红外光学系统的特点
光电检测简答
光电探测一、为什么有些光敏二极管在制作PN结的同时还做出一个环极？答：无光照时反向电阻很大（MΩ级）只有打在PN结附近，使PN结空间电荷区（耗尽层）产生光生电子空穴对时它们与P区、N区的少数载流子一起在PN结内电场的作用下做定向移动形成光电流，此时它的反向电阻大为降低，一般只有1KΩ到几百欧，当负偏压增加时耗尽层加宽使光电流增大，灵敏度提高，光电流与入射光照度成线性关系。
光敏二极管的缺点：暗电流较大为了减少无光照时反向漏电流（暗电流）的影响有些光敏二极管（如2DU型）在制作PN结的同时还做出一个环形的扩散层引出的电极称为环极，如图所示因环极电位比负极电位高所以反向漏电流（暗电流）直接从环极流过而不再经过负极从而可以减少负极与正极之间的暗电流。
二、简述PIN、APD两种高速的光电二级管的结构特点和原理三、简述光电探测器的选用原则。
(1).光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配(2)光电检测器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配(3) 光电检测器件的响应特性必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真和良好的时间响应(4) 光电检测器件必须和输入电路以及后续电路在电特性上相互匹配，以保证最大的转换系数、线性范围、信噪比以及快速的动态响应等。
四、请简述红外光学系统的特点。
1)红外辐射源的辐射波段位于1μm以上的不可见光区，普通光学玻璃对2.5μm以上的光波不透明，而在所有有可能透过红外波段的材料中，只有几种材料有必需的机械性能，并能得到一定的尺寸，如锗、硅等，这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用，使反射式和折反射式光学系统占有比较重要的地位。
2)为了探测远距离的微弱目标，红外光学系统的孔径一般比较大。
3)在红外光学系统中广泛使用各类扫描器，如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。
4)8至14μm波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响。
5)在各种气象条件下或在抖动和振动条件下，具有稳定的光学性能。
光电检测复习资料..
光电检测复习资料..简答题1、光电探测器常见的噪声有哪⼏类？分别简要说明。
（1）热噪声：由载流⼦热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声，热噪声功率与温度有关( 2)散粒噪声：随机起伏所形成的噪声(3)产⽣--复合噪声：载流⼦浓度起伏引起半导体电导率的起伏，在外加电压下，电导率的起伏是输出电流中带有产⽣--复合噪声(4)1/f噪声：这种噪声功率谱近似与频率成反⽐(5)温度噪声：是由于器件本⾝温度变化引起的噪声2、光电⼆极管与⼀般⼆极管相⽐有什么相同点和不同点？相同点：都是基于PN结的光伏效应⽽⼯作的不同点：（1）就制作衬底材料的掺杂浓度⽽⾔，⼀般⼆极管要⽐光电⼆极管浓度较⾼（2）光电⼆极管的电阻率⽐⼀般⼆极管要⾼（3）普通⼆极管在反向电压作⽤时处于截⽌状态，只能流过微弱的反向电流，光电⼆极管是在反向电压作⽤下⼯作的，（4）光电⼆极管在设计和制作时尽量使PN结的⾯积相对较⼤，以便接收⼊射光。
3、简述光电三极管的⼯作原理。
光电三极管的⼯作原理分为两个过程：⼀是光电转换；⼆是光电流放⼤。
就是将两个pn结组合起来使⽤。
以NPN型光电三极管为例，基极和集电极之间处于反偏状态，内建电场由集电极指向基极。
光照射p区，产⽣光⽣载流⼦对，电⼦漂移到集电极，空⽳留在基极，使基极与发射极之间电位升⾼，发射极便有⼤量电⼦经基极流向集电极，最后形成光电流。
光照越强，由此形成的光电流越4、简述声光相互作⽤中产⽣布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。
产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。
特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、什么是热释电效应？热释电器件为什么不能⼯作在直流状态？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。
红外系统概述
诊断与辅助治疗
红外系统在医学领域中用于诊断疾病和辅助治疗，如红外热像仪 可以检测炎症、肿瘤和其他病变。
康复治疗
红外系统用于康复治疗，如缓解疼痛、促进血液循环和肌肉放松 等。
健康监测
红外系统可以监测人体的生理参数，如体温、心率和呼吸等，用 于健康监测和预防保健。
THANKS FOR WATCHING
智能化
