光電技術(shù)自測(cè)題

1、光電技術(shù)自測(cè)題一 填空1在光輻射能的測(cè)量中，建立了兩套參量和單位。一套參量是 ，適用于整個(gè)電磁波譜；另一套參量是 ，適用于可見(jiàn)光波段。2發(fā)光強(qiáng)度的單位是 ，光通量的單位是 ，光照度的單位是 。3本征吸收的長(zhǎng)波限表達(dá)式為 。非本征吸收有 、 、 、 、 等。半導(dǎo)體對(duì)光的吸收主要是 。4半導(dǎo)體的光電效應(yīng)主要有 、 、 。5 PN結(jié)外加正偏電壓時(shí)，耗盡區(qū)變 ，結(jié)電容變 ；PN結(jié)外加反偏電壓時(shí)，耗盡區(qū)變 ，結(jié)電容變 。6光子探測(cè)器輸出光電流為，其中M指 ，指 。7光電探測(cè)器噪聲主要有 、 、 、 、 。8光電探測(cè)器的積分靈敏度與采用的光源有關(guān)。通常測(cè)試光子探測(cè)器的積分靈敏度，輻射源采用 ；測(cè)試熱探測(cè)器

2、的積分靈敏度，輻射源采用 。9激光器的基本組成包括三部分，分別為 、 、 。10可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍 。紫外光波長(zhǎng)范圍 。紅外光波長(zhǎng)范圍 。11光電倍增管是一種真空光電器件，它主要由 、 、 、 和組成。二 單項(xiàng)選擇1 克爾效應(yīng)屬于 （ ）A 電光效應(yīng) B 磁光效應(yīng)C 聲光效應(yīng) D 以上都不是2 海水可以視為灰體，300K的海水與同溫度的黑體比較 （ ）A 峰值輻射波長(zhǎng)相同 B 發(fā)射率相同C 發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化 D 都不能確定3 下列探測(cè)器最適合于作為光度量測(cè)量的探測(cè)器 （ ）A 熱電偶 B 紅外光電二極管C 2CR113藍(lán)硅光電池 D 雜質(zhì)光電導(dǎo)探測(cè)器4 硅光二極管在適當(dāng)偏置時(shí)，其光電流與入射輻射通

3、量有良好的線性關(guān)系，且動(dòng)態(tài)范圍較大。適當(dāng)偏置是 （ ）A 恒流 B 自偏置 C 零伏偏置 D 反向偏置5 為了描述顯示器的每個(gè)局部面元在各個(gè)方向的輻射能力，最適合的輻射度量是（ ）A 輻射照度 B 輻射亮度C 輻射出度 D 輻射強(qiáng)度6 為了探測(cè)寬度為0.5us、重復(fù)頻率為200kHz的激光脈沖信號(hào)，若要準(zhǔn)確保證脈沖形狀，檢測(cè)電路帶寬至少應(yīng)該大于 （ ）A 2MHz B 20MHz C 200MHz D 150MHz7. 為了提高測(cè)輻射熱計(jì)的電壓響應(yīng)率，下列方法中不正確的是 （ ）A 將輻射熱計(jì)制冷 B 使靈敏面表面黑化C 將輻射熱計(jì)封裝在一個(gè)真空的外殼里 D 采用較粗的信號(hào)導(dǎo)線8. 光譜光視效

4、率V(505nm)=0.40730，波長(zhǎng)為505nm、1mW的輻射光，其光通量為（ ）A 683lm B 0.683lm C 278.2 lm D 0.2782 lm 9直接探測(cè)系統(tǒng)中：（ ）A探測(cè)器能響應(yīng)光波的波動(dòng)性質(zhì)，輸出的電信號(hào)間接表征光波的振幅、頻率、相位B探測(cè)器只響應(yīng)入射至其上的平均光功率C具有空間濾波能力D具有光譜濾波能力10 下列探測(cè)器的光電響應(yīng)時(shí)間，由少數(shù)載流子的壽命決定： （ ）A 線性光電導(dǎo)探測(cè)器 B 光電二極管C 光電倍增管 D 熱電偶和熱電堆11 下列光電器件, 哪種器件正常工作時(shí)需加100-200V的高反壓 （ ）A Si光電二極管 B PIN光電二極管 C 雪崩光電

5、二極管 D 光電三極管12 有關(guān)半導(dǎo)體對(duì)光的吸收,下列說(shuō)法正確的是 （ ）A 半導(dǎo)體對(duì)光的吸收主要是非本征吸收B 本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體內(nèi)部都可能發(fā)生本征吸收C 產(chǎn)生本征吸收的條件是入射光子的波長(zhǎng)要大于波長(zhǎng)閾值D 產(chǎn)生本征吸收的條件是入射光子的頻率要小于頻率閾值13. 在常溫下，熱探測(cè)器的 D*108-109cm·Hz1/2/W ，而 D* 的極限值可達(dá)到1.8×1010cm·Hz1/2/W。實(shí)際熱探測(cè)器的D*低于極限值的主要原因是下列因素難以忽略( )A熱輻射 B 熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流 C 熱傳導(dǎo)和熱輻射 D 以上都不是14 表中列出了幾種國(guó)外硅APD的特性參數(shù)。根據(jù)

