光電信息技術(shù)習(xí)題

1、* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線(xiàn) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國(guó) 海 洋 大 學(xué) 命 題 專(zhuān) 用 紙（首頁(yè)）20072008學(xué)年第 2 學(xué)期 試題名稱(chēng) ： 光電技術(shù)（A卷） 共 4 頁(yè) 第 1

2、 頁(yè) 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 授課教師 分?jǐn)?shù) （請(qǐng)將選擇題和填空題答案寫(xiě)在試卷上，其余答案寫(xiě)在答題紙上）題號(hào)一二三四五總分得分一、單選題（下列選擇題有一個(gè)答案）（14分，每題2分）1、一個(gè)光源發(fā)出頻率為5401012Hz的單色輻射，在此方向上的輻強(qiáng)度為（1/683）W/sr，則該光源在該方向上發(fā)光強(qiáng)度為（ A ）。 A、1cd B、2cd C、3cd D、4cd2、有兩塊材料制成的熱敏電阻，A為半導(dǎo)體材料，B為白金，當(dāng)溫度升高，則兩種材料的電阻將（ C ）A、RA 變?。?RB 變小 B、RA變大； RB變大C、RA 變??； RB變大 D、RA變大； RB變小3、常用的彩色膠卷一般分為日光型和燈

3、光型，這是按照（ C ）區(qū)分的。A、光照度 B、光亮度C、色溫 D、光視效率4、一束線(xiàn)偏光通過(guò)兩個(gè)磁光法拉第轉(zhuǎn)子后偏振方向旋轉(zhuǎn)q角，經(jīng)反射鏡反射，再一次經(jīng)過(guò)兩個(gè)法拉第轉(zhuǎn)子，其偏振方向與初始偏振方向的夾角為（ C）A、0 B、q C、2q D、4q5、光電倍增管中，產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（ A ）A、陰極 B、陽(yáng)極 C、二次倍增極 D、玻璃窗6、通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體激光器采用（ B ）來(lái)獲得調(diào)制光信號(hào)A、外調(diào)制 B、直接調(diào)制 C、相位調(diào)制 D、電光調(diào)制7、現(xiàn)有GDB423型光電倍增管的陰極靈敏度為25 mA/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)為105，陽(yáng)極的額定電流為25mA，則允許的最大光通量為（ A ）A、1105

4、 lm B、1103 lm V/WC、無(wú)法判斷 D、1 lm二、多選題（下列選擇題有兩個(gè)或兩個(gè)以上答案）（12分，每題3分）1、下列器件運(yùn)用外光電效應(yīng)的是（ AC ）A、光電倍增管 B、光電池 C、像增強(qiáng)管 D、光敏電阻授課教師命題教師或命題負(fù)責(zé)人簽字院系負(fù)責(zé)人簽字年 月 日中 國(guó) 海 洋 大 學(xué) 命 題 專(zhuān) 用 紙（附頁(yè)A）2007-2008學(xué)年第 2 學(xué)期 試題名稱(chēng) ：光電技術(shù)（A卷） 共 4 頁(yè) 第2 頁(yè)2、對(duì)于大氣對(duì)可見(jiàn)光的散射，下列說(shuō)法正確是（ ABC ） A、當(dāng)光波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于散射粒子尺度時(shí)，即產(chǎn)生瑞利散射。 B、當(dāng)光波長(zhǎng)相當(dāng)于或小于散射粒子的尺度時(shí)，即產(chǎn)生米氏散射。 C、對(duì)于瑞利散射

5、，藍(lán)光比紅光散射強(qiáng)烈。D、對(duì)于瑞利散射，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，散射越強(qiáng)。3、關(guān)于直接探測(cè)和外差探測(cè)下列說(shuō)法正確的是（ ABD ）A、外差探測(cè)基于兩束光波在探測(cè)器光敏面上的相干效應(yīng)。B、外差探測(cè)適宜弱光信號(hào)的探測(cè)，直接探測(cè)適宜強(qiáng)光信號(hào)的探測(cè)。C、與外差探測(cè)相比直接探測(cè)具有良好的濾波性能。D、外差探測(cè)具有高的轉(zhuǎn)換增益。4、脈沖編碼調(diào)制包括（ ACD ） A、編碼 B、模擬 C、量化 D、抽樣三、填空（25分）1、（2分）光電探測(cè)器的平方律特性包含兩個(gè)層次的含義： 光電流正比于光電場(chǎng)振幅的平方 和 電輸出功率正比于入射光功率的平方。2、 （3分）接受系統(tǒng)對(duì)被探測(cè)景物的分解方式?jīng)Q定了光電成像系統(tǒng)的類(lèi)型，基本上可以

