光电子技术题库

1、选择题1.光通量的单位是（ B ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯2. 辐射通量e的单位是（:B）A 焦耳 (J)B 瓦特 (W)C 每球面度 （W/Sr）D坎德拉（cd）3.发光强度的单位是（ A ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯4.光照度的单位是（ D ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯激光器的构成一般由（ A ）组成A.激励能源、谐振腔和工作物质B.固体激光器、液体激光器和气体激光器C.半导体材料、金属半导体材料和PN结材料 D.电子、载流子和光子硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且 动态范围较大。适当偏置是 （D）A 恒流 B 自偏置

2、C 零伏偏置 D 反向偏置7.2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以Si02为材料的主要是由于（A）A.传输损耗低B.可实现任何光传输C.不出现瑞利散射D.A.传输损耗低下列哪个不属于激光调制器的是（ D ）A.电光调制器B.A.电光调制器B.声光调制器电光晶体的非线性电光效应主要与（A.内加电场B.激光波长激光调制按其调制的性质有（ C ）A.连续调制B.脉冲调制不属于光电探测器的是（D ）A.光电导探测器B.光伏探测器CCD 摄像器件的信息是靠（BC.磁光调制器D.压光调制器C ）有关C.晶体性质D.晶体折射率变化量C.相位调制D.光伏调制C.光磁电探测器D.热电探测元

3、件）存储A.载流子B.电荷C.电子D.声子13.LCD 显示器，可以分为（ ABCD ）A.载流子B.电荷C.电子D.声子13.LCD 显示器，可以分为（ ABCD ）A. TN 型B. STN 型C. TFT 型D. DSTN 型14掺杂型探测器是由（D ）之间的电子-空穴对符合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。A.禁带B.分子C.粒子15.激光具有的优点为相干性好、亮度咼及（B ）A 色性好 B 单色性好 C 吸收性强D 吸收性弱D.能带16.红外辐射的波长为（ D ）.A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nmD 77

4、0-1000 nm17.可见光的波长范围为( C ).A 200 300nmB 300 380nm C 380 780nmD 780 1500nm一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面 的照度为301x，该灯的光通量为(A ).A .848lx B .212lxC .424lx D .106lx下列不属于气体放电光源的是( D ).A .汞灯B .氙灯C .铊灯D .卤钨灯LCD 是(A )A.液晶显示器B.光电二极管C.电荷耦合器件D.硅基液晶显示器21.25mm的视像管，靶面的有效高度约为10mm,若可分辨的最多电视行数为400，则相当 于(A )

5、线对/mm.A.16B.25C.20D.18光电转换定律中的光电流与 ( B ) .A温度成正比B光功率成正比C暗电流成正比D光子的能量成正比发生拉曼纳斯衍射必须满足的条件是( A )A超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短光束调制中，下面不属于外调制的是 ( C )A声光调制B电光波导调制C半导体光源调制 D电光强度调制激光具有的优点为相干性好、亮度高及 (B )A 多 色性好 B 单色性好 C 吸收性强 D 吸收性弱能发

6、生光电导效应的半导体是 ( C )A本征型和激子型B本征型和晶格型C本征型和杂质型 D本征型和自由载流子型电荷耦合器件分 ( A )A线阵CCD和面阵CCDB线阵CCD和点阵CCDC面阵CCD和体阵CCDD体阵CCD和点阵CCD电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和( C )A计算B显示C检测D输出光电探测器的性能参数不包括(D)A光谱特性 B光照特性 C光电特性 D P-I特性光敏电阻与其他半导体电器件相比不具有的特点是(B)A.光谱响应范围广B.阈值电流低C.工作电流大D.灵敏度高关于LD与LED下列叙述正确的是(C)A. LD 和 LED 都有阈值电流 B .LD 调制频率

