光電信息技術(shù)第一章規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)答案有部分錯(cuò)誤

-!《光電技術(shù)》習(xí)題第一章第一部分:1．已知表示光電導(dǎo)體的靈敏度的G（光電增益）=βτ/tL，式中β為量子產(chǎn)額；τ為光生載流子壽命；tL為載流子在光電導(dǎo)兩極間的渡越時(shí)間，如果在光電導(dǎo)體中自由電子與空穴均參與導(dǎo)電，請(qǐng)推導(dǎo)：G=β(τnμn+τpμp)U/l2精品文檔放心下載式中τn和τp分別為自由電子和空穴的壽命；μn和μp分別為自由電子和空穴的遷移率。精品文檔放心下載答： G=βτ/tLtL=l/μE=l2/μUG=βτμU/l2G=β(τnμn+τpμp)U/l22．簡(jiǎn)答P型與N型半導(dǎo)體雜質(zhì)能級(jí)區(qū)別.答：N型半導(dǎo)體摻有5價(jià)的雜質(zhì)原子，如磷、砷。雜質(zhì)引進(jìn)的額外的電子占有恰在導(dǎo)帶下方的某些分立的能級(jí)；其距離可為十分之幾電子伏特。這些額外的電子容易被雜質(zhì)原子釋放出來(lái)并被激發(fā)至導(dǎo)帶。于是，激發(fā)電子對(duì)半導(dǎo)體的電導(dǎo)率有貢獻(xiàn)。感謝閱讀P型半導(dǎo)體摻有3價(jià)的雜質(zhì)原子，如硼、鋁。雜質(zhì)引進(jìn)空的分立能級(jí)，這些能級(jí)的位置很靠近價(jià)帶頂。因此，容易把價(jià)帶中一些具有較高能量的電子激發(fā)到雜質(zhì)能級(jí)上。這個(gè)過(guò)程在價(jià)帶中產(chǎn)生空態(tài)即空穴。精品文檔放心下載3．比較直線性光電導(dǎo)與拋物線性光電導(dǎo)的主要特性。答：在直線性光電導(dǎo)的弛豫中，光電流都按指數(shù)規(guī)律上升和下降。在t=τ時(shí)，光電流上升精品文檔放心下載1到飽和值的（1-e

