下，随调制信号变化的电流变化由发光二极管转换成了相应的光输出功率变化。
6、副载波调制由需要传输的信号直接对光源进行调制，称为基带调制。
在某些应用场合，例如有线电视需要在同一根光纤上同时传输多路电视信号，此时可用个基带信号对频率为f1， f 2 f N的 N 个副载波频率进行调制，将已调制的N 个副载波合成一个N频分复用信号，驱动发光二极管。
在接收端，由光电二极管还原频分复用信号，再由带通滤波器分离出副载波，解调后得到需要的基带信号。
对副载波的调制可采用调幅，调频等不同方法。
调频具有抗干扰能力强，信号失真小的优点，本实验采用调频法。