光電子技術(shù)復習資料

1、光電子技術(shù)復習資料一.填空題1. 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。2. 激光器的三個主要組成部分是：工作物質(zhì)， 泵浦源，諧振腔3. 彩色陰極射線管（CRT）主要由電子槍、韋轉(zhuǎn)線圈、蔭罩 、 熒光粉層和 玻璃外殼 五部分組成。4. 1917年,愛因斯坦 提出了受激輻射可實現(xiàn)光放大的概念,為激光的發(fā)明奠 定了理論基礎。1960年7月,美國休斯公司實驗室 梅曼 制成世界上第一臺紅寶石 固態(tài)激光器，標志著激光器誕生。5. 要實現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制，必須進行三個過程：抽樣,量化,編碼。6. 光纖通信系統(tǒng)的三個傳輸窗口包括短波長的 850 nm波段,長波長的 1300 nm 及 15

2、50 nm波段。7按照形成條件液晶可分為溶致液晶和熱致液晶，作為顯示技術(shù)應用的液晶都是熱致液晶8. 常見的固體激光器有 紅寶石激光器,摻釹釔鋁石榴石激光器（寫出兩種），常見的氣體激光器有He-Ne激光器,CQ激光器或A葉激光器（寫出兩種）9. 氦-氖（He-Ne）激光器的工作物質(zhì)是 氦氖混合氣體,激光由 氖 發(fā)射.10. 光電探測器的物理效應通常分為兩大類：光電效應 和 光熱效應 。11. 光纖色散主要有 模式色散, 材料色散 , 波導色散 三種。12. 光電池是根據(jù) 光伏效應 效應制成的將光能轉(zhuǎn)換成電能的一種器件13. 激光器按按工作物質(zhì)分類可分為：固體激光器,液體激光器,和氣體激光器14.

3、 半導體的載流子是 電子和 空穴。15. 在彩色電視中，通常選用紅、 綠、藍 作為三種基色光。16. CCD的基本功能為 電荷存儲和 電荷轉(zhuǎn)移;CCD按結(jié)構(gòu)可分為線陣CCD和 面陣CCD。17. 熱致液晶可以分為 近晶相、向列相和 膽甾相三種。18.波分復用器分為發(fā)端 的 合波器 器和收端的 分波器 器。19. 開放式光學諧振腔（開腔）通?？梢苑譃?穩(wěn)定腔和 非穩(wěn)定腔,共軸球面腔的穩(wěn) 定性條件是:20. 光波在大氣中傳播時，由于大氣氣體分子及氣溶膠的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。21. 液晶分為兩大類：溶致液晶和 熱致液晶：作為顯示技術(shù)應用的液

4、晶都是 熱致 液晶。22. 光纖主要由纖芯,包層， 涂覆層三部分組成.23. 彩色三要素是指 亮度、色調(diào) 和 飽和度，由這三個參量可以確切地表示任何一種彩色光。24. 光與物質(zhì)的三種相互作用過程包括自發(fā)輻射,受激輻射,受激吸收。二、簡答題1.簡答什么是光伏效應？并說明該效應在器件中的應用。答：在無光照射時 PN結(jié)內(nèi)存在內(nèi)部電場 E。當光照射在 PN結(jié)及其附近時，若光子的能量 足夠大，則在結(jié)區(qū)及其附近產(chǎn)生少數(shù)載流了（電子一空穴對）。它們在結(jié)區(qū)外時，靠擴散進入結(jié)區(qū)，它們在結(jié)區(qū)內(nèi)時，則在電場E作用下電子漂移到 N區(qū)，空穴漂移到 P區(qū)。結(jié)果，N區(qū)帶負電荷，P區(qū)帶正電荷，產(chǎn)生附加電動勢。此電動勢稱為光生

5、電動勢，此效應稱為光生伏特效 應。光電探測器，光電池2. 說明多模光纖中模式的最大時延與相對折射率差的關(guān)系答:時延 A. =-Lncn2可見，光脈沖彌散正比于厶，厶愈小，就愈小3. 從no和ne的關(guān)系說明KDP晶體是負晶體,并寫出不加電場時在主坐標系下的橢 球方程答：ne < no 負單軸晶體xl . / . z! =12 2 2no no re4. 簡述液晶顯示器的主要特點。缺點：視角小響應速度慢亮度不咼答：優(yōu)點：驅(qū)動電壓低，功耗小平板結(jié)構(gòu)，體積小 山被動顯示型易彩色化曲壽命長無輻射，無污染5. 簡述光電探測器的主要特性參數(shù)。答：1.靈敏度R.電壓靈敏度FL電流靈敏度R2.光譜靈敏度3