1）,或下降到飽和值的e

，上升和下降是對(duì)稱的。顯然，直線性光電導(dǎo)的弛豫時(shí)間與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。在非線性光電導(dǎo)情況下，光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象比較復(fù)雜。它取決于復(fù)雜的復(fù)合機(jī)理，并且精品文檔放心下載1上升和下降都不對(duì)稱，我們可以用(Inαβb錯(cuò)誤!未定義書簽。)1/2來(lái)表示弛豫時(shí)間。光感謝閱讀照開(kāi)始后，經(jīng)過(guò)這段時(shí)間，光電導(dǎo)增加到定態(tài)值tanh1=0.75。而光照停止后，光電導(dǎo)在這段時(shí)間內(nèi)減少到定態(tài)值的一半。顯然，拋物線性光電導(dǎo)的弛豫時(shí)間與光強(qiáng)有關(guān)。光強(qiáng)越高，弛豫時(shí)間越短。謝謝閱讀4．舉一簡(jiǎn)例說(shuō)明研究光電導(dǎo)的光譜分布有何實(shí)際應(yīng)用。精品文檔放心下載答：（1）做特定的光譜特性的傳感器（2）起節(jié)省濾光片的作用5．簡(jiǎn)述光生伏特效應(yīng)與熱釋電效應(yīng)的原因及其應(yīng)用。答：光生伏特效應(yīng)：由光照引起電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。包括兩種類型:(1)發(fā)生在均勻半導(dǎo)體材料內(nèi)部；(2)發(fā)生在半導(dǎo)體的界面。pn結(jié)的空間電荷區(qū)的電場(chǎng)，稱為自建電場(chǎng)。光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，在自建電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)，是形成光生伏特效應(yīng)的原因。光生伏特效應(yīng)的應(yīng)用:(1)太陽(yáng)能電池；(2)光電探測(cè)器件。精品文檔放心下載熱釋電效應(yīng)：某些晶體的電極化強(qiáng)度隨溫度變化而變化，從而在晶體特定方向上引起表面電荷變化的現(xiàn)象。此效應(yīng)只能發(fā)生在不具有中心對(duì)稱的晶體中。某些晶體內(nèi)正負(fù)電荷精品文檔放心下載-!中心并不重合，有一定的電矩，其表面容易吸附自由電荷以抵消總電矩所產(chǎn)生的宏觀電場(chǎng)。溫度變化時(shí)，由于極化強(qiáng)度的改變而釋放出表面吸附的部分電荷，從而表現(xiàn)出熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)的應(yīng)用：紅外探測(cè)器，熱電激光量熱計(jì)，夜視儀以及各種光譜反接收器等。感謝閱讀6． 觀察圖1.1.3-4，指出本征光電導(dǎo)與雜質(zhì)光電導(dǎo)的長(zhǎng)波限位置。感謝閱讀答：金元素在鍺中存在多重能級(jí)，在不加砷施主雜質(zhì)時(shí)，金是受主，鍺是P型半導(dǎo)體，從精品文檔放心下載曲線中看到，長(zhǎng)波限在0.05eV處。當(dāng)加入少量砷施主雜質(zhì)，此時(shí)鍺晶體仍是P型，長(zhǎng)波限謝謝閱讀相應(yīng)于0.15eV。當(dāng)加入足夠多的砷施主雜質(zhì)時(shí)，致使鍺晶體從P型轉(zhuǎn)變?yōu)镹型，從曲線中精品文檔放心下載可看到長(zhǎng)波限相應(yīng)于0.2eV。這與用其他方法測(cè)出的金鍺中形成多重能級(jí)的電離能是一致的。感謝閱讀設(shè)在半徑為Rc的圓盤中心法線上，距盤圓中心為l0處有一個(gè)輻射強(qiáng)度為Ie的點(diǎn)源S，如圖所示。試計(jì)算該點(diǎn)源發(fā)射到盤圓的輻射功率。謝謝閱讀Sl0Rc第1題圖答：I=dΦe,dΩ=πRc2，dΦ=IπRc2edΩl02eel02*8.如圖所示，設(shè)小面源的面積為As，輻射亮度為L(zhǎng)e，面源法線與l0的夾角為s；被照面的面積為Ac，到面源As的距離為l0。若c為輻射在被照面Ac的入射角，試計(jì)算小面源在Ac上產(chǎn)生的輻射照度。（選做題,參見(jiàn)講稿§1.2.1光的有關(guān)概念與度量）精品文檔放心下載sAcLel0Asc第2題圖-!用定義LdIe和Ede求解。eAcosedArr*9.從黑體輻射曲線圖可以看出，不同溫度下的黑體輻射曲線的極大值處的波長(zhǎng)m隨溫度T的升高而減小。試由普朗克熱輻射公式導(dǎo)出（選做題,參見(jiàn)講稿§1.2.1光的有關(guān)概念與度量）感謝閱讀mT常數(shù)。這一關(guān)系式稱為維恩位移定律，其中常數(shù)為2.89810-3m?K。謝謝閱讀第二部分：1.正透鏡的共同特征是中心厚度比邊緣厚度厚；負(fù)透鏡的共同特征是中心厚度比邊緣厚度薄。精品文檔放心下載2．