完整word版光電子技術章節(jié)練習題及答案

1、光電子技術章節(jié)練習題及答案第一章、填空題1、色溫是指在規(guī)定兩波長處具有與熱輻射光源的輻射比率相同的黑體的溫度。其并非熱輻射光源本身的溫度。2、自發(fā)躍遷是指處于高能級的一個原子自發(fā)地向低能級躍遷， 并發(fā)出一 個光子的過程。受激躍遷是指處于高能級態(tài)的一個原子在一定的輻射場作用 下躍遷至低能級態(tài)，并輻射出一個與入射光子全同的光子的過程。3、受激輻射下光譜線展寬的類型分為均勻展寬和非均勻展寬，其中均勻展寬主要自然展寬、碰撞展寬、熱振動展寬，非均勻展寬主要有 多普勒展寬 與殘余應力展寬。4、常見的固體激光器有紅寶石激光器、釹激光器或鈦寶石激光器（寫出兩種），常見的氣體激光器有He-Ne激光器、CO2激光

2、器或Ar+激光器（寫出兩種）。5、光是一種以光速運動的光子流， 光子和其它基本粒子一樣，具有 能量、動量和質(zhì)量；其靜止質(zhì)量為0 。6激光與普通光源相比具有如下明顯的特點:方向性好、單色性好、相干性好，強度大7、設一個功率100W的燈泡向各個方向輻射的能量是均勻的，則其輻射強度為 100/4 nW/sr。1m8、設一個功率100W的燈泡向各個方向輻射的能量是均勻的，則其在遠處形成的輻射照度為100/4 nW/m2。2m9、設一個功率100W的燈泡向各個方向輻射的能量是均勻的，則其在 遠處形成的輻射照度為100/16 nv/m2。、解答題1、簡述光子的基本特性（10分）答:光是一種以光速運動的光子

3、流，光子和其它基本粒子一樣，具有能量、動量和質(zhì)量。它的粒子屬性（能量、動量、質(zhì)量等）和波動屬性（頻率、波矢、偏振等）之間的關系滿足：（1） E=hv=%； （2） 口=|=號，光子具有運c c動質(zhì)量，但靜止質(zhì)量為零；（3） P=/ik ；（4）、光子具有兩種可能的獨立偏振態(tài), 對應于光波場的兩個獨立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子數(shù)為整 數(shù)，是玻色子。2、簡述激光產(chǎn)生的條件、激光器的組成及各組成部分的作用。（10分）答:必要條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布和減少振蕩模式數(shù)。 充分條件：起振 閾值條件：激光在諧振腔內(nèi)的增益要大于損耗。 穩(wěn)定振蕩條件一一增益飽和效應作用：工作物質(zhì)：在（形成穩(wěn)定激光

4、）。組成：工作物質(zhì)、泵浦源、諧振腔。這種介質(zhì)中可以實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 泵浦源（激勵源）：將粒子從低能級抽運到高能級態(tài)的裝置。諧振腔：（1）使激光具有極好的方向性（沿軸線）；（2）增強光放大作用（延長了工作物質(zhì)）；（3）使激光具有極好的單色性（選頻）。三、計算題1、設一對激光能級為E2和E1 （g2=g1），相應的頻率為V （波長為X），各能級上的粒子數(shù)為n2和ni。(1)當V =3000MHz T=300K 時，n2/n1=?(2)當入=1 m T=300K 時，n2/ni= ?(2)當入=1 卩,n2/n1=0.1 時，溫度 T=?E2 - E1、kBTJ34門2g2j=exp n1g1I(6

5、.626x10 =expl -2hv=exp!1I kBT 丿/he=ex P 二I keg 6.626X10；4x3X108、,1.38X103x 300X1X10* = 1.43x10 亠=exp解: (1) =exp/6 飛X3000X1061.380宀 300丿=0.9 9 9辟)一旦mkgT z,c,6.626x103 咒 3咒 108In 0.1 =2361.38x10,3xTx1x10(T =6626K2、四能級激光器中，激光上能級壽命為T 3 =10-3 S,總粒子數(shù)密度no83=3X 10 m-，當抽運幾率達到 W14 =500/s時，求小信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度為多少?解：激光上

