光电技术试题及答案

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装 订 线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（首页）20062007学年第 2 学期 试题名称 ： 光电技术（A卷） 共 3 页 第 1 页 专业年级 学号 姓名 授课教师 分数 （请将选择题和填空题答案写在试卷上，其余答案写在答题纸上）题号一二三四五总分得分一、选择题（下列选择题有一个或多个答案）（21分，每题3分）1、有两块材料制成的热敏电阻，A为半导体材料，B为白金，当温度升高，则两种材料的电阻将（ C ）A、RA 变小； RB 变小 B、RA变大； RB变大C、RA 变小； RB变大 D、RA变大； RB变小2、有一辐射功率恒为5W的辐射光源，照射到热释电器件上，若输出的电压为0.1V，则热释电器件的电压灵敏度为（ A ）A、0 B、0.02V/WC、无法判断 D、50W/V3、下面说法正确的是（ BCD ）A、 CCD可实现随机读取方式。B、 CID可工作在非破坏性读出方式。C、 CID的光敏单元结构和CCD相似，电荷读取方式和CMOS相似。D、 CCD最突出的特点是以电荷作为信号。4、下列器件运用了光电导效应的是（ B ）A、红外变像管 B、光敏电阻C、硅靶视像管 D、光电二极管5、对于大气对可见光的散射，下列说法正确是（ ABC ） A、当光波长远大于散射粒子尺度时，即产生瑞利散射。 B、当光波长相当于或小于散射粒子的尺度时，即产生米氏散射。 C、对于瑞利散射，蓝光比红光散射强烈。D、对于瑞利散射，波长越长，散射越强6、光电倍增管中，产生光电效应的是（A ）A、阴极 B、阳极 C、二次倍增极 D、玻璃窗7、下列说法正确是（ C ） A、电场方向与光束在晶体中的传播方向垂直，称为纵向电光效应。 B、电场方向与光束在晶体中的传播方向一致，称为横向电光效应。 C、半波电压是表征电光晶体性能的一个重要参数，这个电压越小越好。 D、在运用横向电光效应中，光波通过晶体后的相位差只和VEzL有关。授课教师命题教师或命题负责人签字院系负责人签字年 月 日中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页A）2006-2007学年第 2 学期 试题名称 ：光电技术（A卷） 共 3 页 第2 页二、填空（24分）1、（2分）0.5W光通量相当于 流明，当这一光通量完全入射到2cm2的光电池上，光电池接受的光照度为 勒克斯。2、（2分）光度量和辐射度量之间的关系可以用 和 表示。3、（2分）KDP晶体的电光效应的纵向应用中，测得晶体的半波电压是1000V，要使光波通过晶体后产生p/2的位相差，则需加电压为 。4、（2分）黑白显象管由 、 、 和 组成 。5、（3分）光机扫描方式中存在三种多元扫描方式： 、 和 。6、（2分）CCD的基本功能就是对电荷进行处理，包括 、 、 和 。7、（2分）按调制器的工作机理，调制方法主要有 、 、 、 和 。8、（4分）热致液晶可分为 、 和 三种类型,其中 液晶是目前显示器的主要材料。9、（3分）脉冲编码调制包括 、 、 三个过程10、（2分）用凝视型红外成像系统观察30km远，10m10m的目标，若红外焦平面器件的像元大小是50m50m，假设目标像占4个像元，则红外光学系统的焦距应为 。三、名词解释（6分，每题3分）1 光伏效应2 噪声等效功率 四、简答题（19分）1、（7分）像管的主要功能是什么？有哪几部分组成？像管和摄像管的最大区别是什么？2、（6分）简述声光相互作用中产生布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装 订 线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页B）2006-2007学年第 2 学期 试题名称 ：光电技术（A卷） 共3 页 第 3 页3、（6分）比较发光二极管和激光二极管的异同点（结构、发光原理、PI特性、谱特性）。五、计算与论述题（30分）1、（6分）已知从铝金属逸出一个电子至少需要A = 4.2 eV的能量，若用可见光投射到铝的表面，能否产生光电效应？为什么？(普朗克常量h =6.6310-34 Js，基本电荷e =1.6010-19 C)2、（8分）在两个激光放大器之间，通常加入隔离器，使光束只沿一个方向传播。现有一45法拉第旋转器，偏振片若干，运用所学的知识，在如图1所示的光路中设计一个简单的磁光隔离器，画出结构示意图，并说明其工作原理。激 光放大器激 光放大器光束传播方向 图13、（9分）与象限探测器相比PSD有什么特点？