單片正透鏡是一個(gè)最簡(jiǎn)單的放大鏡。3．工作在物鏡面附近的透鏡稱為場(chǎng)鏡4．探測(cè)器與浸沒(méi)透鏡平面間或膠合或光膠，使像面浸沒(méi)在折射率較高的介質(zhì)中。它的主感謝閱讀要作用是顯著地減小探測(cè)器的光敏面積，提高信噪比。精品文檔放心下載5．階梯透鏡是有“階梯”形不連續(xù)表面的透鏡；“階梯”由一系列同心圓環(huán)狀帶區(qū)構(gòu)成，故又稱環(huán)帶透鏡。優(yōu)點(diǎn)：厚度小，重量輕，光吸收損失小。感謝閱讀6．設(shè)球面曲率半徑為R，則球面鏡的焦距為R/2，這一數(shù)值與光的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)球面鏡不產(chǎn)生色差。謝謝閱讀7．光錐為一種非成像的聚光元件，可增加光照度或減小探測(cè)面積 的作用。感謝閱讀8．光楔常用作光學(xué)測(cè)微器補(bǔ)償器，利用光楔的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)測(cè)量或補(bǔ)償微小的角量或線量。感謝閱讀9．干涉濾光片主要功能是 分割光譜帶,常見(jiàn)的有:截止濾光片和帶通濾光片。謝謝閱讀-!10．光調(diào)制指的是使光信號(hào)的一個(gè)或幾個(gè)特征參量按被傳送信息的特征變化，以實(shí)現(xiàn)信息檢測(cè)傳送目的的方法。謝謝閱讀11．分別簡(jiǎn)答下列三個(gè)圖調(diào)制方法（光強(qiáng)度調(diào)制）答：（1）利用電磁感應(yīng)的機(jī)械調(diào)制：將永磁鐵固定在基座上，中間加入激磁線圈，該線圈中鐵芯的一端經(jīng)簧片后固定在基座上，在鐵芯另一端上固定擋片。在激磁線圈中加入交變電流，則鐵芯兩端產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在永磁鐵作用下?lián)跗a(chǎn)生左右擺動(dòng)，對(duì)光束進(jìn)行調(diào)整，其調(diào)制頻率是激磁電流交變頻率的兩倍。而其調(diào)制波形應(yīng)與激磁電流的波形和強(qiáng)度、光束和擋片的相對(duì)形狀和大小有關(guān)。謝謝閱讀（2）調(diào)制盤：在圓形板上由透明和不透明相同的扇形區(qū)構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)盤的光脈沖周期性地變化。光脈沖的形狀:決定于扇形尺寸和光源在盤上的像的大小和形狀。（3）受抑全反射調(diào)制器：入射光在固定棱鏡斜面處滿足全反射條件。在交變電壓作用下，壓電晶體周期性的變形，使入射光束分解為兩束相互垂直的調(diào)制光。精品文檔放心下載12．光波在傳播時(shí)被超聲波衍射的現(xiàn)象叫做 聲光效應(yīng)。感謝閱讀13．利用偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)光調(diào)制最簡(jiǎn)單的方法是用兩塊偏振器相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，按馬呂斯定理，輸出光強(qiáng)為I=I0cos2α，式中I0為兩偏振器主平面一致時(shí)所通過(guò)的光強(qiáng)；α為兩偏振器主平面間的夾角。精品文檔放心下載14．克爾效應(yīng):指的是某些各向同性的介質(zhì)在電場(chǎng)作用下變成各向異性，光束通過(guò)將會(huì)產(chǎn)生___雙折射___現(xiàn)象。感謝閱讀15.實(shí)驗(yàn)表明,克爾效應(yīng)的兩束偏振光的折射率之差ne-n0與電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比，而泡克耳效應(yīng)的兩束偏振光的折射率之差ne-n0與所加所加電場(chǎng)E成正比。感謝閱讀16．何為磁光效應(yīng)？目前在磁光效應(yīng)方面，主要是哪兩種效應(yīng)來(lái)獲得光偏振調(diào)制？“法拉第”旋光效應(yīng)偏振光在磁場(chǎng)內(nèi)偏振面旋轉(zhuǎn)的角度表達(dá)式如何？感謝閱讀答：磁光效應(yīng)指的是介質(zhì)或晶體在磁場(chǎng)作用下，其光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的各種現(xiàn)象。感謝閱讀主要利用“法拉第”旋光效應(yīng)和科登-穆頓效應(yīng)來(lái)獲得光偏振調(diào)制。謝謝閱讀“法拉第”旋光效應(yīng)指的是某些物質(zhì)在磁場(chǎng)的作用下，能使通過(guò)該物質(zhì)的偏振光振動(dòng)面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。謝謝閱讀在磁場(chǎng)內(nèi)偏振面的旋轉(zhuǎn)角度 α=VBL交變磁場(chǎng)