随着人工智能和机器学习 技术的发展，红外系统正 朝着智能化方向发展，能 够实现自适应校准、自动 识别和智能分析等功能。
网络化、远程化
随着物联网和通信技术的 发展，红外系统正逐渐实 现网络化、远程化，能够 实现多点监测、远程控制 和实时数据传输等功能。
05 红外系统的应用实例
军事领域的应用
目标检测与跟踪
红外系统概述
目录
• 红外系统简介 • 红外系统的原理 • 红外系统的技术指标 • 红外系统的优势与局限性 • 红外系统的应用实例
01 红外系统简介
红外系统的定义
红外系统是一种利用红外线技术进行信息获取、 传输和处理的系统。
红外线是一种电磁波，波长在760纳米至1毫米之 间，介于可见光和微波之间。
辐射特性
物体在向外辐射红外线的同时，也在 吸收外界投射来的红外线。
辐射源
自然界中一切温度高于绝对零度的物 体都以电磁波的形式时刻不停地向外 传送热量，这种传送能量的方式称为 辐射。
红外探测原理
探测器
红外探测器是用来探测红外辐射的传感器，其工作原理是利用某些材料或结构在受到红外辐射时，其电学或光学性质 发生变化，从而检测出红外辐射的存在、大小和方向。
红外成像是指通过红外探测器接收目 标场景的红外辐射，经过信号处理后 ，在显示器上生成红外热图像的过程 。
新型红外光学系统的结构特点与技术分析
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新 型 红 外 光 学 系统 的 结 构 特 点 与 技 术 分 析
刘 群 龙 吴 晗平 一张 焱 胡 大 军 ， ，， ，
（． 汉工程大学理学院 ， 北 １武 湖 武汉 ４ ０ ０ ； ． 汉 工 程 大 学 光 电 子 系 统技 术 研 究 所 ， 北 ３２５２武 湖 武汉 ４００ ） ３２ ５
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红外热像仪的组成及原理
红外热像仪的组成及原理红外热像仪（Infrared Thermal Imagers），是一种能够侦测和显示红外辐射热图像的设备。
它采用红外探测器，通过检测目标物体所发出的红外辐射，将其转化成电信号，并经过处理后在屏幕上显示出热图像。
红外热像仪的组成主要包括光学系统、红外探测器、信号处理系统和显示系统等。
1. 光学系统红外热像仪的光学系统主要包括透镜、孔径、滤波器等组件。
透镜用于收集目标物体发出的红外辐射，并将其聚焦在红外探测器上；孔径用于控制光线的进入角度和量，以提高红外辐射的清晰度和准确性；滤波器则用于屏蔽掉可见光和大部分的可见光带来的干扰，使只有红外辐射能够通过。
2. 红外探测器红外探测器是红外热像仪的核心部件，主要用于将目标物体发出的红外辐射转化为电信号。
根据不同的工作原理，红外探测器可分为热电偶型（Thermoelectric detector）、热电效应型（Pyroelectric detectors）、半导体型（Semiconductor detectors）和焦平面型（Focal plane array detector）等。
热电偶型红外探测器是最早应用于红外热像仪的一种探测器，它通过将红外辐射能量转化为温度变化，并进一步转化成电压信号。
热电偶型探测器具有较高的灵敏度和稳定性，但响应速度较慢，适用于静态热像图像的获取。
热电效应型红外探测器则基于热电功效，它通过检测目标物体在光照辐射下产生的温度变化，将红外辐射转化为电荷信号。
热电效应型探测器具有较快的响应速度和较低的噪声水平，适用于动态或高速热像图像的获取。
半导体型红外探测器是一种基于半导体材料特性的探测器，如铜锗（CuGe）和硬脂酸铟（InSb）等。
它利用材料的半导体能带结构和载流子浓度的变化来接收红外辐射，并将其转化成电信号。
半导体型探测器具有高灵敏度、快速响应以及较宽的波段范围。
焦平面型红外探测器（Focal Plane Array Detector）是当前红外热像仪中最常见的探测器。
住宅红外报警器 规范
住宅红外报警器规范
随着城市流动人口的不断增加，社会的治安形势日趋严峻，抢窃、抢劫等发案率明显增加，给人民生命财产造成巨大损失。
目前公安部、建设部要求智能住宅小区必须具有安防系统。
住宅小区的特点是用户集中、容量大、统一保安管理，因此小区安防系统必须满足“安全可靠、经济有效、集中管理”的原则。
将SZH系列主动红外报警器灵活的应用于智能住宅小区安防系统中，正是为了满足小区安防系统的要求。
红外探测器主要性能特点光学系统：采用透射式连体双束红外同向发射、接收技术，两光束组成重迭视场，有效地提高了产品的稳定可靠性。
信号处理：高增益选频放大，双重信号鉴别，脉宽调制处理。
抗干扰能力强：对外界无线电射频干扰和强光干扰有较强的抵御能力。
表面贴装技术：表面贴装工艺使整机性能更趋完善(体积更小)。
光学校对：红外对准测试表(微安表)从根本上解决了红外光束(不可见)的光校问题。
近距离（10米以内）可采用指示灯显示调校。
探测距离：分别为5米、10米、20米、50米、100米等。
响应时间：40-800ms可调。