6、能級向下能級自發(fā)躍遷幾率1 1A32 = = =103/ S510Wi4由四能級系統(tǒng)小信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)計算公式有- 14500 c 8 8 , 3An =n0 =X 3x10 =10 / mW1A32500 +1000第二章、填空題大氣分子的吸1、光譜位于大氣窗口內(nèi)的光輻射的大氣衰減因素主要有:收，大氣分子散射，大氣氣溶膠的衰減 。2、光在潔凈的大氣中傳播時主要發(fā)生瑞利 散射，散射光的強度與波長 的關系是： 散射光強與波長的四次方成反比。3、光在大霧中傳播時主要發(fā)生米-德拜散射散射，散射光的強度與波長的關系是：散射光強與波長無關。4、電光晶體的半波電壓是指：當波X和y兩個方向振動分量存在半個波

7、長的光程差（n的相位差）時所需加的電壓。5、KDP晶體沿z軸加電場時，由單軸晶體變成了雙軸晶體，折射率橢球的主軸繞z軸旋轉(zhuǎn)了 45。，此轉(zhuǎn)角與外加電場的大小無關，其折射率變化與電場的大小成正比。6若在超聲功率Ps 一定的情況下，要使Bragg衍射光強盡量大，則應選擇 聲光材料品質(zhì)因素M2 盡可能大的材料，并要把換能器做成長而窄（即L 大H?。?的形式。7、表征光纖的集光本領的物理量是光纖的數(shù)值孔徑，在弱導條件下表示 為：NA n1(2A)2。8、聲波在聲光晶體中傳播會引起晶體中的質(zhì)點按聲波規(guī)律在平衡位置振動, 按照聲波頻率的高低以及聲波和光波作用的長度不同，聲光相互作用可以分為 拉曼-納斯衍射

8、和布喇格衍射 兩種類型。9、磁光效應是指外加磁場作用引起材料光學各向異性的現(xiàn)象，法拉第磁光效應的規(guī)律（1）對于給定的介質(zhì)，光振動面的旋轉(zhuǎn)角與樣品的長度和外加 的磁感應強度成正比（2） 的傳播方向反轉(zhuǎn)時，法拉第旋轉(zhuǎn)的左右方向互換。10、電致折射率變化是指 晶體介質(zhì)的介電系數(shù)與晶體中的電荷分布有 關，當晶體被施加電場后，將引起束縛電荷的重新分布， 并導致離子晶格的微小 形變，從而引起介電系數(shù)的變化，并最終導致晶體折射率變化的現(xiàn)象。11、光纖色散的主要危害是使脈沖信號展寬，限制了光纖的帶寬或傳輸容量；多模光纖的色散主要有模色散、材料色散、波導色散。12、光波在大氣中傳播時，由于大氣氣體分子及氣溶膠的

9、吸收和散射 會引起光束的能量衰減；由于 空氣折射率不均勻， 會引起光波的振幅和相位起 伏。二、是非題1、KDP晶體沿Z （主）軸加電場時，由單軸晶變成了雙軸晶體。（V ）2、KDP晶體沿Z （主）軸加電場時，晶體各個方向上的折射率變化量是相 同的。（ X ）3、光纖數(shù)值孔徑就是指光纖的直徑。（4、光纖的集光能力僅由光纖的折射率分布決定。（ V ）5、光纖數(shù)值孔徑代表光纖的集光本領。（V ） 三、簡答題1、概括光纖弱導條件的意義。答:從理論上講，光纖弱導特性是光纖與微波圓波導間的重要差別之一。實際使用的光纖，特別是單模光纖，其摻雜濃度都很小，使纖芯和包層只有很小 的折射率差。弱導的基本含義是指很

10、小的折射率差就能構成良好的光纖波導結 構，其為制造提供了很大的方便。2、聲光相互作用可以分為拉曼-納斯衍射和布喇格衍射兩種類型。簡述它們產(chǎn)生的條件和特征。答：產(chǎn)生拉曼-納斯衍射的條件：當超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入 射，聲光互作用長度L較短時，在光波通過介質(zhì)的時間內(nèi)，折射率的變化可以忽 略不計，則聲光介質(zhì)可近似看作為相對靜止的 平面相位柵”。由出射波陣面上各 子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方向?qū)ΨQ分布的多級衍射光， 這 就是拉曼-納斯衍射的特點。產(chǎn)生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長 度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射，介質(zhì)具有 體光柵”的性質(zhì)。 衍射光各高級