6、分為三種： 光機(jī)掃描、 電子束掃描、 固體自?huà)呙琛?、（2分）光熱效應(yīng)與單光子 能量無(wú)關(guān)，因而 頻率沒(méi)有選擇性，響應(yīng)速度慢。4、（2分）光度量和輻射度量之間的關(guān)系可以用 和 表示。5、（4分）黑白顯象管由 、 、 和 組成 。6、（4分）光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可分為 、 、 、和 等。7、（4分）熱致液晶可分為 、 和 三種類(lèi)型,其中 液晶是目前顯示器的主要材料。8、 （2分）半導(dǎo)體激光器的發(fā)光屬于 受激 輻射，發(fā)光二極管發(fā)光屬于 輻射。9、（2分）某一探測(cè)器靈敏度為10A/W，噪聲電流為0.01A，信號(hào)電流為20 A，此探測(cè)器的噪聲等效功率（NEP）為 。* * * * * * * * *

7、* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線(xiàn) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國(guó) 海 洋 大 學(xué) 命 題 專(zhuān) 用 紙（附頁(yè)B）2007-2008學(xué)年第 2 學(xué)期 試題名稱(chēng) ：光電技術(shù)（A卷） 共4 頁(yè) 第 3 頁(yè)四、簡(jiǎn)答題（15分）1、（5分）

8、簡(jiǎn)述光電三極管的工作原理。2、（5分）簡(jiǎn)述聲光相互作用中產(chǎn)生布喇格衍射的條件以及布喇格衍射的特點(diǎn)。3、（5分）什么是熱釋電效應(yīng)？熱釋電器件為什么不能工作在直流狀態(tài)？五、計(jì)算分析題（34分）1、（5分）假設(shè)將人體作為黑體，正常人體體溫為36.5C。計(jì)算（1）正常人體所發(fā)出的輻射出射度；（2）正常人體的峰值輻射波長(zhǎng)。（斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù) ，維恩常數(shù)為2897.9mm ）2、（7分）用Si光電二極管測(cè)緩變光輻射，伏安特性曲線(xiàn)如圖1所示，在入射光最大功率為8W時(shí)，屈膝電壓10V，反向偏置電壓為40V，Si光電二極管的靈敏度S=0.5A/W，結(jié)電導(dǎo)為0.005S，求（1）畫(huà)出光電二極管的應(yīng)用電路圖（2

9、）計(jì)算二極管的臨界電導(dǎo)（3）計(jì)算最大線(xiàn)性輸出時(shí)的負(fù)載RL。 圖1 圖23、（7分）與象限探測(cè)器相比PSD有什么特點(diǎn)？如何測(cè)試圖中（如圖2所示）光點(diǎn)A偏離中心的位置？5、(8分)依據(jù)圖3提供的結(jié)構(gòu)和脈沖電壓圖說(shuō)明CCD電荷轉(zhuǎn)移的過(guò)程。t1 t2 t3 t4 圖3中 國(guó) 海 洋 大 學(xué) 命 題 專(zhuān) 用 紙（附頁(yè)C）2007-2008學(xué)年第 2 學(xué)期 試題名稱(chēng) ：光電技術(shù)（A卷） 共 4 頁(yè) 第4 頁(yè)4、（7分）在晶體橫向調(diào)制器中，應(yīng)盡量消除自然雙折射對(duì)調(diào)制光的影響，通常采用“組合調(diào)制器”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償。現(xiàn)有兩塊尺寸、性能完全相同的KDP晶體，其中一塊晶體如圖4放置，請(qǐng)問(wèn)另一塊晶體如何放置才能消除雙

10、折射影響？并說(shuō)明其原理。（需標(biāo)明加電壓后晶體主軸x,y,z的方向和電壓正負(fù)）xyKDP晶體z入射光偏振方向圖42008 光電技術(shù)期末A卷參考答案一、 選擇題（14分每題2分）二、 1、A 2、C 3、C 4、C 5、A 6、B 7、A三、 多選題（8分每題2分）1、AC 2、ABC 3、ABD 4、ACD三、填空題（24分）1、（2分）光電流正比于光電場(chǎng)振幅的平方 電輸出功率正比于入射光功率的平方2、（2分）光機(jī)掃描、電子束掃描、固體自?huà)呙?、（2分）能量 頻率 4、（2分）光視效率和光視效能5、（3分）電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏、玻璃外殼6、（2分）振幅調(diào)制、相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制 、脈