6、.頻率響應和響應時間4.量子效率5. 噪聲等效功率NEP6. 歸一化探測度6.簡述激光器的組成及各組成部分的作用。答:組成：工作物質(zhì)、泵浦源、諧振腔。作用：工作物質(zhì)：在這種介質(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）7. 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： 光電效應 （光子效應 ）: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

7、量的大小直接影響內(nèi) 部電子狀態(tài)的改變。特點 :對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，響應速度一般比較快。光熱效應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(jié)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。特點:原則上對光波頻率沒有選擇性，響應速度一般比較慢。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。8. 簡述光束調(diào)制的基本概念。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

8、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(guān)系， 可以分為內(nèi)調(diào) 制 和外調(diào)制兩種9. 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：縱向調(diào)制器優(yōu)點 : 具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、不存在自然雙折射的影響等。缺點: 電場方向與通光方向相互平行 , 必須使用透明電極 , 且半波電壓達 8600 伏, 特別在調(diào)制頻率較高時，功率損耗比較大。橫向調(diào)制器優(yōu)點 : 半波電壓與晶體的長寬比 （L/d） 有關(guān)增大 L 或減小 d 就可大大 降低半波電

9、壓 。缺點 : 存在自然雙折射引起的相位延遲， 對環(huán)境溫度敏感。 必須采用兩塊晶體， 結(jié) 構(gòu)復雜，而且其尺寸加工要求高10. 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：等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負電子組成的離子化 氣體狀物質(zhì)，它是除去固、液、氣態(tài)外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體顯示搬是利用氣體放電 產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的平板顯示的統(tǒng)稱。 等離子體顯示技術(shù)的基本原理： 顯示屏上排列有上千個密封 的小 低壓氣體室（一般都是氙氣和氖氣的混合物） ，電流激發(fā)氣體，使其發(fā)出肉眼看 不見的 紫外光，這種紫外光碰擊后面玻璃上的紅

10、、綠、藍三色熒光體，它們再 發(fā)出我們在顯示器上 所看到可見光。11. 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 “

11、體光柵 ”的性質(zhì)。衍射光各高級次衍射光將 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。12. 選用光電探測器的一般原則答：靈敏度高；用于測光的光源光譜特性必須與光電探測器的光譜響應特性匹配；考慮時 間響應特性；噪聲等效功率??；考慮光電探測器的線性特性；承受的溫度范圍和電壓范圍大等。13. 何為大氣窗口 ？簡單分析光譜位于大氣窗口內(nèi)的光輻射的大氣衰減因素。答:對某些特定的波長，大氣呈現(xiàn)出極為強烈的吸收。光波幾乎無法通過。根據(jù)大氣的這 種選擇吸收特性，一般把近紅外區(qū)分成八個區(qū)段，將透過率較高的波段稱為大氣窗口。大氣中N2、。2分子雖然含量最多（約 90%），但

12、它們在可見光和紅外區(qū)幾乎不表現(xiàn)吸收， 對遠紅外和微波段才呈現(xiàn)出很大的吸收。因此，在可見光和近紅外區(qū)， 一般不考慮其吸收作用。大氣中除包含上述分子外，還包含有He, Ar，Xe, O3, Ne等，這些分子在可見光和近紅外有可觀的吸收譜線，但因它們在大氣中的含量甚微，一般也不考慮其吸收作用。只是在高空處， 其余衰減因素都已很弱，才考慮它們吸收作用。H2O和CO2分子，特別是 H2O分子在近紅外區(qū)有寬廣的振動-轉(zhuǎn)動及純振動結(jié)構(gòu)，因此是可見光和近紅外區(qū)最重要的吸收分子，是晴天大 氣光學衰減的主要因素。14. 結(jié)合氣體放電管伏安特性圖說明擊穿電壓和放電維持電壓的概念答:曲線AC段屬于非自持放電，在 非自持放電時，參加導電的電子主要 是 由外界催離作用（如宇宙射線、放射線、 光、熱作用