11、次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn) 0級和+1級（或-1級）衍射光，這是布喇格衍射的特點。3、利用縱向電光效應和橫向電光效應均可實現(xiàn)電光強度調(diào)制，縱向電光調(diào)制和橫向電光調(diào)制各有什么優(yōu)缺點?答：縱向電光調(diào)制器具有結構簡單、工作穩(wěn)定、不存在自然雙折射的影響 等優(yōu)點。其缺點是半波電壓太咼，在調(diào)制頻率較咼時，功率損耗比較大。橫向效應運用時，存在自然雙折射產(chǎn)生的固有相位延遲， 它們和外加電場無 關。在沒有外加電場時，入射光的兩個偏振分量通過晶后其偏振面已轉(zhuǎn)過了一個 角度，這對光調(diào)制器等應用不利，應設法消除。橫向效應運用時，總的相位延遲不僅與所加電壓成正比，而且與晶體的長寬 比（L/d）有關。而縱向應用時相位差只

12、和V=EzL有關。因此，增大L或減小d就可大大降低半波電壓，但必須采用兩塊晶體，結構復雜，而且其尺寸加工要求 高，對環(huán)境溫度敏感。4、何為電光晶體的半波電壓？半波電壓由晶體的哪些參數(shù)決定?答：當光波的兩個垂直分量Ex，Ey的光程差為半個波長（相應的相位差為町時所需要加的電壓，稱為半波電壓。A縱向應用時，V兀由光波長、線性電光系數(shù)、晶體主折射率等參數(shù)決2門。心3定。A橫向應用，在略去自然雙折射影響的情形下，=zd、3 d由光波波長、nor63 L 丿線性電光系數(shù)、晶體主折射率等參數(shù)以及晶體長度和寬度決定。四、綜合題試寫出外電場E與KDP晶體z軸方向平行時的折射率橢球方程，并證明其變成雙軸晶體，寫

13、出此時的三個主折射率nzy和 nz解答：根據(jù)已知Ex=Ey=，折射率橢球方程變?yōu)?2 2 2 2 2 2x /no + y /no + z /ne + 2r63Ezxy = 1由于出現(xiàn)了 xy交叉項，說明在外電場Ez作用下，晶體主軸發(fā)生了轉(zhuǎn)動。作 坐標變換，令坐標軸繞Z軸轉(zhuǎn)45,新坐標系為x，y，z，它與舊坐標系的關系 為:-x = xcos450 - ysin450 = c100s67 ns。3&光束掃描根據(jù)其應用的目的來可以分為模擬式掃描和數(shù)字式掃描兩種;它們分別主要應用于各種顯示、光存儲。7、在電光調(diào)制器中，為了得到線性調(diào)制，在調(diào)制器中插入一個 A/4波片，波 片的軸向取向為 快慢軸與晶

14、體的主軸x成45誦（與X軸平行）時最好。8電光掃描是利用電光效應使晶體的沿某些方向的折射率的線性變化率發(fā)生變化，從而改變光的傳播方向來實現(xiàn)光束掃描的。9、聲光掃描器是通過改變 聲波頻率使布拉格衍射角 發(fā)生變化，從而改 變光的傳播方向來實現(xiàn)光束掃描的。、是非題1、在電光調(diào)制器中，為了在不加偏壓時得到線性調(diào)制，應將入/4波片快慢軸與晶體的主軸X成45角。（V ）2、在電光調(diào)制器中，為了在不加偏壓時得到線性調(diào)制，應將幾/4波片快軸與 晶體的主軸X軸平行。（X ）3、LD直接調(diào)制器用于數(shù)字通信時，應加上備低于閾值電流的偏置電流， 以 提高調(diào)制速度。（V ）4、LD直接調(diào)制器用于模擬通信時，偏置電流必須

15、大于閾值電流，才能得到 線性調(diào)制。（V ）5、縱向電光調(diào)制不存在自然雙折射的影響，但半波電壓相對于橫向電光調(diào) 制更高。（V ）&橫向電光調(diào)制半波電壓較低，但存在自然雙折射影響，不穩(wěn)定。（V ） 二、簡答題1、簡述光束調(diào)制的基本原理。答:（1）、以激光為載體，將信息加載到激光的過程，稱為調(diào)制或光束調(diào)制。（2）、光束具有振幅、頻率、相位、強度和偏振等參量，可以應用某些物理 的方法，使其參量之一按照調(diào)制信號的規(guī)律變化， 實現(xiàn)光束的調(diào)制，所以光束的調(diào)制可以分為調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻和強度調(diào)制等。（3）、實現(xiàn)激光光束調(diào)制的方法根據(jù)調(diào)制器與激光器的關系，可以分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩種。（4）、具體的激光光束的調(diào)制方