7、远低于 LED C. LD 发光基于自发辐射 D .LED 可发出相干光32光敏电阻的光电特性由光电转换因子描述，在强辐射作用下(A )A. Y =0.5B.Y =1C. Y =1.5D. Y =233.硅光二极管主要适用于DA 紫外光及红外光谱区B 可见光及紫外光谱区 C 可见光区D 可见光及红外光谱区34硅光二极管主要适用于DA 紫外光及红外光谱区B 可见光及紫外光谱区 C 可见光区D 可见 光及红外光谱区光视效能K为最大值时的波长是（A ）A555nmB.666nmC777nmD.888nm对于P型半导体来说，以下说法正确的是（D）A 电子为多子 B 空穴为少子C 能带图中施主能级靠近于

8、导带底 D 能带图中受主能级靠近于价带顶下列光电器件，哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压（C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C雪崩光电二极管D光电三极管对于光敏电阻，下列说法不正确的是： （D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动在直接探测系统中， （B）A 探测器能响应光波的波动性质， 输出的电信号间接表征光波的振幅、频 率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来

9、说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD 内部可没有谐振腔 D LED 辐射光的波长决定于材料的禁带宽对于N型半导体来说，以下说法正确的是（A）A 费米能级靠近导带底 B 空穴为多子C 电子为少子 D 费米能级靠近靠近于价带顶依据光电器件伏安特性， 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管 B 光电三极管C 光电倍增管 D 光电池硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且 动态范围较大。适当偏置是 （ D）A 恒流 B 自偏置 C 零伏偏置 D 反向偏置有关热电探测器，下面的说法哪项是不正确的（C）A 光谱响应范围从紫

10、外到红外几乎都有相同的响应B 响应时间为毫秒级C 器件吸收光子的能量， 使其中的非传导电子变为传导电子D 各种波长的辐射对于器件的响应都有贡献为了提高测辐射热计的电压响应率，下列方法中不正确的是 （D）A 将辐射热计制冷 B 使灵敏面表面黑化C将辐射热计封装在一个真空的外壳里D采用较粗的信号导线光谱光视效率V（505nm）=0.40730,波长为505nm、1mW的辐射光，其光通量 为A 683lm B 0.683lm C 278.2 lm D 0.2782 lm（D）下列探测器的光电响应时间，由少数载流子的寿命决定： （A）A 线性光电导探测器 B 光电二极管C 光电倍增管 D 热电偶和热电

11、堆给光电探测器加合适的偏置电路，下列说法不正确的是 （A ）A 可以扩大探测器光谱响应范围 B 可以提高探测器灵敏度C 可以降低探测器噪声 D 可以提高探测器响应速度下列光源中哪一种光源，可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标 准光源： （C）A 氘灯 B 低压汞灯C 色温 2856K 的白炽灯 D 色温 500K 的黑体辐射器50. 克尔效应属于 （A）A 电光效应 B 磁光效应C 声光效应 D 以上都不是海水可以视为灰体。300K的海水与同温度的黑体比较（A）A 峰值辐射波长相同 B 发射率相同C 发射率随波长变化 D 都不能确定下列探测器最适合于作为光度量测量的探测器 （C）A 热

12、电偶 B 红外光电二极管C 2CR113 蓝硅光电池 D 杂质光电导探测器第一章填空以黑体作为标准光源，其他热辐射光源发射光的颜色如果与黑体在某一温度下的辐射光的 颜色相同，则黑体的这一温度称为该热辐射光源的色温。2低压钠灯的单色性较妊，常用作单色光源。3激光器一般是由工作物质、谐振腔和泵浦源组成的。气体激光器的工作物质是气体或金属蒸汽。半导体激光器亦称激光二极管。光纤激光器的工作物质主要是稀土参杂的光纤。切能产生光辐射的辐射源称为光源。单位时间内通过某截面的所有波长的总电磁辐射能又称辐射功率，单位W。9以辐射的形式发射、传播或接收的能量，单位为J。10按入眼的感觉强度进行度量的辐射能大小称为

13、光能。单位时间内通过某截面的所有光波长的光能成为光通量。12发光强度单位为坎德拉。光照度单位lx。热辐射光源是使发光物体升温到足够高而发光的光源。LD的发光光谱主要是由激光器的纵模决定。16半导体激光器的重要特点就是它具有直接调制的能力，从而使它在光通信中得到了广泛 的应用。三简答可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380780nm 400760nm频率： 385T790THz 400T750THz能量： 1.63.2eV发光二极管的优点？效率高、光色纯、能耗小、寿命长、可靠耐用、应用灵活、绿色环保。气体放电光源的特点？ 效率高、结构紧凑、寿命长、辐射光谱可选择半导体激光器特点

