五邑大學光電子技術試題和答案1

五邑大學試卷答案命題人：李陽 審核人：試卷分類（A卷或B卷）一B—學期：2011至2012學年度第1學期課程：光電子技術課程代號：010A1860一、得分 填空題：（30分，每小題3分）1、 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1分、 動量1分和質(zhì)量；其靜止質(zhì)量為零1分。2、 常見的固體激光器有_紅寶石激光器、釹激光器或鈦寶石激光器1.5分（寫出兩種），常見的氣體激光器有He-Ne激光器、CO2激光器或Ar+激光器1.5分（寫出兩種）。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，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形變，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。 3分4、 光纖色散的主要危害是使脈沖信號展寬，限制了光纖的帶寬或傳輸容量；1.5分多模光纖的色散主要有模色散、材料色散、波導色散。1.5分5、 光束掃描根據(jù)其應用的目的來可以分為模擬式掃描和數(shù)字式掃描2分兩種；前者主要應用—各種顯示1.5分后者主要應用于光存儲1.5分6、 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￡/4波片，波片的軸向取向為快慢軸與晶體的主軸X成45。角3分時最好。7、 單片硅光電池的開路電壓約為0.45?0.6V1.5分，短路電流密度約為150?300A/m2 1.5分8、 光子效應是指_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1.5分其主要特點有：對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，響應速度一般比較快。1.5分9、 固體攝像器件主要有三大類，它們是電荷耦合器件、互補金屬氧化物半導體圖像傳感器、電荷注入器件 3分二、得分問答題（50分，每小題10分）1、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。（10分）必要條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布和減少振蕩模式數(shù)。2分充分條件：起振一一閾值條件：激光在諧振腔內(nèi)的增益要大于損耗。1分穩(wěn)定振蕩條件一一增益飽和效應（形成穩(wěn)定激光）。 1分組成：工作物質(zhì)、泵浦源、諧振腔。 1分作用：工作物質(zhì)：在這種介質(zhì)中可以實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。1分泵浦源（激勵源）：將粒子從低能級抽運到高能級態(tài)的裝置。1分諧振腔：（1）使激光具有極好的方向性（沿軸線）1分（2） 增強光放大作用（延長了工作物質(zhì)）1分（3） 使激光具有極好的單色性（選頻）1分2、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。（10分）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”。3分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。2分產(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“體光柵”的性質(zhì)。3分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。2分3、 簡述光束調(diào)制的基本原理。（10分）［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分（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分（3） 、實現(xiàn)激光光束調(diào)制的方法根據(jù)調(diào)制器與激光器的關系，可以分為內(nèi)調(diào)制TOC\o"1-5"\h\z和外調(diào)制兩種。 2分（4） 、具體的激光光束的調(diào)制方法，常見的有光電調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。 3分4、 概括光纖弱導條件的意義（10分）［答］:從理論上講，光纖的弱導特性是光纖與微波圓波導之間的重要差別之一.2分實際使用的光纖，特別是單模光纖，其摻雜濃度都很小，使纖芯和包層只有很小的折射率差。 4分弱導的基本含義是指很小的折射率差就能構成良好的光纖波導結構，其為制造提供了很大的方便。4分5、 簡述等離子體的概念和等離子體顯示板工作的基本原理。（10分）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)。等離子體是一種很好的導電體，利用經(jīng)過巧妙設計的電場和磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。4分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。1分等離子體顯示技術（PlasmaDisplay）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、綠、藍三色熒光體，它們再發(fā)出我們在顯示器上所看到的可見光。5分

三、得分詳述題（20分）根據(jù)下圖，請詳述CCD電荷檢測的輸出結構及詳細工作過程。電荷輸出結構有多種形式，如“電流輸出”結構、“浮置擴散輸出”結構及“浮置柵輸出”結構。其中“浮置擴散輸出”結構應用最廣泛。輸出結構包括輸出柵OG、浮置擴散區(qū)FD、復位柵R、復位漏RD以及⑴輸出場效應管T等。所謂“浮置擴散”是指在P型硅襯底表面用V族雜質(zhì)擴散形成小塊的n+區(qū)域，當擴散區(qū)不被偏置，即處于浮置狀態(tài)工作時，稱作“浮置擴散區(qū)”。 ⑵電荷包的輸出過程如下：Vog為一定值的正電壓，在OG電極下形成耗盡層，加3與FD之間建立導電溝道。在p3為高電位期間，電荷包存儲在◎3電極下面。隨后復位柵R加正復位脈沖pR，使FD區(qū)與RD區(qū)溝通，因Vrd為正十幾伏的直流偏置電壓，則FD區(qū)的電荷被RD區(qū)抽走。復位正脈沖過去后FD區(qū)與RD區(qū)呈夾斷