五邑大學(xué)光電技術(shù)試題和答案

1、1 / 5 五邑大學(xué)試 卷 答 案命題人：李陽(yáng)審核人：試卷分類（ a 卷或 b卷）a 學(xué)期： 2011至 2012 學(xué)年度第 1 學(xué)期課程：光電子技術(shù)課程代號(hào)： 010a1860 一、填空題： （30 分，每小題 3 分）1、色溫是指在規(guī)定兩波長(zhǎng)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。3 分2、自發(fā)躍遷是指處于高能級(jí)的一個(gè)原子自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，并發(fā)出一個(gè)光子的過(guò)程。1.5 分受激躍遷是指處于高能級(jí)態(tài)的一個(gè)原子在一定的輻射場(chǎng)作用下躍遷至低能級(jí)態(tài)，并輻射出一個(gè)與入射光子全同的光子的過(guò)程。1.5 分3、聲波在聲光晶體中傳播會(huì)引起晶體中的質(zhì)點(diǎn)按聲波規(guī)律在平衡位置振動(dòng)

2、，按照聲波頻率的高低以及聲波和光波作用的長(zhǎng)度不同，聲光相互作用可以分為拉曼 - 納斯衍射1.5 分和和布喇格衍射1.5 分兩種類型。4、 磁光效應(yīng)是指外加磁場(chǎng)作用引起材料光學(xué)各向異性的現(xiàn)象1 分，法拉第磁光效應(yīng)的規(guī)律（1）對(duì)于給定的介質(zhì), 光振動(dòng)面的旋轉(zhuǎn)角與樣品的長(zhǎng)度和外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比1 分（2）光的傳播方向反轉(zhuǎn)時(shí)，法拉第旋轉(zhuǎn)的左右方向互換。1 分5、光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及強(qiáng)度調(diào)得分2 / 5 制2 分。 要實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制， 必須進(jìn)行三個(gè)過(guò)程：抽樣、量化和編碼1 分6 光電二極管是指以光導(dǎo)模式工作的結(jié)型光伏探測(cè)器1 分常見的光電二極管有si 光電二極管、pin

3、光電二極管、雪崩光電二極管、肖特基勢(shì)壘光電二極管光伏二極管（選答出其中的兩種即可）。2分等類型（寫出兩種）。7 光熱效應(yīng)是指探測(cè)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\(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)元件溫度上升, 溫度上升的結(jié)果又使探測(cè)元件的電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。3 分8、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1.5 分探測(cè)；非本征型光敏電阻通常在低溫條件下工作，常用于中、遠(yuǎn)紅外輻射1.5 分探測(cè)。9、ccd 的基本功能為電荷存儲(chǔ)和電荷轉(zhuǎn)移1.5 分ccd 按結(jié)構(gòu)可分為線陣 ccd 和面陣 ccd 1.5 分。10、液晶分為兩大類 :

4、溶致液晶和熱致液晶1 分，作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶2 分二、問(wèn)答題（ 50 分，每小題 10 分）1、簡(jiǎn)述光子的基本特性（10分） 答 ：光是一種以光速運(yùn)動(dòng)的光子流，光子和其它基本粒子一樣，具有能量、動(dòng)量和質(zhì)量。 它的粒子屬性 （能量、 動(dòng)量、質(zhì)量等） 和波動(dòng)屬性 （頻率、波矢、偏振等）之間的關(guān)系滿足：5 分得分3 / 5 （1）he；1 分（2）22chcem，光子具有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，但靜止質(zhì)量為零；1 分（3）kp；1 分（4） 、 光子具有兩種可能的獨(dú)立偏振態(tài)，對(duì)應(yīng)于光波場(chǎng)的兩個(gè)獨(dú)立偏振方向；1 分（5） 、光子具有自旋，并且自旋量子數(shù)為整數(shù)，是玻色子。1 分2、利用縱向電光效應(yīng)和橫