14、？ 体积小、重量轻、易调制、功效低、波长覆盖广、能量转换效率高。光体放点的发光机制？ 气体在电场作用下激励出电子和离子，成为导电体。离子向阴极、电子向阳极运 动 ，从电场中得到能量，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子离子， 也会使气体原子受激，内层电子跃迁到高能级。受激电子返回基态时，就辐射出 光子来。激光的特点？ 激光的高亮度、高方向性、高单色性和高度时间空间相干性是前述一般光源所望 尘莫及的，它为光电子技术提供了极好的光源。量子井LD的特性？阈值电流很低、谱线宽度窄，改善了频率Chirp、调制速率高、温度特性好超高亮度彩色LED的应用？LED显示屏、交通信号灯、景观照明、手机应用、

15、LED显示屏的背光源。激光测距的优点？（1）测距精度高（2）体积小、重量轻（3）分辨率高、抗干扰能力强激光雷达的优点？（1）激光高度的方向性，使光束发散角很小、分辨能力大大提高。（2）抗干扰能力强（3）体积小质量轻简要描述一下黑体光谱辐射出射度与波长和温度的关系？（1）对应任一温度单色辐射出射度随波长连续变化，且只有一个峰值，对应不 同温度的曲线不相交。（2）单色辐射出射度和辐射出射度均随温度升高而增大。（3）单色辐射出射度和峰值随温度升高而短波方向移动。 四；计算一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面 1.5m 的高处，用照度计测得 正下方地面的照度为301x，求出该灯的光通量。O=L*

16、4 n R2=30*4*3.14*1.5人2=848.231x第二章1、光辐射的调制使用数字或模拟信号改变光波波形的_幅度、频率或相位 的过程。2、光辐射的调制有机械调制、电光调制、声光调制、磁光调制。3、加载信号是在激光震荡过程中进行的，以调制信号改变激光震荡参数，从而改变激光器输出特性实现的调制叫内调制。4、外调制是激光形成以后，在光路中放置调制器用调制信号改变调制器的收 放性能，当激光用过调制器，是某参量受到调制。5、光束扫描技术包括机械扫描、电光扫描、电光数字式扫描、声光扫描。6、什么是光辐射的调制？有哪些调制的方法？它们有什么特点和应用？ 光辐射的调制是用数字或模拟信号改变光波波形的

17、幅度、频率或相位的过程。光辐射的调制方法有内调制和外调制。 内调制：直接调制技术具有简单、经济、容易实现等优点。但存在波长（频 率）的抖动。LD、LED 外调制：调制系统比较复杂、消光比高、插损较大、驱动电压较高、难以与 光源集成、偏振敏感、损耗大、而且造价也高。但谱线宽度窄。机械调制、电光 调制、声光调制、磁光调制7、说明利用法拉第电磁旋光效应进行磁光强度调制的原理。 磁场使晶体产生光各向异性，称为磁光效应。法拉第效应：光波通过磁光介质、平行于磁场方向传播时，线偏振光的偏振 面发生旋转的现象。电路磁场方向在YIG棒轴向，控制高频线圈电流，改变轴向信号磁场强度，就可控制光的振动面的旋转角，使通

18、过的光振幅随角的变化而变化，从而实现光 强调制。什么是内调制？ 加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制的信号改变激光振荡参数从而改变 激光器输出德行实现调制。什么是外调制？ 激光形成以后，在光路放置调制器，用调制信号改变调制器的物理性能，当激光 通过外调制器将使某参量受到调制。9.半导体光源编码的优点？（1）因为数字光信号在信道上传输，引进的噪声和失真，可采用间接中继器的 方法去掉，故抗干扰能力强。（2）对数字光纤通信系统的线性要求不高可充分利用光源的发光功率。（3）数字光通信设备便于和脉冲编码电话中断、脉冲编码彩电终端、计算机终 端相连接，从而组成即能传输电话，又能传输计算机数据的多媒体综