11、沖調(diào)制（任填四種）7、（4分）近晶相、向列相、膽甾相、 向列相8、（2分）0.001W四、簡(jiǎn)答題1、（5分）光電三極管的工作原理分為兩個(gè)過(guò)程：一是光電轉(zhuǎn)換；二是光電流放大。就是將兩個(gè)pn結(jié)組合起來(lái)使用。以NPN型光電三極管為例，基極和集電極之間處于反偏狀態(tài)，內(nèi)建電場(chǎng)由集電極指向基極。光照射p區(qū)，產(chǎn)生光生載流子對(duì)，電子漂移到集電極，空穴留在基極，使基極與發(fā)射極之間電位升高，發(fā)射極便有大量電子經(jīng)基極流向集電極，最后形成光電流。光照越強(qiáng)，由此形成的光電流越2、（5分）產(chǎn)生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長(zhǎng)度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射。(3分)特點(diǎn)：衍射光各高級(jí)次衍射光將互相抵消

12、，只出現(xiàn)0級(jí)和+1級(jí)（或-1級(jí)）衍射光，合理選擇參數(shù)，并使超聲場(chǎng)足夠強(qiáng)，可使入射光能量幾乎全部轉(zhuǎn)移到1級(jí)（或1級(jí)）（2分）。3、（5分）答：熱釋電效應(yīng)： 熱釋電晶體吸收光輻射溫度改變，溫度的變化引起了熱電晶體的自發(fā)極化強(qiáng)度的變化，從而在晶體的特定方向上引起表面電荷的變化，這就是熱釋電效應(yīng)。（3分）根據(jù)熱釋電效應(yīng)，熱釋電探測(cè)器的電流和溫度的變化滿(mǎn)足，如果照射光是恒定的，那么溫度T是恒定值，電流為零，所以熱電探測(cè)器是一種交流器件。（2分）五、計(jì)算分析題1、（5分）解：（1） 人體正常的絕對(duì)溫度T=36.5+273=309.5(K)，根據(jù)斯忒藩-玻爾茲曼輻射定律，正常人體所發(fā)出的輻射出射度為 （3分

13、）（2） 由維恩位移定律，正常人體的峰值輻射波長(zhǎng)為 （3分） 2、（7分）R1分解：根據(jù)公式 （2分） （1分）最大線(xiàn)性輸出下，負(fù)載線(xiàn)正好通過(guò)M點(diǎn) (2分) （1分） 3、（7分）答：PSD是利用離子注入技術(shù)制成的一種可確定光的能量中心位置的結(jié)型光電器件，其特點(diǎn)是，(1)它對(duì)光斑的形狀無(wú)嚴(yán)格要求，只與光的能量中心有關(guān)(2)光敏面上無(wú)須分割，消除了死區(qū)，可連續(xù)測(cè)量光斑位置，分辨率高。(3)可同時(shí)檢測(cè)位置和光強(qiáng)，PSD器件輸出總電流和入射光強(qiáng)有關(guān)，所以從總的電流可求得相應(yīng)的入射光強(qiáng)。（3分）工作原理：當(dāng)光束入射到PSD器件光敏層上距中心點(diǎn)的距離為xA時(shí)，在入射位置上產(chǎn)生與入射輻射成正比的信號(hào)電荷，

14、此電荷形成的光電流通過(guò)電阻p型層分別由電極1與2輸出。設(shè)p型層的電阻是均勻的，兩電極間的距離為2L，流過(guò)兩電極的電流分別為I1和I2，則流過(guò)n型層上電極的電流I0為I1和I2之和（I0= I1+I2）。 計(jì)算公式為4分4、（7分）（3分）xy電光晶體z電光晶體z-xy+線(xiàn)偏光通過(guò)第一和第二塊晶體兩光束的相位差 由自然雙折射引起的相位的符號(hào)相反所以相互抵消（4分）5、(8分)(1)在t1時(shí)刻，1高電位，2、3低電位。此時(shí)1電極下的表面勢(shì)最大，勢(shì)阱最深。假設(shè)此時(shí)已有信號(hào)電荷（電子）注入，則電荷就被存儲(chǔ)在1電極下的勢(shì)阱中。(2)t2時(shí)刻，1、2為高電位，3為低電位，則1、2下的兩個(gè)勢(shì)阱的空阱深度相同，但因1下面存儲(chǔ)有電荷，則1勢(shì)阱的實(shí)際深度比2電極下面的勢(shì)阱淺，1下面的電荷將向2下轉(zhuǎn)移，直到兩個(gè)勢(shì)阱中具有同樣多的電荷。(3)t3時(shí)刻，2仍為高電位，3仍為低電位，而1由高到低轉(zhuǎn)變。此