16、法，常見的有光電調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。2、何為直接調(diào)制？簡述用LD和LED進行直接調(diào)制的特點及應用。（10分）答：（1）、直接調(diào)制是指：把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栕⑷氚雽w光源,從而直接獲得調(diào)制光信號；（2）、LD的輸出特性中存在閾值It，而LED不存 在；（3）、LD缺點：半導體激光器處于連續(xù)調(diào)制工作狀態(tài)時， 無論有無調(diào)制信號, 由于有直流偏置，所以功耗較大，甚至引起溫升，會影響或破壞器件的正常工作。優(yōu)點：調(diào)制速度快，常用于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中。（4）優(yōu)點：線性好、偏置電流 ?。ü男。?；缺點：調(diào)制速率低（小于100Mb/s）。常用于模擬光纖通信。三、計算題1、圖示A為縱向運

17、用的電光晶體KDP ,B為厚度d=10mm的方解石晶體（對向與通光面的法線方向成45”夾角），A、B晶體平AB于入=589.3nm，n。=1.6584，血=1.4864，光軸方行放置。試計算當電壓U =U72時，一束垂直KDP晶體入射的線偏振光（電場振動方向沿晶體主軸方 向）在 A、B晶體中的傳播方向，以及光通過 B晶體的相位延遲，并繪出B晶體 中的光路圖。（中國科學院大學2013研究生入學考試題）2、用 PbMoO4 晶體做成一個聲光掃描器，取 n=2.48，M2=37.751015s3/kg， 換能器寬度H=0.5mm。聲波沿光軸方向傳播，聲頻fs=150MHz，聲速 Vs=3.99x10

18、5cm/s,光束寬度 d=0.85cm，光波長心0.54m。證明此掃描器只能產(chǎn)生正常布喇格衍射；為獲得100%的衍射效率，聲功Ps率應為多大？ 若布喇格帶寬也f=125MHz，衍射效率降低多少?求可分辨點數(shù)N。解：只有當聲光作用距離L L0 4S時，才會產(chǎn)生多級衍射，代入數(shù)得Lo = 0.87 mm，而換能器寬度為0.5mm據(jù)證明不是拉曼-納斯衍射。ACOS2 日 B2M2L2Ps = HLIs =-22 c人 cos OB2M2IL丿 若布喇格帶寬 Af=125MHz，衍射效率降低多少?jfs2nVs2% ff -Pvscos日B h 丿N用公式A*第四章、選擇題1、光敏電阻的（）越大，說明

19、該光敏電阻靈敏度越高、性能越好。A亮電阻 B暗電阻C光電流D亮電流2、以下基于光電導效應制成的光電器件是：（A ）A 光敏電阻B光電管 C雪崩光敏二極管D光電池3、光敏二極管工作時，其上（B ）。A加正向電壓加反向電壓C自偏置電壓加正向、反向電壓都可以、填空題1、PN結光伏探測器的兩種工作模式是：光伏工作模式和光導工作模式，典型的器件分別有：光電池 和 光電二極管。2、光電池的短路電流與光入射光強成線性關系（正比），開路電壓與 光電流（入射光功率）的對數(shù)成正比。3、光電二極管是一種以 光導模式工作的光伏探測器，工作時應加反向偏4、光電探測器的積分靈敏度定義為：光電特性的斜率。5、光電發(fā)射效應是

20、指:在光照下；物體向表面以外空間發(fā)射由子（即光電子）的現(xiàn)象。7、光敏電阻的亮電流是指： 光敏電阻在受光照射時流過的電流。 光電流是 指：亮電流與暗電流之差。8光熱效應是指探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\動能量， 引起探測元件溫度上升，溫 度上升的結果又使探測元件的電學性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。9、本征型光敏電阻一般在室溫下工作， 適用于 可見光和近紅外輻射 探測;非本征型光敏電阻通常在低溫條件下工作，常用于中、遠紅外輻射 探測。10、單片硅光電池的開路電壓約為0.450.6V，短路電流密度約為150300A/m2。11、光子效應是指指單