红外报警器在安防系统工程中的实际应用主动红外探测器在安防系统中既可用于小区的周界防范，也可用于居民住宅的安全防范。
居民住宅的安全防范，以往是在住宅内安装被动红外探测器、磁控开关、紧急按钮等，报警信号通过网络连接到控制中心，当入侵者进入房间作案时，就发出报警信号。
红外成像原理
红外辐射的大气窗口
红外辐射在大气中传输时，不同波长的红外辐射，有着不
同的吸收和衰减。能够透过大气的红外辐射主要有三个波长 范围：1～2.5um，3～5um，8～14um，通常称为大气窗口。
1～2.5
3～5
8～14
11
7.2 红外辐射的基本概念
红外辐射的介质传输特性
许多对可见光透明的介质，对红外辐射却是不透明的。通 常把可以透过红外辐射的介质称为红外光学材料。红外光学 材料可以分为晶体材料、玻璃材料和塑性材料三种，每种材 料都对某些波长范围的红外有较高的透过率。
会聚光束扫描（像方扫描）：扫描器安置在聚光光学系统和 探测器之间，对像方光束进行扫描。尺寸小，扫描速度高。 对聚光光学系统有较高要求。
扫描方案可以采用不同的场扫描和行扫描组合方案，比如摆 镜场扫描加旋转反射镜鼓行扫描，折射棱镜场扫描加反射镜 鼓行扫描。
31
7.4 红外热成像系统
反射镜鼓行扫描 摆镜场扫描
35
7.4 红外热成像系统
红外探测器（核心器件）
红外探测器是红外辐射能的接收器，通过光电变换，将接收 的红外辐射能量变为电信号，经过放大、处理，形成图像。
热探测器
如热敏电阻、热电偶、热释电探测器等，是吸收红外辐射， 使敏感元件温度上升，由此引起物理参数改变的探测器。
光子探测器
假想的全部吸收和辐射红外电磁波的理想体，其红外吸收和 辐射能力与温度无关。一般物体的红外辐射率和吸收率都小 于1，并且其辐射和吸收能力都与表面温度和波长有关。
在理论和工程实践中，常用物体的比辐射率定量描述物体辐 射和吸收红外电磁波的能力：
I
Ib
（7-1）
即物体的实际红外辐射与同温度下黑体红外辐射之比值，显然，
红外及紫外激光器整体结构及功能介绍
红外及紫外激光器整体结构及功能介绍红外及紫外激光器整体结构及功能介绍激光技术作为一种先进的光电技术，广泛应用于医疗、通信、制造和军事等领域。
其中，红外及紫外激光器作为重要的激光器种类，在各个领域都有着重要的应用。
今天，我们就来深入了解一下红外及紫外激光器的整体结构及功能。
了解一种设备或技术的整体结构是进行深入研究和应用的基础。
红外激光器和紫外激光器在结构上有一些共同点，也有一些差异之处。
我们将从整体结构的方面着手，深入了解红外及紫外激光器。
一、整体结构1. 主谐振腔在红外及紫外激光器的整体结构中，主谐振腔是至关重要的一部分。
主谐振腔由激光介质、激光器泵浦源、谐振腔镜等组成，是激光器的核心部分。
红外激光器和紫外激光器的主谐振腔结构有所不同，我们可以逐一进行比较分析。
2. 光学系统光学系统是红外及紫外激光器中不可或缺的部分，它对激光产生和输出起着至关重要的作用。
光学系统包括产生激光、放大激光和输出激光等步骤，不同的激光器对光学系统的要求各有不同。
3. 控制系统在红外及紫外激光器的整体结构中，控制系统起着调节和稳定激光器性能的重要作用。
控制系统可以包括温度控制、频率稳定、脉冲控制等功能，是激光器稳定运行的保障。
二、功能介绍1. 红外激光器的功能- 红外激光器在通信、医疗、材料加工和测量等领域有着广泛的应用。
它具有窄谱线宽、高聚焦能力和强穿透力等特点，能够在红外光谱范围内实现高功率、高亮度的激光输出，广泛应用于激光雷达、红外成像、医学诊断等方面。
2. 紫外激光器的功能- 紫外激光器在光刻、荧光光谱分析、材料加工和科研实验等领域有着重要的应用。
它具有较短的波长、较高的能量密度和较小的散射程度，可以实现对微小器件的加工和表面的精细处理，广泛应用于光刻制造、荧光光谱分析、材料化学反应等方面。
三、个人观点和理解红外及紫外激光器作为先进的激光器技术，在现代科学技术领域有着广泛的应用前景。
它们不仅在基础研究中发挥作用，也在医疗、通信和制造等行业中有着不可或缺的地位。
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红外光学系统的特点
1.非接触式监测能力：红外光学系统采用的是红外辐射技术，因此不
需要与被测物接触，能够在不破坏被测物的情况下有效进行监测，且不会
受到被测物表面颜色、透明度、质地等因素的影响，适用范围广。
2.高灵敏度：红外光学系统能够灵敏地检测出物体表面微小的温度变化，从而能够对被测物进行高精度的测量，精度可达0.1摄氏度。
3.适用范围广：红外光学系统能够监测各种材料的表面温度，包括固体、液体和气体等，且能够在恶劣的环境条件下工作，如高温、低温、潮湿、腐蚀等。
4.非破坏性：由于红外光学系统是非接触式的，因此能够在不破坏被
测物的情况下进行测量，非常适合用于检测易碎、敏感的物品等。
5.实时性强：红外光学系统能够实时监测物体表面温度的变化，能够
在极短的时间内对变化作出反应，使之在工业自动化等领域得到广泛应用。