光電子技術(shù)復習題-考試用的

1、一單項選擇題1.光電轉(zhuǎn)換定律中的光電流與A溫度成正比B光功率成正比C暗電流成正比D光子的能量成正比2.發(fā)生拉曼納斯衍射必須滿足的條件是A超聲波頻率低，光波平行聲波面入射，聲光作用長度短B超聲波頻率高，光波平行聲波面入射，聲光作用長度短C超聲波頻率低，光波平行聲波面入射，聲光作用長度長D超聲波頻率低，光束與聲波面間以一定角度入射，聲光作用長度短3.光束調(diào)制中，下面屬于外調(diào)制的是A聲光調(diào)制B電光波導調(diào)制C半導體光源調(diào)制D電光強度調(diào)制4.紅外輻射的波長為A100-280nmB380-440nmC640-770nmD770-1000nm5.激光具有的優(yōu)點為相干性好、亮度高及A多色性好B單色性好C吸收性

2、強D吸收性弱6能發(fā)生光電導效應(yīng)的半導體是A.本征型和激子型B.本征型和晶格型C.本征型和雜質(zhì)型D.本征型和自由載流子型7光敏電阻的光電特性由光電轉(zhuǎn)換因子描述，在強輻射作用下A.=0.5B.=1C.=1.5D.=28.電荷耦合器件分A線陣CCD和面陣CCDB線陣CCD和點陣CCDC面陣CCD和體陣CCDD體陣CCD和點陣CCD9.光通亮的單位是A焦耳(J)B瓦特(W)C流明(lm)D坎德拉(cd)10.硅光二極管主要適用于A紫外光及紅外光譜區(qū)B可見光及紫外光譜區(qū)C可見光區(qū)D可見光及紅外光譜區(qū)13光視效能K為最大值時的波長是A555nmB.666nmC777nmD.888nm14.可見光的波長范圍

3、為A200300nmB300380nmC380780nmD7801500nm15.電荷耦合器件的工作過程主要是信號的產(chǎn)生、存儲、傳輸和A計算B顯示C檢測D輸出16.輻射通亮e的單位是A焦耳(J)B瓦特(W)C每球面度(W/Sr)D坎德拉(cd)二.填空題1.光在大氣中傳播，將會使光速的能量衰減，其主要因素來源于大氣衰減、大氣湍流效應(yīng)。2.按照聲波頻率的高低以及聲波和光波作用長度的不同，聲光相互作用可以分為拉曼拉斯衍射和布喇格衍射兩種類型。3.CCD的工作過程就是產(chǎn)生、存儲、傳輸、檢測的過程。4.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.光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)

4、相、強度調(diào)制。8.CCD的基本功能為電荷存儲、電荷轉(zhuǎn)移。三.術(shù)語解釋(補)電磁波譜:按照波長或頻率的順序把電磁波排列成圖表。1.色溫(P9):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。(補)大氣窗口:對于某些特點的波長,大氣呈現(xiàn)出極強的吸收.根據(jù)大氣的這一特性,把近紅外分成八個區(qū)段,將透過率較高的的波段稱為大氣窗口。nm2.半波電壓:當光波的兩個垂直分量Ex,Ey的光程差為半個波長(相應(yīng)的相位差為180度)時所需要加的電壓。3.內(nèi)調(diào)制：加載信號是在激光振蕩過程中進行的，以調(diào)制信號改變激光器的振蕩參數(shù)，從而改變激光器輸出特性以實現(xiàn)調(diào)制。4.光電發(fā)射效應(yīng)：在光照下，物體向表面以外的

5、空間發(fā)射電子（即光電子）的現(xiàn)象。光電發(fā)射效應(yīng)條件：波長（）=1240/E（eV）5.非平衡載流子：光輻射照射端電壓為u的半導體，如果波長滿足如下條件，Eg是禁帶寬度，Eg是雜質(zhì)能帶寬度。那么光子將在其中激發(fā)新的載流子（電子和空穴）,這就使半導體中的載流子濃度在原來平衡值上增加了一個量n和p，新增的部分半導體物理中叫非平衡載流子。6.視場光闌7吸收比8輻照度10內(nèi)調(diào)制11反射比12輻射能13光子效應(yīng)14.溫差電動勢15光束漂移16光通量7視見函數(shù)18遷移率19熱噪聲20冷阻四、簡答題1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。2解釋半波電壓。半波電壓由晶體的那些參數(shù)決定？3

