光电子器件主要有作为信息载体的光源、辐射探测器、控制与处理用元件器件、光学纤维、显示显像器件。
作为信息载体的光源 热辐射的过程是很难进行快速控制的,但可以对它发出的光束加以调制、滤波或其他处理,使光束在传播途中带上信息。热辐射以外的发光光源自然也可以在传播过程中带上信息,但更主要的是在发射过程中就带上信息。通常,采用低压即可驱动的半导体PN结发光二极管,尤其是高亮度半导体发光二极管和半导体激光器。它们具有反应快、易调制、体积小和光强大等优点。激光具有良好的单色性、相干性、方向性和高光强,这些性能有利于光通信和其他应用。
辐射探测器
即光-电和光-光转换器,分为利用光电效应的和热效应的两类。
①光电效应:分为外光电效应和内光电效应。外光电效应就是光电子发射效应,利用这种效应的器件都是真空电子器件。例如,光电倍增管,其光电阴极能将光信号转换成一维(时间)电子信号,经多次次级发射,电子倍增电极把信号增强后从阳极输出。这种器件的灵敏度高,甚至可用它组成光子计数器,用以探测单个光子。已研制成二维(空间)光子计数器,用以检测极微弱的光信息。又如像增强管,将 X射线或紫外线转换成光电阴极敏感的光,或采用对红外线灵敏的光电阴极,它使成像光电阴极上的光图像发射出相应的光电子,这些光电子经加速并成像后轰击荧光屏,输出可见光,发出更亮的光图像。它是一种光-光转换器件。这就是 X射线或紫外线像增强管和红外变像管的工作原理。这种器件能起扩展人眼对电磁波波段敏感范围的作用。利用内光电效应的器件,都是半导体器件。其主要原理是光电导和光生电动势两种效应。光电导型探测器由单一半导体制成,或制成二极管,称为半导体光电二极管。受光照时,其电阻发生变化。其中光电二极管通常在反向偏压条件下工作。如果反向偏压足够高,载流子通过PN结的电流直接反映出单位时间内探测器所接收的光能。光电二极管也可在不加偏压的条件下工作。这时,辐射的照射将使PN结的两端产生电动势,其短路电流正比于所接受的辐射功率。红外热成像系统的探测器通常是光电导型。常用的有碲镉汞、碲锡铅、锗掺汞探测器等。它们都必须在低温下工作,以降低探测器的热噪声。
②热效应:利用热效应的探测器通称为热敏型探测器,主要是利用物体因受辐射照射后温度升高所引起的电阻的改变、温差电动势的产生、自发极化的改变等效应来测量辐射功率。这类探测器都用在红外波段,优点是响应率与波长无关,在室温下也能探测长波辐射等,但响应时间比光电型探测器长得多。
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