卓力特光电仪器-光学测试技术-光测力学实验室-光学基础知识
光学测试技术光电技术
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调幅信号的解调
t 0 1 msin t m sin t
Vi 1 m sin t sin t
解调是信号变换的非线性过程，利用非线性元件实现；
二极管检波：具有直线律检波特性； 信号中直流成份通过隔直处理。
测量物体运动的速度等。
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光信号的相位测量
相位法光波测距：调制 的光信号的相位信息可 以用来测量距离信息， 这种测量方法被广泛应 用于照相机中。
1.5
1
Detector1
Detector2
0.5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
-0.5
-1
-1.5
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光信号的时间测量
脉冲激光测距仪和激光雷达：发射一个激光脉冲， 接收反射回来的激光脉冲，通过测量二个脉冲之间 的时间差得到距离信息。
：最大频率偏差称作偏频 2
设调制函数V t cos t
t 0 m sin 0t mf sin t mf ：调制系数
0
m
sin 0t cos cos0t sin
m f m f
sin t sin t
可选择带通滤波器提高信噪比。带宽：ω-Ω~ω+Ω
V0 V0i
Vi 0 Vi 0
V0
2
1
m sin
t
n1
1 4n2
1
cos
2nt
m 2
sin
2n
t
m 2
sin
2n
t
应用低通滤波器滤去高频成份后得到：
光电检测应用中的基础知识
业，第一是光子产业，第二是信息通信 产业……”。 我国:
政府十分重视光电子技术和产业的发展， 已将它列入国民经济优先发展的领域， 把光电子产业列为国家重点发展计划， 继1986年3月王大恒等四位专家倡导的 “863计划”之后，在此基础上开始了 “973计划”，这两个高科技计划的
重点是光电子产业。据国家统计资料显 示，世纪具有代表意义的主导产业，第 一是光子产业，第二是信息通信产 业……”。
的定义
dS cosd
d 2 LdS cosd
d d d A
d
dS
d
dA r2
rd r sind sindd
r2
d 2 LdS cos sindd
2
d LdS 2 cos sind d
0
0
根据辐出度的定义
LdS
M
d dS
LdS
dS
L
3. 漫反射面 ----把入射光向各个方向
均匀的散射的各种表面
价带 性
本征激发
2）掺5族元素时------N型半导体的能级
低
处于共价键之外
温
下
导带
杂质能级 禁带
价带
常
温
被激发至导带
下
低
导带
温
杂质能级
下
禁带
价带
导带
施主能级 禁带
价带
本征激发+杂质激发
3）掺3族元素时-----P型半导体
低 温 下
B
导带
杂质能级
价带
低
导带
温
下
杂质能级
价带
常
温
下
B
导带
受主能级
价带
杂质激发+本征激发
光学检测技术
光学检测技术引言光学检测技术是一种基于光学原理的检测方法，通过利用光的传播特性和相互作用来实现对物体性质和参数的测量。
在许多领域中，光学检测技术被广泛应用于材料分析、生物医学、环境监测等。
本文将介绍光学检测技术的原理及其在不同领域中的应用。
光学检测技术的原理光学检测技术基于光与物质的相互作用，利用光的传播特性和信息传递能力进行测量和分析。
其原理主要包括光的散射、吸收、反射和透射等。
光的散射光的散射是光在物质中发生偏转和扩散的现象。
当光线遇到物体表面或介质内部的不均匀性时，会发生散射现象。
根据散射颗粒的尺寸和波长的比值，可以将散射分为Rayleigh散射、Mie散射和非弹性散射等。
光的吸收光的吸收是指光线在物质中被吸收一部分能量而丧失其原有的能量和强度。
当光通过物质时，被物质中的原子、分子或团簇吸收，产生热能或激发电子跃迁等。
光的反射光的反射是光线遇到物体表面时发生反射的现象。
根据物体表面的特性，反射光可以分为镜面反射、漫反射和散射反射等。
反射光的强度和角度与入射光的强度和角度之间存在一定的关系。
光的透射光的透射是光线穿过物体而传播的现象。
在透射过程中，光的强度和频率会发生变化，与物体的性质和结构有关。