6、什么是光束的直接調(diào)制？請解釋其中的脈沖編碼調(diào)制過程?4光熱效應(yīng)的特點有哪些？5選用光敏電阻應(yīng)當注意什么？6實際工作中，如何得出光電池的開路電壓和短路電流值？如何操作？7材料對光激發(fā)的波長閾值要求至少應(yīng)滿足什么條件？8研究光電導弛豫時間的實際意義是什么？9如何解釋光電導光譜分布中短波方向光電導下降現(xiàn)象？10試述用光敏電阻檢測光的原理。11.簡述激光器的組成及各組成部分的作用。12.解釋光波在大氣中傳播衰減的因素。13.何為大氣湍流效應(yīng)，大氣湍流對光束的傳播產(chǎn)生哪些影響？14.何謂幀時、幀速？二者之間有什么關(guān)系？15.選用光電探測器的一般原則。17.請說明光電檢測裝置由哪些部分組成，并對各部分輸出

7、信號類型進行說明。18請說明光的基本度量中光度量與輻射度量兩種單位制的區(qū)別，說明它們的換算關(guān)系。19什么是半導體材料的本征吸收？20光電發(fā)射效應(yīng)與光電導效應(yīng)相比有什么區(qū)別？21如何改善光敏電阻的時間響應(yīng)特性？22光電池作為探測器件時，有哪些特點，可用于哪些方面？23如何解釋光電導光譜分布中短波方向光電導下降現(xiàn)象？24試述用光敏電阻檢測光的原理。25.試述光的調(diào)制原理五判斷說明題1對本征半導體來說，導帶的電子和價帶的空穴是相等的。2.光敏電阻一般采用禁帶寬度Eg較大的材料。3.使用熱電偶測溫度時，測試系統(tǒng)須加外電源。4.光電耦合器件易受外界光的干擾。5.光電二極管一般在反偏壓下工作。六應(yīng)用、計算

8、題2已知cdse光敏電阻最大功耗Pm=40mw，光電導靈敏度Sg=0.510-6/lx，暗電導g0=0，給光敏電阻加偏壓為20V，問入射cdse光敏電阻的極限照度為多少lx?3已知光電倍增管（GDB126型）的光電陰極面積Ak=2cm2陰極靈敏度Sk=20A/lm,電流放大倍數(shù)Gm=105,陽極額定電流Ia=200A。求允許的最大光通量及光照度E。(=0.555m時，1w=683lm)7一硅光電池（2CR31）,受光面積5102，在100lx光照下Uoc400mv,Isc30A。若輸入光照度e(15050sint)lx,求取最大功率輸出條件下的Um0,Im0和Plm1)色溫是指在規(guī)定兩波長處具

9、有與熱輻射光源的輻射比率相同的黑體的溫度2)自發(fā)躍遷是指處于高能級的粒子自發(fā)地躍遷到低能級上。受激躍遷是指由于外界輻射場作用而產(chǎn)生的粒子能級間的躍遷。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，其中均勻展寬有自然展寬、碰撞展寬、熱振動展寬，非均勻展寬有多普勒展寬、殘余應(yīng)力展寬。4)常見的固體激光器有紅寶石激光器、釹激光器、鈦寶石激光器（寫出兩種），常見的氣體激光器有He-Ne激光器、Ar激光器、CO2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)量為零。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

10、、強度大7)簡述光子的基本特性。答：1、光子能量E與光波頻率v對應(yīng)：E=hv2、光子具有運動質(zhì)量m，m=E/c2=hv/c23、光子的動量與單色平面波矢對應(yīng)：P=k4、光子具有兩種可能的獨立偏振狀態(tài)，對應(yīng)于光波場的兩個獨立偏振方向5、光子具有自旋性，并且自旋量子數(shù)為整數(shù)8)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。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：激光在諧振腔內(nèi)的增益要大于損耗穩(wěn)定振蕩條件：增益飽和效應(yīng)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：將粒子從低能級抽運到高能級的裝置諧振腔：1、使激光具有極好的方向性2、增強光放大

11、作用3、使激光具有極好的單色性1)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，布喇格衍射兩種類型。2)磁光效應(yīng)是指外加磁場作用所引起的材料光學各項異性，法拉第磁光效應(yīng)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(yīng)強度成正比（2）光的傳播方向反轉(zhuǎn)時，法拉第旋轉(zhuǎn)的左右方向互換。3)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(guān)，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型變，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。4)光

12、纖色散的主要危害是使脈沖信號展寬，限制了光纖的寬帶或傳輸容量，多模光纖的色散主要有模色散、材料色散、波導色散5)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：拉曼-納斯衍射：聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光相互作用長度較短時，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)出的次波發(fā)生相干作用，形成與入射方向?qū)ΨQ分布的多級衍射光。布拉格衍射：聲波頻率較高，聲光作用長度較大，光束與聲波波面間以一定的角度入射，介質(zhì)具有“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。6)何為電光晶體的半波電

