光电子技术

一、选择、填空。1. 按照调制方式分类，光调制可以分为：强度调制、相位调制、波长调制、频率调制、偏振调制。2. 半导体激光器发光是由能带之间的电子空穴对复合产生的。3. 激励过程是使半导体中的载流子过程从平衡态激发到非平衡态。4. 固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以参杂的离子型绝缘晶体和玻璃为工作物质。5. 光纤传感器中常用的光电探测器：光电二极管、光电倍增管、光敏电阻。6. 红外探测器的响应波长范围参数指电压响应率与入射的红外波长的关系。7. 光子探测原理是指利用半导体在入射光的照射下产生光子效应。8. 利用温差电势制成的红外探测器称为热电偶。9. 红外辐射在大气中传播时由于大气中水分子、蒸汽等吸收和散射使辐射在传播过程中衰减。10. 当红外辐射照在热敏电阻上时，使温度上升，内部粒子无规则运动加剧，自由电子数随温度而上升，所以电阻会减少。11. 辐射出射度：辐射体单位面积向半空间发出的辐射通量。12. 光电磁是利用光生伏特效应将光能变成电能。13. 任何物质只要温度高于0K就会向外辐射能量。14. 红外无损检测是通过测量热流或热量来检测。15. 内光电探测器可分为光电导、光伏特、光电磁三种探测器。16. 红外探测器的性能参数：电压响应率、噪声等效率、时间常数。17. 光束扫描根据其应用的目的可分为模拟扫描和数字扫描。模拟扫描用于显示，数字扫描用于光存储。18. 固体摄像器件主要有：CCD、CMOS、CID。19. 声光相互作用分为：布喇格和拉曼纳斯。20. 磁光效应：外加磁场作用引起材料光学各向异性的现象。21. CCD的基本功能：电荷存储、电荷转移。按结构分为线振CCD、面振CCD。22. 液晶分为溶致液晶和热致液晶两大类。二、问答题。1、一个完整的无限连续的电磁波谱有哪几部分组成？宇宙射线、射线、X射线、紫外光、可见光、红外光、毫米波、无线电波、声频电磁波。 其中紫外线包括：极远紫外、远紫外、近紫外。（10nm390nm）可见光：紫蓝绿黄橙红。（390nm770nm）红外光：近红外、中红外、远红外、极远红外。（770nm1000000nm）2、内光电效应、外光电效应。 外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。 内光电效应是光电效应的一种，主要由于光量子作用，引发物质电化学性质变化。内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。3、比较光电二极管和光电池的不同。 相同：都是利用利用内光电效应，光照射在PN结上，在其周围产生光生电子 光生空穴对。 不同：光电二极管的PN结需要反向偏置，而光电池的PN结不需要偏置电压即可工作。4、光敏电阻的主要参数。 光敏响应特性光照特性和伏安特性稳定特性噪声特性。5、什么是光电导的弛豫时间。 光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的，同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这种现象即为光电导的弛豫现象6、常见的固体激光器：红宝石激光器、钕激光器、钛宝石激光器。 常见的气体激光器：He-Ne激光器、Ar+激光器、CO2激光器。7、电介质的折射率变化指：晶体介质的介电系数与晶体中电荷分布有关，当晶体被施加电场后会引起束缚电荷的重新分布并导致离子晶格的微小形变，从而引起晶体介电系数的变化并最终引起晶体的折射率变化的现象。8、光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的这类光电效应，主要特点：对光频率表现出选择性，响应速度比较快。9、液晶是什么？分类？ 液晶是液态晶体的简称。热致晶体可分为近晶相、向列相、胆甾相10、简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。 （1）必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数。 充分条件：起振阈值条件：激光在谐振腔内的增益要大于损耗。 稳定振荡条件增益饱和效应（形成稳定激光） 。 （2）组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。 （3）作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。 泵浦源（激励源） ：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。 谐振腔：(1) 使激光具有极好的方向性( 沿轴线) (2) 增强光放大作用( 延长了工作物质 ) (3) 使激光具有极好的单色性( 选频 )11、声光作用分布喇格衍射和拉曼纳斯衍射，他们的条件及作用。 （1）拉曼纳斯： 产生拉曼纳斯衍射的条件：当超声波频率较低，光波平行于声波面入射，声光互作用长度 L较短时，在光波通过介质的时间内，折射率的变化可以忽略不计，则声光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅”。 特点：由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用，形成与入射方向对称分布的多级衍射 光，这就是拉曼-纳斯衍射的特点。 （2）布喇格： 产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声光作用长度 L较大，光束与声波波面间以一定的角度斜入射，光波在介质中要穿过多个声波面，介质具有“体光栅”的性质。特点：衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现 0 级和+1 级。12、光速调制的基本原理。（1）以激光为载体，将信息加载到激光的过程，称为调制或光束调制。 （2）光束具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，可以应用某些物理 的方法，使其参量之一按照调制信号的规律变化，实现光束的调制，所以光束的 调制可以分为调幅、调相、调频和强度调制等。 （3）实现激光光束调制的方法根据调制器与激光器的关系，可以分为内调 制和外调制两种。 （4）具体的激光光束的调制方法，常见的有光电调制、声光调制、磁光调 制、直接调制等。13、什么是色温？ 色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑的温度就称此光源的色温。14、什么是自发阶跃？什么是受激阶跃？ 自发辐射：处于高能级的一个原子自发的向低能级阶跃，并发出一个光子的过程。 受激辐射：处于高能级的一个原子在一定的辐射场的作用下跃迁至低能级，并辐射出一个能量与入射光子能量相同的光子。15、法拉第磁光效应的规律？ （1）对于给定的介质光振动面的旋转角与样品的长度和外加磁场成正比。 （2）光的传播方向反转时法拉第旋转的左右方向互换。16、光束调制分为哪几类？实现脉冲编码调制要那几个过程？ 光束调制分为：调幅、调频、调相、强度。 实现脉冲编码调制要经过抽样、量化、编码三个过程。17、什么是光热效应？ 探测元件吸收光辐射能量后并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸的光能变为晶格的热运动的能量，引起探测元件温度升高，而温度升高又使探测元件电学性质或其他物理性质发生变化。18、纵向电光效应、横向电光效应有什么优缺点？ 纵向电光效应：存在自然双折射产生的固有相位延迟，与外加电场无关。在无外加电场时，入射光的两个偏振分量经过晶体后，其偏振面转过一个角度，这对光调制器的应用不利，应设法消除。 优点：工作简单、结构稳定、不存在自然双折射影响。 缺点：半波电压太高，特别是在调制频率较高时，功率损耗较大。横向效应应用时总的相位延迟不仅与所加电场成正比，而且与晶体的长宽比有关纵向应用时相位差只和V=EL有关，因此增大L或减少d就可以大大降低半波电压。但必须采用两块晶体结构复杂而且其尺寸加工要求高，对环境温度敏感。19、说明注入电磁发光和高场电磁发光的基本原理。 电致发光是将电能直接转换成光能的一种物理现象。电致发光按激发过程不同可分为两大类：一类为注入电致发光，它是在半导体pn结加正偏压时产生少数载流子注入，与多数载流子复合发光。另一类为高场电致发光，即将发光材料粉末与