6、表中數(shù)據(jù)，要探測(cè)830nm的弱光信號(hào)，最為合適的器件是 （ ）A C30817E B C30916EC C30902E D C30902S15 在相干探測(cè)系統(tǒng)中，下列說(shuō)法不正確的是 （ ）A 探測(cè)器能響應(yīng)光波的波動(dòng)性質(zhì), 輸出的電信號(hào)間接表征光波的振幅、頻率和相位B 探測(cè)器只響應(yīng)入射其上的平均光功率C 具有空間濾波能力D 具有光譜濾波能力16 給光電探測(cè)器加合適的偏置電路，下列說(shuō)法不正確的是 ( )A 可以擴(kuò)大探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍 B 可以提高探測(cè)器靈敏度C 可以降低探測(cè)器噪聲 D 可以提高探測(cè)器響應(yīng)速度17 下列光源中哪一種光源，可作為光電探測(cè)器在可見(jiàn)光區(qū)的積分靈敏度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)光源： （ ）A

7、氘燈 B 低壓汞燈 C 色溫2856K的白熾燈 D 色溫500K的黑體輻射器18對(duì)于P型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，以下說(shuō)法正確的是（ ）A 電子是多子 B 空穴是少子C能帶圖中施主能級(jí)靠近導(dǎo)帶底 D能帶圖中受主能級(jí)位于價(jià)帶頂19若要檢測(cè)10-7s的光信號(hào)，最合適的光電探測(cè)器是（ ）A PIN型光電二極管 B 3DU型光電三極管C PN結(jié)型光電二極管 D 2CR11型光電池20對(duì)于光敏電阻，下列說(shuō)法不正確的是（ ）A弱光照下，光電流與光照度有良好的線性關(guān)系B光敏面做成蛇形，有利于提高靈敏度C光敏電阻具有前歷效應(yīng)D光敏電阻光譜特性的峰值波長(zhǎng)，低溫時(shí)向短波方向移動(dòng)21負(fù)電子親和勢(shì)陰極和正電子親和勢(shì)陰極相比有重要差

8、別，其參與發(fā)射的電子是（ ）A 不是冷電子而是熱電子 B不是熱電子而是冷電子C 既是冷電子又是熱電子 D 既不是冷電子也不是熱電子22光電跟蹤制導(dǎo)系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行目標(biāo)的紅外（中紅外）和紫外探測(cè)輻射進(jìn)行探測(cè)，最為合適的探測(cè)器是（ ）A PMT和PC B PC和PMT C 熱探測(cè)器和Si-PD D Si-PD和熱探測(cè)器23對(duì)于激光二極管和發(fā)光二極管來(lái)說(shuō)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A 激光二極管只能連續(xù)發(fā)光 B 發(fā)光二極管的單色性比激光二極管的單色性要好C激光二極管內(nèi)部沒(méi)有諧振腔D發(fā)光二極管輻射光的波長(zhǎng)決定于材料的禁帶寬度24對(duì)于N型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A費(fèi)米能級(jí)靠近導(dǎo)帶底B空穴為多子

9、C電子為少子 D費(fèi)米能級(jí)靠近于價(jià)帶頂25根據(jù)光電器件伏安特性，下列哪些器件不能視為恒流源（ ）A光電二極管 B光電三極管 C光電倍增管 D光電池26硅光電二極管適當(dāng)偏置時(shí)，其光電流與入射光通量有良好的線性關(guān)系，且動(dòng)態(tài)范圍較大，適當(dāng)偏置是指（ ）A恒流 B自偏置 C零伏偏置 D反向偏置27光敏電阻的暗電導(dǎo)為2S（西門子），在200Lx的光照下亮暗電導(dǎo)之比為100：1，則光電導(dǎo)為（ ）A 198S B 202S C 200S D 2S28有關(guān)熱探測(cè)器，下列說(shuō)法不正確的是（ ）A光譜響應(yīng)范圍從紅外到紫外有著相同的響應(yīng)B響應(yīng)時(shí)間為mS量級(jí)C器件吸收光子能量，使其中的非傳導(dǎo)電子變?yōu)閭鲗?dǎo)電子D各種不同波長(zhǎng)

10、的輻射對(duì)于器件的響應(yīng)都有貢獻(xiàn)29 CCD 攝像器件的信息是靠（ ）存儲(chǔ)。A 載流子 B 電荷 C 電子 D 光子30利用光熱效應(yīng)制作的器件有（ ）A 光電導(dǎo)探測(cè)器 B 光伏探測(cè)器 C 光磁電探測(cè)器 D 熱電探測(cè)元件三 簡(jiǎn)答題1 解釋名詞：載流子、本征激發(fā)2 畫(huà)圖表示放大器的EnIn噪聲模型。光電倍增管檢測(cè)電路估算噪聲時(shí)，為什么可以不考慮后接放大器的噪聲模型參量En和In的影響？3以三相CCD為例，說(shuō)明電荷包轉(zhuǎn)移過(guò)程中勢(shì)阱深度的調(diào)節(jié)和勢(shì)阱的耦合是如何實(shí)現(xiàn)的？4為什么光電二極管加正向電壓時(shí)表現(xiàn)不出明顯的光電效應(yīng)？5說(shuō)明叫做 NEA？為什么 NEA 材料制成的光電陰極靈敏度極高？6在理想情況下，只考