透射光的特性可以用于材料分析、透射成像等应用。
光学检测技术的应用光学检测技术在各个领域中具有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：材料分析光学检测技术在材料分析中扮演着重要的角色。
通过测量和分析样品吸收、散射、透射等光学特性，可以获取样品的成分、结构和性质等信息。
例如，荧光光谱分析、拉曼光谱分析、红外光谱分析等都是常见的光学检测技术在材料分析中的应用。
生物医学光学检测技术在生物医学领域中有着广泛的应用。
例如，蛋白质分析、细胞成像、荧光探针检测等都是基于光学原理的技术。
光学显微镜、光学相干断层扫描等器械也是常见的光学检测技术在生物医学中的应用。
环境监测光学检测技术在环境监测领域中发挥着重要的作用。
通过测量环境中的光线散射、吸收、反射等参数，可以对大气、水质等环境参数进行监测。
光学计量知识点总结
光学计量知识点总结光学计量是一门研究光学器材和系统性能的学科，是光学工程的基础。
它主要包括光学测量、光学检测及光学仪器的校准和标定。
在实际应用中，光学计量技术可以用于光学元件的表面质量检测、光学系统的性能评定和光学仪器的精密标定等方面。
在本文中，将对光学计量的基本知识点进行总结，以便读者对光学计量有一个系统全面的认识。
1. 光学测量基础知识光学测量主要是利用光学装置进行测量的一种方法。
光学测量可以分为两大类：一是利用光的传播规律进行测量，如利用光的反射、折射和干涉等现象进行测量；二是利用光的波动性质进行测量，如利用光的波长、频率和相位等进行测量。
在光学测量中，常见的方法有测距、测角、测曲率、测波前形貌等。
2. 光学材料和元件的检测方法光学材料和元件的检测是光学计量的重要内容之一。
常见的光学材料包括玻璃、晶体、塑料、金属等，而光学元件包括透镜、棱镜、反射镜、光栅等。
光学材料和元件的检测方法主要包括表面形貌检测、光学性能检测和尺寸形位检测等。
其中，表面形貌检测常见的方法有干涉法、散射法、显微观察法等；光学性能检测常见的方法有透射率测量、反射率测量、色散性测定、偏振性能测量等；尺寸形位检测常见的方法有投影法、测微术、衍射法等。
3. 光学仪器的校准和标定光学仪器的校准和标定是光学计量的另一重要内容。
校准是指利用已知标准进行检定和调整，以确保仪器测量结果的准确性和可靠性。
常见的光学仪器包括望远镜、显微镜、激光测距仪、光谱仪、干涉仪等。
而标定是指对仪器的性能参数进行定量测定和记录，一般可以通过实验数据的处理和分析来进行。
在光学仪器的校准和标定中，常见的方法有干涉比较法、激光干涉法、角度比较法、频率比较法等。
4. 光学系统的性能评定光学系统的性能评定是光学计量的又一重要内容。
光学系统通常是由多个光学元件组成的一个整体，其性能评定是指对光学系统的成像质量、分辨率、畸变、像散等进行全面评价。
在光学系统的性能评定中，常见的方法有MTF（Modulation Transfer Function）曲线法、光斑跟踪法、畸变校正方法等。
光测法1-概述及光学基础
ϕ=
tan −1
A1 sin (ϕ1 A1 cos (ϕ1
- kx1 ) + - kx1 ) +
A2 A2
sin (ϕ2 − kx2 ) cos (ϕ2 − kx2 )
2.3 光的反射和折射
n 折射率 n 光程
n＝c v
δ＝nl
n 相位变化
∆ϕ = 2π l = 2π nl = 2π δ
λn
λ
λ
1.2 发展历史
经典的光测弹性力学 现代光测力学 计算机辅助光学测量
1.3 主要特点
（1）全场测量。 （2）直观性强。 （3）模型形状可以是任意的。 （4）可以进行无损检测。 （5）可以进行三维应力分析。 （6）高灵敏度。 （7）适用范围广。
“光测：大视场实时动态测量显优势”
——访中国科学院院士、国防科技大学博士生导师于起峰
1、概述
n 什么是光测法 n 光测法是如何发展的 n 光测法有何特点 n 有哪些光测方法及其应用
1.1 光测法概念
n 光测法（光测力学 Photomechanics）是 应用光学的基本原理，结合力学的理论 ，通过数学工具的推演，以实验为手段 去研究结构物中的位移、应变和应力等 力学量的一门学科。
2.4 光的偏振
n 偏振是指振动方向对于传播方向的不对 称性。
n 在垂直于光的传播方向的平面内，光矢 量可以有各种不同的振动状态，称为光 的偏振态。