19、合通信系统 第三章一、填空1光探测器的物理效应主要是光热效应和光电效应。 光电效应分为 光电导效应 、 光伏效应 、 光电，发射效应。微光机电系统的特点，是功能系统的微型化、集成化、智能化。4光电池的基本特性有光照特性、伏安特性、光谱特性、频率特性、温度特性。光探测器是将光信号转变为电信号的关键器件。光电效应分为 光电导效应、光伏效应、光申】发射效应。光探测器的固有噪声主要有：热噪声、1/f噪声、温度噪声、产牛-复合噪声、散粒噪声。8光电三极管的基本特性有光照特性、伏安特性、温度特性、频率特性。9光热探测器有热敏电阻和热释电探测器。10.光电探测器有光电导器件、结型光电器件、光电发射器件二、简

20、答1、什么是光电器件的光谱特性？答：光电器件对功率相同而波长不同的入射光的响应不同，即产牛的光电流不同。光电流或 输出电压与入射光波长的关系称为光谱特性。2、何谓“白噪声”？何谓“1/f噪声”？要降低电阻的热噪声应采取什么措施？答：功率谱大小与频率无关的噪声，称白噪声。功率谱与f成反比，称1/f噪声。措施： 1.尽量选择通带宽度小的电阻2.尽量选择电阻值小的电阻3.降低电阻周围环境的 温度3、应怎样理解热释电效应？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？答：热电晶体的自发极化矢量随温度变化，从而使入射光可引起电容器电容改变的现象成为 热释电效应。由于热释电信号正比于器件的温升随时间的变化率，因此它

21、只能探测调制辐射。4、光探测器的光热效应是什么？答：当光照射到理想的黑色吸收体上时，黑体将吸收所有波长的全部光能量，并转换为为热能，称为光热效应。5、什么是光电导效应？答：当半导体材料受光照时，由于对光子的吸收引起载流子浓度的变化，因而导致材料的电导率发牛变化，这种现象称为光电导效应。6、什么是光电发射效应？答：某些金属或半导体受到光照时，若入射的光子能量足够大，则它与物质中的电子相互 作用，致使电子逸出电子表面，这种现象称为光电发射效应。7、光探测器的性能参数有哪些？答：光电特性和光照特性、光谱特性、等效噪声功率和探测率、响应时间与频率特性。8、光敏电阻的主要特性有哪些？答：光电特性、光谱特

22、性、频率特性、伏安特性、温度特性、前历效应、噪声9、光敏电阻与其他半导体光器件相比，有哪些特点？答：光谱响应范围宽；工作电流大；所测光强范围宽；灵敏度高；偏置电压低，无极性之分10、热电探测器与光电探测器相比较，在原理上有何区别？答：光电探测器的工作原理是将光辐射的作用视为所含光子与物质内部电子的直接作用，而 热电探测器是在光辐射作用下，首先使接收物质升温，由于温度的变化而造成接受物质的电 学特性变化。光电探测器响应较快，噪声小；而热电探测器的光谱响应与波长无关，可以在 室温下工作。11、为什么结型光电器件在正向偏置时没有明显的光电效应？结型光电器件必须工作在哪 种偏置状态?答：因为p-n结在

23、外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在增加，所以有 光照时，光电效应不明显。p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产生，这是 因为 p-n 结在反偏电压下产生的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光生电流就会明显增 加。12、什么是光电效应和光热效应？答：当光电器件上的电压一定时，光电流与入射于光电器件上的光通量的关系I=F()称 为光电特性，光电流与光电器件上光照度的关系 I=F(L) 称为光照特性。第四章4.1 简述 PbO 视像管的基本结构和工作过程。答：慕本结构为光电耙和电子枪*基木功能：光电变换、光电信号存餚、 扫描输出。（1）光电靶的侧为光敏层由二层很薄的半导

