8.4. Рассчитать высоту щелевой маски при ее фиксированной ширине

h(li) = h0 γ(li) ,

где h0 - высота щелевой маски при измерении СПЭС на выходной щели ИЗСС, и занести результаты в табл. 7.

Содержание отчета

1.Краткие сведения о назначении ИЗСС, принципе действия и схеме ИЗСС, типах масок.

2.Схема и описание лабораторной установки.

3.Таблицы с результатами измерений и вычислений.

4.Методика расчета СПЭС на выходной щели ИЗСС.

5.Графики относительной спектральной чувствительности ПОИ,

зависимостей dλ/dl = f(λ), ∆U = f(λ) и ∆U = f(l) на одном графике с двумя осями абсцисс, спектрального распределения энергетической светимости на выходной щели ИЗСС.

6.Методика построения масок.

7.Эскиз маски.

Вопросы для подготовки

1.Назначение и принцип действия ИЗСС.

2.Методика измерения СПЭС на выходной щели ИЗСС.

3.Методика определения реперной точки.

4.Методика расчета спектрального распределения энергетической светимости на выходной щели ИЗСС.

5.Методика построения масок и типы масок.

Литература

1.Источники и приемники излучения: Учебное пособие для студентов оптических специальностей вузов / Г.Г. Ишанин, Э.Д. Панков, А.Л. Андреев, Г.В. Польщиков. - СПб: Политехника, 1991.

2.Г.Г. Ишанин. Источник инфракрасного излучения с заданным спектральным составом // Труды ЛИТМО, вып. 76, 1974.

32

Лабораторная работа "ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОДИОДОВ"

Цели работы:

−закрепить лекционный материал по курсу "Источники и приемники излучения" (раздел "Приемники оптического излучения", темы "Параметры и характеристики приемников оптического излучения", "Приемники оптического излучения на внутреннем фотоэффекте");

−дать практические навыки по экспериментальному измерению спектральной характеристики чувствительности приемников оптического излучения (ПОИ);

−ознакомиться с устройством и работой монохроматора, измерительного усилителя и осциллографа.

Краткие теоретические сведения

Спектральная (монохроматическая ) чувствительность ПОИ Sλ -

это чувствительность ПОИ к монохроматическому излучению:

Sλ = dC/dФλ ,

где dC - электрический сигнал, вызываемый падающим на ПОИ монохроматическим потоком dФλ или монохроматической облученностью

ПОИ dEλ.

Спектральная характеристика чувствительности ПОИ S(λ) - это зависимость спектральной чувствительности ПОИ от длины волны излучения. Она может быть абсолютной и относительной.

Абсолютная спектральная характеристика чувствительности ПОИ Sабс(λ) - это зависимость спектральной чувствительности ПОИ, измеренной в абсолютных единицах спектральной чувствительности, от длины волны излучения. Единицами спектральной чувствительности, в зависимости от вида электрического сигнала (фототок или напряжение фотосигнала) и системы фотометрических величин (энергетической или световой), могут быть А/Вт, В/Вт, А/лм, В/лм, А/лк и т.д.

Относительная спектральная характеристика чувствительности ПОИ Sотн(λ) - это зависимость спектральной чувствительности ПОИ, отнесенной к ее максимальному значению, от длины волны излучения.

Относительная спектральная характеристика чувствительности фотоэлектрического полупроводникового приемника на внутреннем фотоэффекте (ФЭПП) зависит от материала фоточувствительного элемента (ФЧЭ) ФЭПП и, в отличие от абсолютной, практически одинакова для различных экземпляров ФЭПП одной марки. ФЭПП являются типичными селективными ПОИ (имеющими различную чувствительность к излучению различных длин волн), и их спектральная характеристика чувствительности имеет вид плавной кривой с максимумом на длине волны λmax, называемой длиной волны максимальной чувствительности

(рис. 19):

33

Рисунок 19. Абсолютная и относительная характеристики спектральной чувствительности ПОИ

Зная из паспорта конкретного экземпляра ПОИ его максимальную спектральную чувствительность, а из справочника - относительную характеристику спектральной чувствительности ПОИ данной марки, можно построить абсолютную характеристику спектральной чувствительности этого экземпляра ПОИ.

Селективность ФЭПП объясняется селективностью процессов, происходящих в полупроводнике при внутреннем фотоэффекте.

Во-первых, происходит частичное отражение излучения, падающего на поверхность фоточувствительного элемента (ФЧЭ) ПОИ, возрастающее с увеличением коэффициента преломления согласно закону Френеля. Так

как коэффициент отражения ρ селективен (рис. 20), то и величина проникающего в полупроводник излучения зависит от длины волны.

Рисунок 20. Спектральное распределение коэффициента отражения германия

34

Во-вторых, проникающее в полупроводник излучение поглощается, подчиняясь закону Бугера. Так как спектральный натуральный показатель поглощения а'(λ) селективен (рис. 21), то и величина поглощенного излучения зависит от длины волны.

В-третьих, происходит преобразование поглощенных квантов излучения в носители заряда, оцениваемое квантовым выходом полупроводника (числом пар носителей в чистом полупроводнике или числом носителей в примесном полупроводнике, образуемых одним

квантом излучения). Так как квантовый выход η селективен (рис. 22), то и количество образовавшихся носителей заряда зависит от длины волны.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис. 23) включает в себя следующее оборудование: осветитель 1 с лампой накаливания 2 и объективом 3, механический модулятор излучения 4 с двигателем 5 и модулирующим диском 6, монохроматор 7 (МДР-3), эталонный ПОИ 8 (фоторезистор

35