21、個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應。其主要特點有:對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，響應速度一般比較快。12、光電二極管是指 以光導模式工作的結型光伏探測器，常見的光電二極 管有Si光電二極管、PIN光電二極管、雪崩光電二極管、肖特基勢壘光電二極 管光伏二極管（選答出其中的兩種即可）。等類型（寫出兩種）。13、光熱探測器由 熱敏元件、熱鏈回路、大熱容量的散熱器 三部分構成, 常見的光熱探測器有熱敏電阻、熱釋電探測器（寫出兩種）。三、是非題1、光敏電阻的光電流是指亮電流與暗電流之差。（V2、光敏電阻的光電流就是指有光照時的電流，即亮電流。（3、光敏電阻的亮電流是指光敏電阻在受光照射時流過的

22、電流。4、光敏電阻的亮電流等于光電流和暗電流之和。（V5、光電二極管用于探測光信號時，一般工作在反向偏置電壓下。&光電二極管用于探測光信號時，可以工作在正向偏置電壓下。7、光電三極管是基于光電導效應制成的光電探測器件。（四、簡答題1、比較光子探測器和光熱探測器在作用機理、性能及應用特點等方面的差異。答:光子效應是指單個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應。探測器吸收光子后，直接引起原子或分子的內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。 光子能量的大小，直接影響內(nèi)部電子狀態(tài)改變的大小。因為光子能量是hv，h是普朗克常數(shù)，V是光波頻率。所以，光子效應就對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下

23、，其響應速度一般比較快。光熱效應和光子效應完全不同。探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\動能量，引起探測元件溫度上升，溫度上升的結果又使探測元件的電學性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。所以，光熱效應與單光子能量的大小沒有直接關系。原則上，光熱效應對光波頻率沒有選擇性。只是在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應也就更強烈，所以廣泛用于對紅外線輻射的探測。因為溫度升高是熱積累的作用，所以光熱效應的響應速度一般比較慢，而且容易受環(huán)境溫度變化的影響。2、簡述光電探測器的主要特性參數(shù)。答：光電探測器的主要性能參數(shù)有：(1)靈敏度R： Rj =丄(線性區(qū)內(nèi))(A

24、/W) Ru = du=U(線性區(qū)內(nèi))(V/W)I dP PdP PRi電流靈敏度(積分電流靈敏度)，Ru電壓靈敏度(積分電壓靈敏度)。i -光電流，U-光電壓，P-入射光功率。(2)光譜靈敏度R： R亠R0(3)頻率靈敏度R： Rf = Jl +(2f)2(4)(5)量子效率n n =Re通量閾Pth和噪聲等效功率NEP通量閾一一探測器所能探測的最小光信號功率噪聲等效功率NEP單位信噪比時的信號光功率(6)歸一化探測度D*:D* =D(7)噪聲：依據(jù)噪聲產(chǎn)生的物理原因，光電探測器的噪聲可大致分為散粒噪聲、熱噪聲和低頻噪聲三類。3、簡述光子效應和光熱效應。答:光子效應是指單個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的

25、光電子起直接作用的一類光電 效應；探測器吸收光子后，直接引起原子或分子的內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。光熱效應和光子效應完全不同，探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把其轉(zhuǎn)化為晶格的熱動能，引起探測元件溫度上升,由此引起探測元件的電學性質(zhì)或其它物理性質(zhì)發(fā)生變化。光子效應常見的有：光電發(fā)射效應、光電導效應、光伏效應、光電磁效應等。光熱效應常見的有：溫差電效應、熱釋電效應等。五、計算題2 1、已知某硅光電池在1000W/m的標準光照下，開路電壓Uoc=0.55V，光電流 冷=12mA，為保證在(200700)W/m 0 = 200 X 12mA = 2.4mA 1000光照下的線性

26、電壓輸出，負載電阻取多大最合適？輸出電壓的變化值是多大？ 解：入射光為700W/m2時的開路電壓為_2Uoe= Uoe+2.6X10X |n入射光為700W/m2時的短路電流為但0.55 +2.6X 10, X In(0.7 )= 0.54VIP丿i5mm)在輻 照度為100mW/em2時的開路電壓為Uoe=550mV，短路電流Ise=6mA。試求：(1)室溫下，輻照度降到50mW/em2時的開路電壓與短路電流。(2)用如圖所示的偏置電路，其中 Rf=24KQ，若測得此時的輸出電壓 Uo=1V， 解：（1）輻照度降到50mW/cm2_5 Ph =-GluHm =2.5D0 W時，短路電流為I

