1、蘇州大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)所蘇州市十梓街1號(hào)，215006*馬 韜 第十八章 幾種特殊光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用光學(xué)應(yīng)用光學(xué)2目錄目錄概述設(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(tái)與調(diào)整機(jī)構(gòu)組件設(shè)計(jì)指標(biāo)符合分析結(jié)論12345618.118.1光電接收器的主要特點(diǎn)光電接收器的主要特點(diǎn)1.1.非成像光電接收器非成像光電接收器 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）2.2.成像光電接收器成像光電接收器（1 1）光導(dǎo)攝像管）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(hào)電極

2、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(duì)靶面進(jìn)行掃描光導(dǎo)攝像管結(jié)構(gòu)示意圖光導(dǎo)攝像管結(jié)構(gòu)示意圖光導(dǎo)攝像管光導(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(hào)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(duì)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(hào)輸出 光電導(dǎo)攝像管的優(yōu)點(diǎn)：有儲(chǔ)能或積分性質(zhì)，即

3、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紅外變像管（2）紅外變像管）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：靜電式紅外變像管： 陰極：陰極：半透明銀氧銫薄膜 響應(yīng)峰值波長：響應(yīng)峰值波長：0.85m 截止波長：截止波長：1.3m 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)示意圖紅外變像管結(jié)構(gòu)示意圖微通道板（微通道板（MCPMCP

4、）（3）像增強(qiáng)管：）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）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：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：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（微通道板（MCPMCP）的主要特性）的主要特性 分辨率 對(duì)于六角形陣列，相鄰

5、管中心距為D（以m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109，有1A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厘米周/)3/(1000D電耦合攝像器件電耦合攝像器件（5）電耦合攝像器件）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：主要特性： 靈敏度和光譜特性：對(duì)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.熱探測器熱探測器 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 對(duì)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(jí)熱探測器 常用：熱電偶和熱電堆常用：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：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：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)：特點(diǎn)： 可使時(shí)間常數(shù)為：150s 較