光電信息技術習題

1、* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙（首頁）20072008學年第 2 學期 試題名稱 ： 光電技術（A卷） 共 4 頁 第 1

2、 頁 專業(yè)年級 學號 姓名 授課教師 分數(shù) （請將選擇題和填空題答案寫在試卷上，其余答案寫在答題紙上）題號一二三四五總分得分一、單選題（下列選擇題有一個答案）（14分，每題2分）1、一個光源發(fā)出頻率為5401012Hz的單色輻射，在此方向上的輻強度為（1/683）W/sr，則該光源在該方向上發(fā)光強度為（ A ）。 A、1cd B、2cd C、3cd D、4cd2、有兩塊材料制成的熱敏電阻，A為半導體材料，B為白金，當溫度升高，則兩種材料的電阻將（ C ）A、RA 變小； RB 變小 B、RA變大； RB變大C、RA 變??； RB變大 D、RA變大； RB變小3、常用的彩色膠卷一般分為日光型和燈

3、光型，這是按照（ C ）區(qū)分的。A、光照度 B、光亮度C、色溫 D、光視效率4、一束線偏光通過兩個磁光法拉第轉子后偏振方向旋轉q角，經反射鏡反射，再一次經過兩個法拉第轉子，其偏振方向與初始偏振方向的夾角為（ C）A、0 B、q C、2q D、4q5、光電倍增管中，產生光電效應的是（ A ）A、陰極 B、陽極 C、二次倍增極 D、玻璃窗6、通過對半導體激光器采用（ B ）來獲得調制光信號A、外調制 B、直接調制 C、相位調制 D、電光調制7、現(xiàn)有GDB423型光電倍增管的陰極靈敏度為25 mA/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)為105，陽極的額定電流為25mA，則允許的最大光通量為（ A ）A、1105

4、 lm B、1103 lm V/WC、無法判斷 D、1 lm二、多選題（下列選擇題有兩個或兩個以上答案）（12分，每題3分）1、下列器件運用外光電效應的是（ AC ）A、光電倍增管 B、光電池 C、像增強管 D、光敏電阻授課教師命題教師或命題負責人簽字院系負責人簽字年 月 日中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙（附頁A）2007-2008學年第 2 學期 試題名稱 ：光電技術（A卷） 共 4 頁 第2 頁2、對于大氣對可見光的散射，下列說法正確是（ ABC ） A、當光波長遠大于散射粒子尺度時，即產生瑞利散射。 B、當光波長相當于或小于散射粒子的尺度時，即產生米氏散射。 C、對于瑞利散射

5、，藍光比紅光散射強烈。D、對于瑞利散射，波長越長，散射越強。3、關于直接探測和外差探測下列說法正確的是（ ABD ）A、外差探測基于兩束光波在探測器光敏面上的相干效應。B、外差探測適宜弱光信號的探測，直接探測適宜強光信號的探測。C、與外差探測相比直接探測具有良好的濾波性能。D、外差探測具有高的轉換增益。4、脈沖編碼調制包括（ ACD ） A、編碼 B、模擬 C、量化 D、抽樣三、填空（25分）1、（2分）光電探測器的平方律特性包含兩個層次的含義： 光電流正比于光電場振幅的平方 和 電輸出功率正比于入射光功率的平方。2、 （3分）接受系統(tǒng)對被探測景物的分解方式決定了光電成像系統(tǒng)的類型，基本上可以

6、分為三種： 光機掃描、 電子束掃描、 固體自掃描。3、（2分）光熱效應與單光子 能量無關，因而 頻率沒有選擇性，響應速度慢。4、（2分）光度量和輻射度量之間的關系可以用 和 表示。5、（4分）黑白顯象管由 、 、 和 組成 。6、（4分）光束調制按其調制的性質可分為 、 、 、和 等。7、（4分）熱致液晶可分為 、 和 三種類型,其中 液晶是目前顯示器的主要材料。8、 （2分）半導體激光器的發(fā)光屬于 受激 輻射，發(fā)光二極管發(fā)光屬于 輻射。9、（2分）某一探測器靈敏度為10A/W，噪聲電流為0.01A，信號電流為20 A，此探測器的噪聲等效功率（NEP）為 。* * * * * * * * *

7、* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙（附頁B）2007-2008學年第 2 學期 試題名稱 ：光電技術（A卷） 共4 頁 第 3 頁四、簡答題（15分）1、（5分）

8、簡述光電三極管的工作原理。2、（5分）簡述聲光相互作用中產生布喇格衍射的條件以及布喇格衍射的特點。3、（5分）什么是熱釋電效應？熱釋電器件為什么不能工作在直流狀態(tài)？五、計算分析題（34分）1、（5分）假設將人體作為黑體，正常人體體溫為36.5C。計算（1）正常人體所發(fā)出的輻射出射度；（2）正常人體的峰值輻射波長。（斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù) ，維恩常數(shù)為2897.9mm ）2、（7分）用Si光電二極管測緩變光輻射，伏安特性曲線如圖1所示，在入射光最大功率為8W時，屈膝電壓10V，反向偏置電壓為40V，Si光電二極管的靈敏度S=0.5A/W，結電導為0.005S，求（1）畫出光電二極管的應用電路圖（2