B=B0sinωt調(diào)制光強(qiáng)

I=I0cos(φ-BVLsinωt)17．光的頻率調(diào)制，主要是指光學(xué)___多普勒___頻移精品文檔放心下載18．波長(zhǎng)調(diào)制有哪幾種（至少舉三種）？下圖為利用熱色物質(zhì)顏色變化的波長(zhǎng)調(diào)制來(lái)檢測(cè)液體溫度的示意圖，說(shuō)明其檢測(cè)原理。精品文檔放心下載-!答：（1）利用熱色物質(zhì)的顏色變化進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制檢測(cè)原理：白光進(jìn)入熱變色溶液，其反射光經(jīng)650nm和800nm的濾光片，由探測(cè)器接收。上圖所示的熱變色溶液,溫度為20oC時(shí)，在500nm處有個(gè)吸收峰，溶液呈紅色；升感謝閱讀75oC時(shí)，在650nm處也有一個(gè)吸收峰，溶液呈綠色。在波長(zhǎng)為650nm時(shí)，光強(qiáng)隨溫度變化最靈敏；在波長(zhǎng)為800nm時(shí)，光強(qiáng)與溫度無(wú)關(guān)。因此，選這兩個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)（即波長(zhǎng)檢測(cè)）就能確定外界物理量。謝謝閱讀（2）利用磷光（熒光）光譜的變化進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制（3）利用黑體輻射進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制謝謝閱讀（4）利用濾光器參數(shù)的變化進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制放大器的電壓放大系數(shù)通常是頻率的復(fù)函數(shù)，可以寫成Au=Au(jω)=│Au(jω)│ejφ(ω).式中f是頻率，ω是角頻率，│Au(jω)│表示放大器的放大量與頻率的關(guān)系，稱為幅-頻特性，φ(ω)表示放大器輸出相對(duì)于輸入的相位差與頻率的關(guān)系,稱為相-頻特性，它們合稱為放大器的頻率特性,也稱為頻率響應(yīng)。謝謝閱讀21.利用理想運(yùn)算放大器的近似條件寫出下列各圖的u0的值RuiC－uo++圖aR2Rf圖bCuI －R A＋ uOR’-!答：圖a：u=-(Rfu+Rfu+…+Rfu)0R11R22Rnndui圖b：u0=-RCdt圖c：u1udtu(0)oRCi0圖d：u=(1+Rf1)U1+Rf1U=U-(U-U)Rf101RwRw2121Rwu02=(1+Rf2)U-Rf2U=U+(U–U)Rf2Rw2Rw1221RwU=Rf（U01-U）=Rf(1+Rf1+Rf2)(U+U)0R02RRw21.上題的圖b中，當(dāng)輸入為方波時(shí)，輸出為尖脈沖波；；圖C中，當(dāng)輸入為方波時(shí)，輸出為三角波，當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出為余弦波；圖d中，當(dāng)輸入為方波時(shí)，輸出為方波，當(dāng)輸入為正弦波時(shí)，輸出為正弦波。精品文檔放心下載指出下面兩圖各何種濾波器，分別寫出其傳遞函數(shù)及幅頻特性表達(dá)式精品文檔放心下載?Ui

RFR1?-Uo++Ui?RC答：圖一：一階有源濾波器傳遞函數(shù)：?R1Uo(1F)1jRC?U1i頻幅特性：U(1R)1UoRF1()2(1)i10RC0

RFR1++CR圖二：一階有源高通濾波器傳遞函數(shù)：?R1Uo(1F)1jC?U1i頻幅特性：UR1Uo(1RF)1()2i1

?Uo0寫出下圖的傳遞函數(shù)RFR1-+?RRUi+C C??AF=1+RF/R1答：UoA?UF??????UiUUUUUPpRpo?1jC?1?U1?UP?UPR1jRCjC?AUo1(3A)1?F2U1()2RCi2Fooo下圖所示為開(kāi)關(guān)電容濾波器,畫出其等效電路并寫出其傳遞函數(shù)感謝閱讀

-!U?o答：等效電路：-!25下圖為遲滯比較器電路，請(qǐng)寫出其遲滯寬度(上門限電壓UIH 和下門限電壓UIL之差)謝謝閱讀表達(dá)式.答：UREF為參考電壓；輸出電壓uO為+UZ或-UZ；uI為輸入電壓。感謝閱讀當(dāng)u+=u-時(shí)，輸出電壓的狀態(tài)發(fā)生跳變。uRURuFR2RRREFRO2F2F若uO=+UZ，當(dāng)uI逐漸增大時(shí)，使uO由+UZ跳變?yōu)?UZ所需的門限電平UT+感謝閱讀URURUFR2TRRREFRZ2F2F若uO=UZ，當(dāng)uI逐漸減小時(shí)，使uO由UZ跳變?yōu)閁Z所需的門限電平UT-精品文檔放心下載URURUFR2TRRREF