n 光的偏振态可分为五种：自然光、线偏 振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏 振光。
自然光
A2
y
oF
x
A1
椭圆偏振光
平面偏振光
部分偏振光
y
A2
F
x
光学测量技术
光学测量技术光学测量技术是一种通过利用光的特性对物体进行测量、分析和检测的方法。
它广泛应用于各个领域，包括工业制造、医学诊断、环境监测等。
光学测量技术以其高精度、非接触性和快速性等优点，成为现代测量领域中不可或缺的工具。
一、光学测量的基本原理光学测量技术主要依赖于光的干涉、衍射、吸收和散射等特性。
根据测量的需求，可以选择不同的光学测量技术，比如干涉测量、衍射测量、光谱测量等。
干涉测量是通过两束或多束光的干涉现象来实现测量的一种方法。
它可以测量物体的形状、表面粗糙度、膜厚等参数。
常见的干涉测量技术包括激光干涉仪、白光干涉仪等。
衍射测量是通过物体对光的衍射现象进行测量的方法。
衍射测量广泛应用于光栅测量、光学显微镜等领域。
例如，通过测量光栅衍射的角度和强度，可以得到物体的精确位置和形状信息。
光谱测量是通过分析物质对不同波长光的吸收、衍射或发射特性来获得信息的方法。
它可以应用于化学分析、气体检测等领域。
常见的光谱测量技术有紫外可见光谱、红外光谱等。
二、光学测量技术的应用领域1. 工业制造：光学测量技术在工业制造中起着非常重要的作用。
例如，利用激光测量仪器可以实现精确的尺寸测量和形状分析，用于质量控制和产品检测。
此外，光学成像技术也被广泛应用于自动化生产线上的物体检测和识别。
2. 医学诊断：光学测量技术在医学领域中有着广泛的应用。
例如，利用光散射和吸收的特性，可以实现体内组织的光学显微镜检查和光学断层扫描成像。
这些技术对于癌症早期的诊断和治疗有着重要的意义。
3. 环境监测：光学测量技术在环境监测领域中也有着广泛的应用。
例如，通过测量大气中的遥感数据，可以获得空气质量和污染物浓度的信息。
此外，光学传感器也可以用于水质监测和土壤分析等环境监测工作。
4. 科学研究：光学测量技术在科学研究中发挥着重要的作用。
例如，利用光学显微镜可以观察微小的生物分子，探索生命的奥秘。
光谱测量技术也被广泛应用于物质结构分析、化学反应动力学等研究领域。
光学测量原理和技术
光学测量原理和技术
一、光学测量原理
光学测量是一种测量技术，是以光为测量介质，利用光学元件实现性
能参数的测量。
通过利用物理，光学的原理，根据测量对象的形状、形貌，用光投射、用光读取，确定测量对象的参数。
直接光学测量是指利用光的显微镜效应，在测量对象的光学成像基础
上测量几何尺寸，例如照相测量、数码测量等。
间接光学测量是指利用光的衍射，反射或吸收光线等物理现象和光学
过程，测量参数，例如形状、折射率、光密度、折射指数等。
二、光学测量技术
1.光学显微镜测量技术
光学显微镜是一种通过光学成像对物体的尺寸、形状等细微结构的测
量技术。
它可以将物体的真实形状，用光束投射到一个直接看到目标物体
的观测仪器上，从而实现测量。
典型的例子是照相测量，在照相测量中，
加入飞秒激光脉冲，可以取得高精度的照片，以实现更精确的测量。
2.光学衍射测量技术
光学衍射是指在光照射到物体表面时，光线经过表面的折射、反射、
衍射等物理变化而产生物体光学特征，以实现物体的几何形状和参数测量。
3.全息测量技术
全息测量是指将对象的形状和数据以光的三维形式表示出来。
光电检测技术光电检测应用基础知识教学PPT
一面元dA。若dA所对应的立体角 d内的辐通量为 de，则面源在此 方向上的辐亮度为
Le
dS
d 2e
cos d
式中 dS cos 是面辐射源正对dA的有效面积。辐亮 度Le就是该面源在某方向上单位投影面积辐射到单 位立体角的辐通量。单位为W／(m2·sr)。
4、辐出度Me
M e
de dS
光发 强热强出度其力度为频“它学在坎为(率1光温国德/1为6c度度际8拉d53的4学、单)是W0点×单物位指/s光1位质制r光0”源1从的中源2H在发量是在z的1光、以给sr单强发长的定色度光立方辐单强、体向射位度质角上，c这量内的d且导7、的发个在出时光光量此。间通强为方例、量度基向如电。，本上1流该l量m的、光.是6辐源发
国际照明委员会从
许多人的大量观察结果 中取其平均值，得出视
?
见函数 V - 的曲线如
下图所示，
图中虚线是暗视觉视见函数?实线是明视觉视见函数?