5、向電光效應(yīng)均可實(shí)現(xiàn)電光強(qiáng)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(diǎn)？（10 分） 答 ：縱向電光調(diào)制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、不存在自然雙折射的影響等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是半波電壓太高，特別是在調(diào)制頻率較高時(shí)，功率損耗比較大。3 分橫向效應(yīng)運(yùn)用時(shí)，存在自然雙折射產(chǎn)生的固有相位延遲，它們和外加電場(chǎng)無(wú)關(guān)。在沒(méi)有外加電場(chǎng)時(shí)，入射光的兩個(gè)偏振分量通過(guò)晶后其偏振面已轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)角度，這對(duì)光調(diào)制器等應(yīng)用不利，應(yīng)設(shè)法消除。3 分橫向效應(yīng)運(yùn)用時(shí)，總的相位延遲不僅與所加電壓成正比，而且與晶體的長(zhǎng)寬比(l/d) 有關(guān)。而縱向應(yīng)用時(shí)相位差只和v=ez*l有關(guān)。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

6、塊晶體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且其尺寸加工要求高，對(duì)環(huán)境溫度敏感。4 分3、比較光子探測(cè)器和光熱探測(cè)器在作用機(jī)理、性能及應(yīng)用特點(diǎn)等方面的差異。（10 分） 答 ：光子效應(yīng)是指單個(gè)光子的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng)。探測(cè)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?yàn)?，光子能量是h，h是普朗克常數(shù), 是光波頻率，所以，光子效應(yīng)就對(duì)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，其響應(yīng)速度一般4 / 5 比較快。5 分光熱效應(yīng)和光子效應(yīng)完全不同。探測(cè)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?/p>

7、的熱運(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)元件溫度上升 , 溫度上升的結(jié)果又使探測(cè)元件的電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。所以，光熱效應(yīng)與單光子能量h的大小沒(méi)有直接關(guān)系。原則上，光熱效應(yīng)對(duì)光波頻率沒(méi)有選擇性。只是在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應(yīng)也就更強(qiáng)烈，所以廣泛用于對(duì)紅外線輻射的探測(cè)。因?yàn)闇囟壬呤菬岱e累的作用，所以光熱效應(yīng)的響應(yīng)速度一般比較慢，而且容易受環(huán)境溫度變化的影響。5 分4、簡(jiǎn)述電荷耦合攝像器件的主要特性參數(shù)。（10 分） 答 ： （1）轉(zhuǎn)移效率，電荷包在進(jìn)行每一次轉(zhuǎn)移中的效率；2分（2）不均勻度，包括光敏元件的不均勻與ccd的不均勻；2 分（3）暗電流， ccd在無(wú)光注入和無(wú)電注入情況下輸出的電流

8、信號(hào)；1分（4） 靈敏度，是指在一定光譜范圍內(nèi)，單位暴光量的輸出信號(hào)電壓（電流）；1 分（5）光譜響應(yīng)，是指能量相對(duì)光譜響應(yīng)，最大響應(yīng)值歸一化為100% ，所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)，低于10% 的響應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為截止波長(zhǎng)；1 分（6）噪聲，可以歸納為散粒噪聲、轉(zhuǎn)移噪聲和熱噪聲；1分（7）分辨率，是指攝像器件對(duì)物像中明暗細(xì)節(jié)的分辨能力；1分（8）動(dòng)態(tài)范圍和線性度，動(dòng)態(tài)范圍 =光敏元件滿阱信號(hào)/ 等效噪聲信號(hào)， 線性度是指在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)與暴光量的關(guān)系是否成直線關(guān)系。1 分5 / 5 5、簡(jiǎn)述液晶顯示器的主要特點(diǎn)。 （10 分） 答 ：（1）液晶顯示器件厚度僅為數(shù)毫米的薄形器件，非常適合便攜式電子裝置的顯示；2 分（ 2）工作電壓底， 僅幾伏， 可以用 cmos 電路直接驅(qū)動(dòng)， 電子線路小型化；2 分（ 3）功耗底，可用電池長(zhǎng)期供電；2 分（ 4）采用彩色濾色器，lcd容易實(shí)現(xiàn)彩色顯示；2 分（ 5）顯示質(zhì)量趕上或超過(guò)crt的顯示質(zhì)量。1 分（ 6）成本高，顯示視角小，低溫時(shí)響應(yīng)速度慢。1 分三、判斷對(duì)錯(cuò)（ 20 分，每小題 4 分）1、kdp晶體沿 z（主）軸加電場(chǎng)時(shí)，由單軸晶變成了雙軸晶體。 （ ）2、光纖數(shù)值孔徑代表光纖的集光本領(lǐng)。 （ ）3、在電光調(diào)制器中，為了在