光电测试考试复习

题型填充题15名词解释20简答题50分析题151望远镜，显微镜，投影系统的原理及元器件作用显微光学系统组成物镜、目镜、照明系统现代光学系统摄像器件（如CCD等）获取物镜所成的像（光敏面放在物镜的像平面上）省略目镜望远光学系统物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合入射的平行光束仍保持平行出射投影光学系统光路原理2产生激光的必要条件有哪些，并说明激光束的特性。产生激光的必要条件实现粒子数反转激光主要有四大特性激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性3光谱光视效率，亮度守恒定律，空气湍流效应光谱的光视效率人眼对各种波长光的相对灵敏度亮度守恒定律光在同一介质中传播时，若传输过程中无能量损失，则光能传输的任意表面亮度相等，及亮度守恒。空气湍流效应通常认为大气是一种均匀混合的单一气态流体，七运动形式分为层流和湍流。湍流是一种无规则的漩涡流动，质点运动轨迹十分复杂，空间每一点运动速度呈随机变化。这种湍流状态使光辐射在传播过程中随机的改变其光波参量，出现在光束截面内的光强闪烁，光束弯曲和漂移，光束弥散畸变以及相干性退化等现象，这些统称为大气湍流效应。4解释发光二极管的发光机理，其主要特点是什么发光机理由于高能电子与空穴复合将释放出一定的能量，即场致激发使载流子由低能级跃迁到高能级，而高能级的电子不稳定，总要回到稳定的低能级，这样当电子从高能级回到低能极时放出光子，及半导体发光。主要特点（1）其发光亮度与正向电流之间的（2）响应速度极快（3）正向电压很低，容易与集成电路匹配使用，耗电少。（4）体积小，重量轻，抗冲击，耐振动，寿命长，单色性好5缺陷发光效率低5说明自发辐射，自发吸收，受激辐射之间的不同光的吸收是指原子在光照的下，会吸收光子的能量由低能态跃迁到高能态的现象。粒子自发地从高能级跃迁到低能级,同时发出一个光子,这一过程叫做自发辐射若处在高能级的粒子,在一个能量等于两能级之差E2E1的光子作用下,从高能级跃迁到低能级并发射一个光子,这一过程称为受激辐射与自发辐射不同,辐射一定要在外来光作用下发生并发射一个与外来光子完全相同的光子受激辐射光是相干光受激辐射光加上原来的外来光,使光在传播方向上光强得到放大6光电器件的性能参数主要有哪些并做简要说明参数1光电器件的探测灵敏度2，响应时间和频率相应，（3）噪声等效功率4，探测度D与比探测度D5，量子效率见书437解释噪声等效功率和探测度的含义，并说明二者之间的关联。噪声等效功率又称最小可测功率，定义为光电器件输出的信号电压的有效值等于噪声方均根电压值时的入射光功率。探测度是器件在单位输入光功率下输出的信号信噪比。关联NEP1/D8内光电效应有哪些，其原理分别是什么光电导效应，光生伏特效应光电导效应光照变化引起半导体材料电导变化的现象称为光电导效应。光生伏特效应又称光伏效应，是指光照固体，尤其是半导体时，使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。9何为外光电效应，何为内光电效应，分别解释其原理及利用各自原理的主要器件。外光电效应若入射光的光子能量HV足够大，它和金属或半导体材料中的电子相互作用的结果使电子从物质表面逸出，在空间电厂的作用下会形成电流，这种现象称为外光电效应。主要器件光电管，光电倍增管内光电效应当光照射到半导体时，晶格原子或杂质原子的束缚态电子，吸收光子能量并被激发为传导态自由电子，引起材料的载流子浓度增加，因而导致材料的电导率增大。与外光电效应不同是光子激发产生的载流子仍保留在材料内部。主要器件雪崩光电管，光电二极管，光电池，光敏电阻10试解释光生伏特效应。主要的光伏器件有哪些试以一种器件为例说明其工作原理。光生伏特效应又称光伏效应，是指光照固体，尤其是半导体时，使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。器件光电池，光敏二极管，PIN光敏二极管，雪崩光敏二极管，光敏晶体管，光电位置器件。光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。光敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于01微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。11热电探测器件有哪些，试简要说明各自特点温差电偶（热电偶传感器在温度测量中应用极为广泛，因为它结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传），热敏电阻（由电阻温度系数大的导体或半导体材料制成的电阻元件，也称为测辐射热计），热释电探测器（热释电探测器是一种利用热释电效应制成的新型热探测器。广泛应用于热辐射和从可见光到红外波段激光的探测，而且在亚毫米波段更受重视），测辐射热计测辐射热计是基于材料吸收入射辐射，温度发生变化而使其电阻值发生变化，引起负载两端电压变化从而输出电信号的器件）12光调制的概念、目的及其分类。光调制通过改变光波的振幅，强度，相位，频率或偏振等参数，使传播的光波携带信息的过程。目的对所需处理的信号或被传输的信息做某种形式的变换，使之便于传输，处理，和检测。分类按调制的位置是在光源内发生还是在光源外进行分为内调制和外调制。按调制元件应用的物理效应分为电光调制、声光调制、磁光调制；按调制光波的参量可分为振幅调制、频率调制、相位调制等。按调制的形式分模拟调制、数字调制和脉冲调制13光电器件与运算放大器的连接要点。零偏压电路只适合微弱光信号的检测，不适合较强辐射的探测若要获得高速响应的光电信息变换，尽量采用光生伏特器件的反向偏置电路14弱光信号检测方法有哪些（锁相放大器、取样积分器（P141）、光子计数器145），其各自原理及特点分别为锁相放大器由三个部分组成新号通道，参考通道和相敏检波。信号通道对混有噪声的初始信号进行选频放大，对噪声作初步的窄带滤波；参考通道通过锁相和移相提供一个与被测信号同频同相的参考电压；相敏检波由混频乘法器和低通滤波器组成，输入信号和参考信号在相敏检波器中混频，得到一个与频差有关的输出信号，特点1,要求对入射光束进行斩波和光源调制，适用于调幅信号的检测；2，是极窄带高增益放大器，增益可高达1011；3，是交流信号直流信号变换器。相敏输出正比于输入信号的幅度和它与参考电压的相位差4，可补偿光检测中的背景辐射噪声和前置放大器的固有噪声，信噪比改善；5，斩光器的旋转速度应该恒速。15对相干检测和非相干检测进行比较若光信息为光强，即被测信号加载到光载波的强度之中，不论光源是相干光源还是非相干光源直接检测光电系统也是一种非相干检测；若光信息加载于相干光源载波的振幅、频率或相位变化之中为相干检测系统；若光源是非相干光，使光信息加载于相干光源载波的振幅、频率或相位变化之中为非相干检测系统16随时间变化的光电信号变换与检测方法有哪些幅值法、频率法、时间法和相