9、）計算二極管的臨界電導（3）計算最大線性輸出時的負載RL。 圖1 圖23、（7分）與象限探測器相比PSD有什么特點？如何測試圖中（如圖2所示）光點A偏離中心的位置？5、(8分)依據圖3提供的結構和脈沖電壓圖說明CCD電荷轉移的過程。t1 t2 t3 t4 圖3中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙（附頁C）2007-2008學年第 2 學期 試題名稱 ：光電技術（A卷） 共 4 頁 第4 頁4、（7分）在晶體橫向調制器中，應盡量消除自然雙折射對調制光的影響，通常采用“組合調制器”的結構進行補償?，F(xiàn)有兩塊尺寸、性能完全相同的KDP晶體，其中一塊晶體如圖4放置，請問另一塊晶體如何放置才能消除雙

10、折射影響？并說明其原理。（需標明加電壓后晶體主軸x,y,z的方向和電壓正負）xyKDP晶體z入射光偏振方向圖42008 光電技術期末A卷參考答案一、 選擇題（14分每題2分）二、 1、A 2、C 3、C 4、C 5、A 6、B 7、A三、 多選題（8分每題2分）1、AC 2、ABC 3、ABD 4、ACD三、填空題（24分）1、（2分）光電流正比于光電場振幅的平方 電輸出功率正比于入射光功率的平方2、（2分）光機掃描、電子束掃描、固體自掃描3、（2分）能量 頻率 4、（2分）光視效率和光視效能5、（3分）電子槍、偏轉系統(tǒng)、熒光屏、玻璃外殼6、（2分）振幅調制、相位調制、強度調制、強度調制 、脈

11、沖調制（任填四種）7、（4分）近晶相、向列相、膽甾相、 向列相8、（2分）0.001W四、簡答題1、（5分）光電三極管的工作原理分為兩個過程：一是光電轉換；二是光電流放大。就是將兩個pn結組合起來使用。以NPN型光電三極管為例，基極和集電極之間處于反偏狀態(tài)，內建電場由集電極指向基極。光照射p區(qū)，產生光生載流子對，電子漂移到集電極，空穴留在基極，使基極與發(fā)射極之間電位升高，發(fā)射極便有大量電子經基極流向集電極，最后形成光電流。光照越強，由此形成的光電流越2、（5分）產生布喇格衍射條件：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。(3分)特點：衍射光各高級次衍射光將互相抵消

12、，只出現(xiàn)0級和+1級（或-1級）衍射光，合理選擇參數(shù)，并使超聲場足夠強，可使入射光能量幾乎全部轉移到1級（或1級）（2分）。3、（5分）答：熱釋電效應： 熱釋電晶體吸收光輻射溫度改變，溫度的變化引起了熱電晶體的自發(fā)極化強度的變化，從而在晶體的特定方向上引起表面電荷的變化，這就是熱釋電效應。（3分）根據熱釋電效應，熱釋電探測器的電流和溫度的變化滿足，如果照射光是恒定的，那么溫度T是恒定值，電流為零，所以熱電探測器是一種交流器件。（2分）五、計算分析題1、（5分）解：（1） 人體正常的絕對溫度T=36.5+273=309.5(K)，根據斯忒藩-玻爾茲曼輻射定律，正常人體所發(fā)出的輻射出射度為 （3分

13、）（2） 由維恩位移定律，正常人體的峰值輻射波長為 （3分） 2、（7分）R1分解：根據公式 （2分） （1分）最大線性輸出下，負載線正好通過M點 (2分) （1分） 3、（7分）答：PSD是利用離子注入技術制成的一種可確定光的能量中心位置的結型光電器件，其特點是，(1)它對光斑的形狀無嚴格要求，只與光的能量中心有關(2)光敏面上無須分割，消除了死區(qū)，可連續(xù)測量光斑位置，分辨率高。(3)可同時檢測位置和光強，PSD器件輸出總電流和入射光強有關，所以從總的電流可求得相應的入射光強。（3分）工作原理：當光束入射到PSD器件光敏層上距中心點的距離為xA時，在入射位置上產生與入射輻射成正比的信號電荷，

14、此電荷形成的光電流通過電阻p型層分別由電極1與2輸出。設p型層的電阻是均勻的，兩電極間的距離為2L，流過兩電極的電流分別為I1和I2，則流過n型層上電極的電流I0為I1和I2之和（I0= I1+I2）。 計算公式為4分4、（7分）（3分）xy電光晶體z電光晶體z-xy+線偏光通過第一和第二塊晶體兩光束的相位差 由自然雙折射引起的相位的符號相反所以相互抵消（4分）5、(8分)(1)在t1時刻，1高電位，2、3低電位。此時1電極下的表面勢最大，勢阱最深。假設此時已有信號電荷（電子）注入，則電荷就被存儲在1電極下的勢阱中。(2)t2時刻，1、2為高電位，3為低電位，則1、2下的兩個勢阱的空阱深度相同，但因1下面存儲有電荷，則1勢阱的實際深度比2電極下面的勢阱淺，1下面的電荷將向2下轉移，直到兩個勢阱中