LD與LED演示裝置的製作方法
2023-07-22 06:25:26 1
本實用新型涉及一種LD與LED演示裝置，屬於物理教學演示領域。
背景技術：
LD與LED屬於目前常用的兩種光學器件。在很多領域中都涉及到，例如教學筆、圖像顯示、照明、測距等等，應用的領域非常廣泛。很多中學的科學課或者物理實驗課中也會涉及到這兩種光學器件，但是，由於兩者名稱相似，性能也相近，同時由於每個器件的發光原理均具有一定的複雜性，很多學生往往搞不清楚兩者原理上的區別，從而在實際當中也就無法清晰的將兩者進行區分，本實用新型的目的就是提出一種新型的演示裝置，通過該裝置，不僅可以讓學生清楚的了解LD和LED的發光原理，同時，又能夠非常深刻的認識到兩者之間的區別，避免學生們再次發生混淆的發生。
技術實現要素：
LD是應為laser diode的縮寫，其含義是雷射二極體，也即常用的半導體雷射器，而LED則是light emitting diode的縮寫，其含義是發光二極體，兩者都是通過半導體材料製造而成的發光器件，雖然兩者都是光源裝置，但是LD屬於一種雷射器，所以其工作原理還是雷射器的工作原理，其發出的光同樣符合雷射的一般屬性，本實用新型就是利用兩者在發光原理的不同以及產生的光束不同的原理來設計演示裝置的。
根據本實用新型的一實施例，提供了一種LD和LED演示實驗裝置，包括LED(1)，全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)，其中全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)位於LED(1)的兩側，構成一個雷射器的諧振腔，還包括位於部分反射鏡透光側的屏幕(6)，其中全反射鏡(2)設置在步進電機(5)上，步進電機(5)設置在筆直的導軌(4)上，由步進電機(5)可驅動全反射鏡(2)沿著筆直導軌(4)移動，其移動的最大距離可使得全反射鏡(2)完全移出LED(1)的光路。
根據本實用新型的另外一實施例，所述LED(1)為邊發射LED。
根據本實用新型的另外一實施例，所述部分反射鏡(3)的透射率在20％-80％之間。
附圖說明
附圖1是本實用新型演示裝置第一狀態示意圖；
附圖2是本實用新型演示裝置第二狀態示意圖；
附圖3是本實用新型演示裝置中的全反射鏡設置方式。
具體實施方式
下面將在結合附圖1-3的基礎上詳細描述本實用新型的演示裝置，該裝置包括：LED(1)、全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)，其中全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)位於LED(1)的兩側，構成一個雷射器的諧振腔，還包括位於光輸出端的屏幕(6)，其中全反射鏡(2)設置在步進電機(5)上，步進電機(5)設置在筆直的導軌(4)上，由步進電機(5)可驅動全反射鏡(2)沿著筆直導軌(4)前後移動，其移動的最大距離可使得全反射鏡(2)完全移出LED(1)的光路。
下面來詳細說明本實用新型的工作原理。如圖1所示，首先向學生們演示LD，在圖1示出的第一狀態下，LED相當於雷射器的增益介質，全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)組成諧振腔，在這種狀態下，三個組件組合在一起相當於一個半導體雷射器，也即LD，當LED(1)通電之後，LED(1)發出的光經過全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)的來回反射形成振蕩，從而使得其中增益最大的譜線變得最大，並從部分反射鏡(3)輸出獲得高亮度準直性好的雷射束，此時就是一個LD。輸出的雷射束照射到屏幕(6)上，學生們可直觀的觀察到該高亮度準直性好的雷射束所形成的光斑，並且可直觀的觀察到由LED(1)、全反射鏡(2)和部分反射鏡(3)形成的諧振腔。
然後參見附圖2，通過步進電機的驅動，將全反射鏡(2)完全移出LED(1)的光束，由於全反射鏡(2)不在光路上，那麼諧振腔也就不復存在，只剩下LED(1)和位於LED出光端的部分反射鏡(3)，LED(1)發出的光直接經過部分反射鏡(3)輸出。由於LED(1)發出的光不會經過諧振腔的振蕩直接出射，其出射的光不再具有任何雷射特性，其出射的光束亮度明顯降低，並且發散角非常大，該光束出射之後照射到屏幕(6)上之後會形成非常彌散的光斑，其基本上會照亮整個屏幕(6)，也即移除全反射鏡(2)之後所帶來的變化非常直觀的顯示在了屏幕(6)上，學生們可以直觀的觀察到LED發出的光束。
這樣，通過全反射鏡(2)的移動，可以讓學生們直觀觀察到諧振腔有沒有成立，以及在兩種情況下出射光束的顯著變化。從而，對於LD和LED兩者發光原理上的區別以及兩者發出光束的差別一目了然，相對於原來僅僅理論上晦澀的解釋，可極大的提高學生們記憶的深刻性和直觀簡單的理解。
同時，為了讓學生們記憶更加深刻，可以再次讓步進電機驅動全反射鏡(2)進入LED的發光光路中，那麼就又可以看到彌散的大光斑變成直徑非常小的高亮度雷射束。
此處需要說明的是，其中LED(1)的選擇必須選擇邊發射的LED，也即LED的出光方向位於兩側的兩個端面上，並且兩個端面上都鍍有增透膜，以防止其自身界面形成諧振腔。
而其中所採用的全反射鏡(2)、部分反射鏡(3)、屏幕(6)則屬於本領域常用的一些器件，沒有特定要求；部分反射鏡(3)的透射率可在20％-80％之間。
步進電機和筆直導軌也是本領域常用的器件，在此也不再進行詳細說明。