ｄ Ｉ 一 一ａ ｌ ｄ Ｌ （ １ ）
一
和物 体绝 对温度 之 间 的关 系遵从 普 朗克定 律 。红 外线 有较 强 的穿透 能力 ， 通 过 云 雾 或充 满 悬 浮 粒
子 的介质 时 ， 不 易被 散 射 、 损 耗 少 。 因此 在 遥感 、
两边 积分 ， 可得 ： ，一 Ｊ 。 ｅ －
见 的光线 。任何 物体 ， 只要 它 的温 度 高 于绝 对 零
度（ 一 ２ ７ ３。 Ｃ） ， 就 会有 红外 线 向周 围空 间辐 射 。红 外线 的波 长范 围 大 致 在 ０ ． ７ ６ ～１ ０ ０ ０ ｍ 的 范 围
波通信无法比拟的， 红外通信就是用红外作载波 的通信方式 。红外传输 的介质可 以是光纤或 空 间， 本实 验采用 空 间传输 ＿ ３ ］ 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ １ ２
图１ 光 垂 直 入 射 材 料
材料 的衰减 系数 是 由材料本 身 的结构 和特 性 决定 的 ， 不 同波 长 的衰减 系数不 同。 通常并 不适 用 于红 外波 段 。 常用 的红外材 料有 ， 石 英 晶体 及 石英
红外通信特性 实验
管就是 —个 由 Ｐ型和 Ｎ型半导体组合成 的二极管 。 例如 将 砷 化镓 （ Ｇａ Ａｓ ） 分别 掺 杂 到 Ｐ型 和 Ｎ 型半 导 体 区 域 ， 把 Ｐ 区 和 Ｎ 区结 合 后 形 成 Ｐ Ｎ
１ ． ３ 发光 二极 管和 调制 电路 １ ． ３ ． １ 红外 发光 二极 管
红外通信的光源为半导体激光器或发光二极
管， 本实 验采 用 发 光 二 极 管 。发光 二极 管 是 少 数 载流子在 Ｐ Ｎ结区的注入与 复合而产生 的一种结 型
发光器件 ， 也 称 为注入式 场致 发光 光源 。发光 二极
玻璃 ， 它 们在 ０ ． １ ４～ ４ ． ５ ｔ Ｌ ｍ 的波 长 范 围 内都 有 较高 的 透射 率 ＿ ４ ］ 。 光 波 在 不 同折 射 率 的介 质 表 面 会 反射 ， 入射 角为 零或 入射 角很 小 时 的反射 率为 ：
Ｒ一 ［ （ １ 一 咒 ２ ） ／ （ １ ＋ ２ ） ］ （ ３ ）
度 ３ ｌ 。
Ｉ
１ 实 验 原理
１ ． １ 红外 通信
在现代通信 中， 为了避免信号互相干扰 ， 提高 通信质 量 与通信 容 量 ， 通 常 用 信 号对 载 波 进 行 调 制， 用 载波 传输信 号 ， 在接 收端再 将需 要 的信号 解
调还原 出来 。不 管 用 什 么 方式 调 制 ， 调 制 后 的 载 波要 占用一 定 的频 带 宽 度 ， 如 音 频信 号 要 占用 几 千赫兹 的带 宽 ， 模 拟 信 号要 占用 ８ ＭＨｚ的带 宽 。
对影响实验 的相关参数进行研究 ， 使学生 了解红外材料 的基本特性及简单 的应用 。 中图分类号 ： Ｏ４ － ３ ３
红外 辐射 俗 称 红 外 线 （ Ｉ Ｒ） 。它 与 其 它 光 线
一
短得 多 ， 用红外 波作 载波 ， 其潜 在 的通 信容 量是微
样， 也是 一种 客观存 在 的物 质 ， 是 一种人 眼看 不
红 外 通 信 特 性 实 验
戴 玮， 孙越 胜 ， 王保 明
２ ３ ０ ０ ３ １ ） （ 陆军军官学 院， 安徽 合肥
摘 关 键
要： 介绍 红外线 和红外光学材料 的基本原理和特性 ， 在 实验 教学 中开设 红外通信实验 ， 并通过 词： 红外辐射 ； 红外线 ； 红外通信 ； 调制 ； 载波 ； 衰减 系数 ； 峰值波长 文献标志码 ： Ａ
由（ ３ ） 式 可见 ， 反 射 率 取 决 于 界 面 两 边 材 料 折 射 率。 由于 色散 ， 材料 在 不 同波 长 的折 射 率 不 同 。 折 射 率 与 衰减 系数 ａ是表 征材 料光 学 特性 的最 基 本 参数 Ｌ ３ ］ 。 由于 材料 通常 有两 个界 面 ， 测量 到 的反
１率 大致 在 ４ ×１ ０ Ｈ～ ３ ×１ ０ ¨Ｈｚ 之 间 。在 红 外 技术 中 ， 一 般将 红 外 线 分 为 ４个 区 域， 即近 红 外 区 、 中红 外 区、 远 红外 区和极 远 红 外 区 。所谓 的远 、 中、 近是指 红外 辐射 在 电磁 波谱 中
与可 见光 的距 离 而 言 ［ １ ］ 。红 外 辐 射 的 能量 、 波 长
光在 光学介 质 中传播 时 ， 由于材 料 的吸收 、 散 射， 会 使 光波在 传播 过程 中逐渐 衰减 。 对 于确定 的 光学 透 明介质板 （ 如图 １ ） ， 光 的衰 减 与材 料 的 衰 减系数 ａ ， 光强 Ｊ ， 传播 距离 ｄ Ｌ 成正 比 ，
第２ ６ 卷
第 ５期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年 １ Ｏ月
ＰＨ ＹＳ Ｉ ＣＡＬ ＥＸＰＥ ＲＩ Ｍ ＥＮＴ ＯＦ Ｃ０Ｌ ＬＥＧＥ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ — ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ４ ４ — ０ ４
—
—
—
＿ － ｄｚ ● — 一
ｄＩ
载波的频率问隔若小于信号带宽 ， 则不 同信号间 要相互 干扰ｌ ４ ］ 。通信 容量与所用 载波频率成 正
比， 目前 微 波波长 能做 到厘 米量 级 ， 在 开发应 用 毫 米 波长 及亚 毫米 波长 时遇 到 困难 。红 外波 比微 波
（ ２ ）
红外 光 学 材 料 是 在 红 外 系统 中用 来 制 作 透 镜、 棱镜、 滤 光 片 和 其 它 光 学元 件 的 ， （ １ ）式 中 的
“
一
遥测 夜视 、 红外 侦察 和光纤 通讯 中 ， 发挥着 特殊 作
用 。
”号表 示 光 强 在 减 少 ， （ ２ ）中的 Ｌ 为 材 料 的 厚