数其值它人为波眼1长。对, 于V波长1为,5而55在nm可的见绿光色谱光以最外敏的感波，段取V其 视0见函
在380～780nm的区域里，各种波长对应的的视见函数
d LcosdSd
假设此朗伯源为不透明物质，其辐射通量仅仅分布
在半球空间内
d rd r sin d sin dd
r2
所以此面源的总辐通量为
Lds
0
cos
sin
d
2 o
d
LdS
根据辐出度的定义，可得朗伯源的辐出度与辐亮度
的关系
M L
2、辐强度Ie
Ie
d e d
辐射通量
光电检测与技术知识点总结
光电检测与技术知识点总结一、光电检测基础知识1. 光电效应：光子射入物质时，将能量传递给物质，或者将物质中的粒子激发出来。
前者称为光吸收，后者称为光发射。
2. 光电效应分类：外光电效应、内光电效应和光热效应。
3. 光电效应的应用：光电管、光电倍增管、光电摄像管等。
二、光电检测技术基础1. 光电检测器的分类：根据工作原理，可分为外光电效应检测器、内光电效应检测器和光热效应检测器。
2. 光电检测器的工作特性：光谱响应、频率响应、线性范围、探测率和噪声等。
3. 常用光电检测器：光电二极管、光电晶体管、光电池、光电倍增管等。
三、光电检测系统1. 光电检测系统的基本组成：光源、被测物、光电检测器、信号处理电路和显示设备。
2. 光电检测系统的应用：测量长度、测量角度、测量速度、测量温度等。
3. 光电检测系统的误差来源：光源的不稳定性、光学系统的误差、探测器噪声和信号处理电路的误差等。
四、常用光电检测技术1. 红外线检测技术：利用红外线的热效应，可以测量物体的温度和辐射功率。
红外线传感器有热敏电阻、热电偶等。
2. 激光雷达技术：利用激光的反射和散射，可以测量物体的距离和形状。
常用的激光雷达有脉冲式和连续波式两种。
3. 光纤传感器技术：利用光纤的传光特性，可以测量物体的位移、压力和温度等物理量。
光纤传感器有折射率型、光强调制型和光相位调制型等。
4. 图像传感器技术：利用图像传感器将光学图像转换为电信号，可以测量物体的尺寸和形状。
常用的图像传感器有CCD和CMOS两种。
5. 色彩传感器技术：利用色彩传感器测量物体的颜色和色差，可以应用于颜色识别和颜色检测等方面。
常用的色彩传感器有RGB和CMYK两种。
光学基础知识测试解像度的基本理论
光学基础知识测试解像度的基本理论目录一、光学基础知识概述 (2)1. 光学基本概念 (2)1.1 光的产生与传播 (4)1.2 光的物理特性 (5)1.3 光学系统组成及功能 (6)2. 光学基本原理 (8)2.1 光的折射、反射与衍射 (9)2.2 光的干涉与衍射理论 (10)2.3 光的偏振现象及原理 (11)二、解像度基本理论 (12)1. 解像度概念及意义 (13)1.1 解像度定义与分类 (14)1.2 解像度在光学应用中的重要性 (15)2. 解像度影响因素分析 (16)2.1 光学系统分辨率限制因素 (17)2.2 物体特征尺寸对解像度影响 (19)2.3 环境因素及系统误差影响 (20)三、光学系统测试技术与方法 (21)1. 测试技术概述 (23)1.1 光学系统测试基本原理 (24)1.2 常见光学测试方法及特点 (25)2. 测试系统搭建与调试过程 (26)2.1 测试系统组成及原理 (27)2.2 系统调试流程与注意事项 (28)四、解像度测试实践与分析 (30)一、光学基础知识概述光学是研究光的传播、感知和控制规律的学科，是物理学的一个重要分支。
在光学领域，解像度是一个重要的概念，涉及到光学系统的成像质量和分辨率。
掌握光学基础知识是理解解像度基本理论的前提。
光的本质：光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的粒子性表现为光子，而光的波动性则表现为光的干涉、衍射等现象。
光的传播：光在均匀介质中沿直线传播，当遇到物体时，会发生反射、折射等现象。
光学系统：光学系统是由透镜、反射镜等组成的系统，用于调控光的传播方向、聚焦等。
光学成像：光学系统通过调整光路的参数，将物体发出的光形成图像。
成像的质量受到光学系统性能、光源、物体等多种因素的影响。
解像度是衡量光学系统成像能力的重要指标之一，决定了光学系统对物体细节的分辨能力。
理解解像度的基本理论需要掌握光学基础知识和相关的物理概念，包括光的传播规律、光学系统的性能参数等。