13、壓？半波電壓由晶體的那些參數(shù)決定？2n3r答：當光波的兩個垂直分量Ex、Ey的光程差為半個波長時所需要加的電壓，稱為半波電壓。V063，由波長，0光折射率，電光系數(shù)共同決定1)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，強度調(diào)制。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。2)光束掃描根據(jù)其應(yīng)用的目的來可以分為模擬掃描、數(shù)字掃描兩種；前者主要應(yīng)用各種顯示，后者主要應(yīng)用于光存儲。3)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/4波片，波片的軸向取向為快慢軸與晶體的主軸成45度角時最好。4)根據(jù)調(diào)制器與激光器的關(guān)系，光束的調(diào)制方法可以分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩種。內(nèi)調(diào)制是指加載信

14、號是在激光振蕩過程中進行的，以調(diào)制信號改變激光器的振蕩參數(shù)，從而改變激光器輸出特性以實現(xiàn)調(diào)制。5)利用縱向電光效應(yīng)和橫向電光效應(yīng)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：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、不存在自然雙折射的影響缺點：半波電壓太高、調(diào)頻較高時，功耗較大橫向：優(yōu)點：可降低半波電壓缺點：存在自然雙折射產(chǎn)生的固有相位延遲6)簡述光束調(diào)制的基本原理。答：應(yīng)用某種物理方法改變光波的振幅、頻率、相位、強度、偏振等參數(shù)之一，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化，達到“運載”信息的目的1)一縱向運用的KDP電光調(diào)制器，長為2cm，折射率為2.5，工作頻率為1000kHz,則此時光在晶

15、體中的渡越時間為1.67ns。2)光熱效應(yīng)是指材料受光照后，光子能量與晶格相互作用，振動加劇，溫度升高，材料的性質(zhì)發(fā)生變化3)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。4)單片硅光電池的開路電壓約為0.45V-0.6V，短路電流密度約為150-300A/m2。5)光子效應(yīng)是指單個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用，其主要特點有：光子能量的大小能直接影響內(nèi)部電子狀態(tài)改變的大小。6)光電二極管是指以光導模式工作的結(jié)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、雪崩光電二極管等類型（寫出兩種）。7)光

16、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(gòu)成，常見的光熱探測器有熱敏電阻、熱釋電探測器（寫出兩種）。8)簡述光電探測器的主要特性參數(shù)。答：1、積分靈敏度2、光譜靈敏度3、頻率靈敏度4、量子效率5、用量閥6、噪聲等效功率7、歸一化探測度等9)簡述光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)。（看上面2、5兩填空題）10)總結(jié)選用光電探測器的一般原則。答：按照光電探測器的性能參數(shù)評價探測器性能的優(yōu)劣，比較不同探測器之間的差異，從而達到根據(jù)需要合理選擇和正確使用光電探測器的目的。1)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、面陣CCD。LL19.開放式光學諧振腔(開腔)通?？梢苑譃榉€(wěn)定腔

17、和非穩(wěn)定腔,共軸球面腔的穩(wěn)定性條件是:0111RR2)固體攝像器件主要有三大類，它們是電荷耦合器件（CCD）、互補金屬氧化物半導體圖像傳感器（CMOS）、電荷注入器件（CID）。3)CCD的基本工作過程包括信號電荷的產(chǎn)生，存儲，傳輸，檢測。CCD攝像器件的基本工作原理是依靠半導體的光電特性，用光注入的辦法產(chǎn)生4)簡述帶像增強器的CCD的特點。（看下面（6）5)簡述電荷耦合攝像器件的主要特性參數(shù)。答：1、轉(zhuǎn)移效率2、不均勻度3、暗電流4、靈敏度5、光譜響應(yīng)6、噪聲7、分辨率8、動態(tài)范圍與線性度7)紅外成像系統(tǒng)A的NETDA小于紅外成像系統(tǒng)B的NETDB，能否認為紅外成像系統(tǒng)A對各種景物的溫度分辨

18、能力高于紅外成像系統(tǒng)B，試簡述理由。答：不能。NETD放映的是系統(tǒng)對低頻景物的溫度分辨率，不能表征系統(tǒng)用于觀測較高頻率景物時的溫度分辨率性能1)液晶分為兩大類:熱致液晶、溶制液晶作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶。2)液晶是各項同性液體與完全有序晶體之間的一種中間態(tài)，是一種取向有序的流體，熱致液晶可為是溫度引起的，并且只能在一定溫度范圍內(nèi)存在，一般是單一組成或均勻化合物。43)等離子體是以電子、離子及未電離的中性粒子的集合組成，整體呈中性的物質(zhì)形態(tài)，是固、液、氣外，物質(zhì)的第態(tài)。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、偏轉(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(chǔ)。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850nm波段,長波長的1300nm及