27、sc =2 x 6mA = 3mA-40 V求此時光敏面上的照度。RfUse1 kOC100 QUse2CR2AP7(c)3DG7A2CR(d)100開路電壓為Uoc =Uoc+ 2.6x10, xin 音 j=0.55 +2.6x10七 In(0.5)= 0.532V_2Uo(2)isc =1A = 0.0417mARf24000此時的光敏面上的照度P=宜P = 00也x100mW/cm2 =0.695mW/cm2isc63、如果硅光電二極管靈敏度為10卩A卩,結電容為10pF,結電導g=0.004卩,光照功率為5uW時，拐點電壓為10V，偏壓40V，試求光照信號功率P(t) =5 +2CO

28、S聯(lián)(uW)情況下,（1）線性最大輸出功率條件下的負載電阻；（2）線性最大輸出功率；（3）響應截止頻率。解：（1）光電池線性最大輸出功率條件下的負載電導為GpS(P +P0) +2gu10(7 +5)+2x0.004x10“=2 is2(V -u)2(4010)Rl止 Rp =0.5MQ(2) UHMS(P P。)=5V2(G P +g)(3) fc = 0.32 咒 105Hz2 兀 RlG第五章、填空題1、CCD的基本功能為電荷存儲和電荷轉(zhuǎn)移，CCD按結構可分為 線陣CCD和面陣CCD。2、固體攝像器件主要有三大類，它們是電荷耦合器件、互補金屬氧化物 半導體圖像傳感器、電荷注入器件。3、C

29、CD的基本工作過程包括 信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測 。二、問答題1、何謂幀時、幀速、掃描效率？三者之間有什么關系?答：完成一幀掃描所需的時間稱為幀時 Tf，單位時間完成的幀數(shù)稱為幀速1F，Tf =F。光機掃描機構對景物掃描時，實際掃描的空間角度范圍通常比觀察視場角要大，觀察視場完成一次掃描的時間 Tfov與機構實際掃描一周所需的時間Tf之比稱為掃描效率n，n 0T f2、簡述帶像增強器的CCD的特點。答：帶像增強器的CCD器件是將光圖像聚焦在像增強器的光電陰極上，再經(jīng)像增強器增強后耦合到電荷耦合器件（CCD ）上實現(xiàn)微光攝像（簡稱ICCD ）。最好的ICCD是將像增強器熒光屏上產(chǎn)生的可見

30、光圖像通過光纖光錐直接 耦合到普通CCD芯片上。像增強器內(nèi)光子-電子的多次轉(zhuǎn)換過程使圖像質(zhì)量受 到損失，光錐中光纖光柵干涉波紋、折斷和耦合損失都將使ICCD輸出噪聲增加, 對比度下降及動態(tài)范圍減小，影響成像質(zhì)量。靈敏度最高的ICCD攝像系統(tǒng)可工 作在10-6lx靶面照度下。3、簡述電荷耦合攝像器件的主要特性參數(shù)。答:轉(zhuǎn)移效率：電荷包在進行每一次轉(zhuǎn)移中的效率；不均勻度：包括光敏元件的不均勻與CCD的不均勻；暗電流：CCD在無光注入和無電注入情況下輸 出的電流信號；靈敏度：是指在一定光譜范圍內(nèi)，單位暴光量的輸出信號電壓（電 流）；光譜響應：是指能量相對光譜響應，最大響應值歸一化為100%，所對應的

31、 波；長峰值波長：低于10%的響應點對應的波長稱為截止波長；噪聲：可以歸納 為散粒噪聲、轉(zhuǎn)移噪聲和熱噪聲；分辨率：是指攝像器件對物像中明暗細節(jié)的分 辨能力；動態(tài)范圍和線性度：動態(tài)范圍=光敏元件滿阱信號/等效噪聲信號，線性 度是指在動態(tài)范圍內(nèi)，輸出信號與暴光量的關系是否成直線關系。三、計算題1、用凝視型紅外成像系統(tǒng)觀察 30km遠，10論10m的目標，若紅外焦平面 器件的像元大小為50卩mx 50 Z假設目標像占4個像元，則紅外光學系統(tǒng)的焦距應為多少？若紅外焦平面器件是 128元X128元，則該紅外成像系統(tǒng)的視場角是多大?解: =450衍 得 f=0.6mW=arcta= 0.0irad30X103f0.6m2、一目標經(jīng)紅外成像系統(tǒng)成像后供人眼觀察， 在某一特征頻率時，目標對比電路的MTF為0.95, CRT度為0.5,大氣的MTF為0.9，探測器的MTF為0.5,的MTF為0.5,則光學系統(tǒng)的MTF至少要多大?解：CRT顯示像的對比度應大于人眼的極限調(diào)制