以一维PSD为例（如图2所示）说明其工作原理，求出光点A偏离中心的位置。 图2 图34、（7分）用Si光电二极管测缓变光辐射，伏安特性曲线如图3所示，在入射光最大功率为8W时，屈膝电压10V，反向偏置电压为40V，Si光电二极管的灵敏度S=0.5A/W，结电导为0.005S，求（1）画出光电二极管的应用电路图（2）计算二极管的临界电导（3）计算最大线性输出时的负载RL。2007 光电技术期末A卷参考答案一、 选择题（21分每题3分）（错选一个扣2分，扣完为止）1、C 2、A3、BCD4、B5、ABC6、A7、C二、填空题（24分）1、（2分）0.5 0.252、（2分）光视效率和光视效能3、（2分）500V4、（2分）电子枪、偏转系统、荧光屏、玻璃外壳5、（3分）串联扫描、并联扫描、混合扫描6、（2分）电荷产生、电荷存储、电荷转移、电荷检测7、（2分）机械调制、电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制 （任选四项）8、（4分）近晶相、向列相、胆甾相、 向列相9、（3分）抽样、量化、编码10、（2分）300mm三、名词解释（6分）1 （3分）光伏效应：当光辐射到半导体上时，产生光生载流子，电势垒的内建电场将把电子与空穴分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生伏特效应，简称光伏效应。2 （3分）噪声等效功率： 投射到探测器敏感元件上的辐射功率所产生的输出电压（或电流）正好等于探测器本身的噪声电压（或电流），则这个辐射功率就叫“噪声等效功率”。或答： 信号功率与噪声功率之比为1时，入射到探测器上的辐射通量（功率），称为噪声等效功率。四、简答题1、（7分）像管的主要功能是把不可见辐射（红外或紫外）图像或微弱光图像通过光电阴极和电子光学系统转换成可见光图像。（2分）像管结构： 光电变换部分（光电阴极）、电子光学部分（电子透镜）、电光变换部分（荧光屏）。 （3分）象管和摄象管的主要区别是，象管内部没有扫描机构，不能输出电视信号，对它的使用就跟使用望远镜去观察远处景物一样，观察者必须通过它来直接面对着景物。（2分）2、（6分）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。(4分)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（或-1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场足够强，可使入射光能量几乎全部转移到1级（或1级）（2分）。3、（6分）（结构、发光机理、PI特性、光谱各1.5分）发光二极管和激光二极管都是由pn结构成，不同的是激光二极管是利用半导体的解理面构成了激光谐振腔，从而发光二极管发光机理是自发辐射，而激光二极管是受激辐射。 发光二极管 激光二极管对于激光二极管，当注入电流很小时，激光二极管发出的光的功率很小，为自发辐射所致，发出的是荧光。当达到某个电流值（阈值电流）时，光功率突然增强，在阈值以后PI成很好的线性关系；而发光二极管的光功率随输入电流的增加而增大，无阈值电流，其 P-I曲线线性范围较大。在进行调制时，动态范围大，信号失真小，如图所示。激光二极管发出的光是激光，因而光谱较窄，而发光二极管由于没有选择波长的谐振腔，所以它的光谱是自发辐射的光谱，光谱较宽。五、计算与论述题1、（6分）解：不能产生光电效应 2分因为：铝金属的光电效应红限波长，而 A =4.2 eV =6.7210-19 J l0 =296 nm 3分而可见光的波长范围为390 nm770 nm l0 1分2、（8分）解：如图所示,磁光隔离器主要由起偏器、45法拉第旋转器和检偏器构成. 起偏器和检偏器光轴间夹角为45。来自起偏器的线偏振光,经45法拉第旋转器之后,由于磁光效应， 振动面旋转45,正好与检偏器的光轴平行,能通过检偏器传播。若传播的光受到反射,反射的光再度通过45法拉第旋转器,振动面又旋转45,正好与起偏器的光轴垂直,从而被挡住,避免了反射光进入作为光源的激光器而影响光源的稳定性，这样可以起到隔离的作用。起偏器检偏器450法拉第偏转器450激光450激 光 放大器激 光 放大器3、（9分）答：PSD是利用离子注入技术制成的一种可确定光的能量中心位置的结型光电器件，其特点是，(1)它对光斑的形状无严格要求，只与光的能量中心有关(2)光敏面上无须分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，分辨率高。(3)可同时检测位置和光强，PSD器件输出总电流和入射光强有关，所以从总的电流可求得相应的入射