11、慮信號(hào)光功率引起的散粒噪聲，非相干探測(cè)和相干探測(cè)系統(tǒng)的信噪比分別為： 為什么說(shuō)相干探測(cè)系統(tǒng)信噪比遠(yuǎn)高于非相干探測(cè)信噪比？7分別指明可見(jiàn)光譜區(qū)和中紅外光譜區(qū)的范圍。8分別畫(huà)出本征半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體的能帶圖，并簡(jiǎn)要解釋施主能級(jí)的形成。9用光敏電阻測(cè)量時(shí)，不宜用強(qiáng)光照射，為什么？10同溫度的黑體和灰體，它們的光譜輻射特性有何相同和相異？11解釋雜質(zhì)光電導(dǎo)探測(cè)器：a 常用于中遠(yuǎn)紅外探測(cè)；b 通常必須在低溫條件下工作？12微通道板像增強(qiáng)器與級(jí)聯(lián)式像增強(qiáng)器相比，具有哪些特點(diǎn)？為什么說(shuō)微通道板像增強(qiáng)器具有自動(dòng)防強(qiáng)光的優(yōu)點(diǎn)？13在 PMT 的高壓供電電路中，第一個(gè)倍增極和陽(yáng)極的電壓要比中間幾極的電壓高，為

12、什么？14在光學(xué)上對(duì)光輻射的度量建立哪兩套單位？它們分別適用于什么波譜范圍？15熱探測(cè)器與光子探測(cè)器的工作原理、光譜響應(yīng)分別有什么不同？16探測(cè)器的比探測(cè)率和哪些因素有關(guān)？一個(gè)探測(cè)器的靈敏度很高，是不是它的比探測(cè)率就一定很高？17為什么光電探測(cè)器使用時(shí)要加偏置電路？畫(huà)圖說(shuō)明光伏探測(cè)器的反向偏置電路。18用金屬材料和半導(dǎo)體材料做成的測(cè)輻射熱計(jì)的電阻-溫度系數(shù)有什么區(qū)別？舉例說(shuō)明它們的應(yīng)用場(chǎng)合。19什么是光電探測(cè)器的靈敏度？為什么測(cè)量光譜靈敏度的系統(tǒng)一般需要單色儀？20光學(xué)調(diào)制主要有哪兩個(gè)作用？舉例說(shuō)明。21試敘述半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器在結(jié)構(gòu)上的差異，以及各自特性上的差異。四 分析計(jì)算題1

13、下表中列出了幾種國(guó)外硅APD的特性參數(shù)。根據(jù)表中參數(shù)：（1）計(jì)算C30916E的D*值；（2）說(shuō)明工作電壓為什么要達(dá)到幾百伏？如果低于或者超過(guò)工作電壓，將會(huì)出現(xiàn)什么情況？雪崩光電二極管是利用 PN 結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來(lái)工作的。當(dāng)外加電壓較低時(shí)，器件沒(méi)有電流倍增現(xiàn)象；當(dāng)偏壓增加到接近但略低于擊穿電壓 UB時(shí)，器件有很大的倍增；當(dāng)偏壓繼續(xù)增加超過(guò) UB以后，暗電流的雪崩電流急劇上升導(dǎo)致器件會(huì)發(fā)生擊穿，因而器件輸出很大的噪聲電流。2利用壓頻變換器可以產(chǎn)生調(diào)頻光信號(hào)，如下圖所示，圖（a）為電路原理圖，圖（b）為V/F的頻率-電壓特性曲線。若輸入,求：（1）調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制指數(shù)mf；（2）調(diào)頻

14、信號(hào)的帶寬。3如圖所示為相干探測(cè)的原理示意圖。相干探測(cè)是指信號(hào)光和參考光在滿足波前匹配條件下在光電探測(cè)器上進(jìn)行光學(xué)混頻。探測(cè)系統(tǒng)中以光電二極管為探測(cè)器。(1)指出波前匹配條件包括哪些條件？(2)設(shè)參考光的輻通量為r，寫(xiě)出探測(cè)系統(tǒng)散粒噪聲的表達(dá)式，并指出主要的散粒噪聲源。(3)證明：只考慮散粒噪聲，其相干探測(cè)的信噪比SNRh為式中，s為信號(hào)光的輻通量，為量子效率，f為探測(cè)器的帶寬，hv為入射光子能量。答：波前匹配條件：在光混頻器上要求信號(hào)光與本振光的偏振方向一致；必須保持信號(hào)光和本振光在空間上的角準(zhǔn)直。散粒噪聲的表達(dá)式：由于 r>>s，可只考慮本振光對(duì)散粒噪聲的貢獻(xiàn)。于是，探測(cè)中散粒噪聲的均方功率為本振光對(duì)散粒噪