24、体tJ料组成匸PbO靶具PIN光电:极管的结构口可U完成内光电效应（2）工作时，光电二极管结构处于反向偏压状态口图像使得光电耙上各 点照度不冋、在光电二极管内产主不同数迂的电子 空穴对。在反 向电场的作用下到达靶的两侧，便得耙打捋而上的电位丹向，形成 与图像明暗对应的正点位图像，这就足图像的存储。（3）图像信乃的知描输山右电子枪发射担描电了束*完成.像索（比电 二扱管结构的光电流由P到儿 流过负裁，产生负扱性图像电压 信号信号阅读人同吋拥描电子束便P层后描而降壬阴极电位 閹 像信号擦出人光学图像投射到光电阴极上，产生相应的光电子发射，在加速电场和聚焦线圈所产生的 磁场 共同作用下打到靶上，在靶

25、的扫描面形成与图像对应的电位分布最后，通过电子束扫 描把电位图像读出，形成视频信号，4.2摄像器件的参量一一极限分辨率、调制传递函数和惰性是如何定义的？分辨率表示能够分辨图像中明暗细节的能力。极限分辨率和调制传递函数（MTF） 极限分辨率：人眼能分辨的最细条数。用在图像（光栅）范围内所能分辨的等宽度黑白 线条数表示。也用线对/mm表示。MTF：能客观地表示器件对不同空间频率目标的传递能力。A调制度皿maxminA）调制传递函数A调制度皿maxminA）调制传递函数MTF: MTF100%M.惰性：指输出信号的变化相对于光照度的变化有一定的滞后。原因：靶面光电导张弛过程和 电容电荷释放惰性。4.

26、3以双列两相表面沟道CCD为例，简述CCD电荷产生、存储、转移、输出的基本原理。以表面沟道CCD为例，简述CCD电荷存储、转移、输出的基本原理。CCD的输出信号有什么特点？答：构成CCD的基本单元是MOS（金属-氧化物-半导体）电容器。正如其它电容器一样，MOS 电容器能够存储电荷。如果MOS结构中的半导体是P型硅，当在金属电极（称为栅）上加一 个正的阶梯电压时（衬底接地），Si-Si02界面处的电势（称为表面势或界面势）发生相应 变化，附近的P型硅中多数载流子一一空穴被排斥，形成所谓耗尽层，如果栅电压VG超过 MOS晶体管的开启电压，则在Si-SiO2界面处形成深度耗尽状态，由于电子在那里的

27、势能较 低，我们可以形象化地说：半导体表面形成了电子的势阱，可以用来存储电子。当表面存在势阱时，如果有信号电子（电荷）来到势阱及其邻近，它们便可以聚集在表面。随着电子来 到势阱中，表面势将降低，耗尽层将减薄，我们把这个过程描述为电子逐渐填充势阱。势阱 中能够容纳多少个电子，取决于势阱的“深浅”，即表面势的大小，而表面势又随栅电压变 化，栅电压越大，势阱越深。如果没有外来的信号电荷。耗尽层及其邻近区域在一定温度下 产生的电子将逐渐填满势阱，这种热产生的少数载流子电流叫作暗电流，以有别于光照下产 生的载流子。因此，电荷耦合器件必须工作在瞬态和深度耗尽状态，才能存储电荷。以典型的三相CCD为例说明C

28、CD电荷转移的基本原理。三相CCD是由每三个栅为一组的间隔 紧密的MOS结构组成的阵列。每相隔两个栅的栅电极连接到同一驱动信号上，亦称时钟脉冲。 三相时钟脉冲的波形如下图所示。在tl时刻，1高电位，2、3低电位。此时1电 极下的表面势最大，势阱最深。假设此时已有信号电荷（电子）注入，贝y电荷就被存储在 1电极下的势阱中。t2时刻，1、2为高电位，3为低电位，则1、2下的两个势 阱的空阱深度相同，但因1下面存储有电荷，贝1势阱的实际深度比2电极下面的势 阱浅，1下面的电荷将向2下转移，直到两个势阱中具有同样多的电荷。t3时刻，2 仍为高电位，3 仍为低电位，而1由高到低转变。此时1下的势阱逐渐变

29、浅，使1 下的剩余电荷继续向2下的势阱中转移。t4时刻，2为高电位，1、3为低电位， 2下面的势阱最深，信号电荷都被转移到2下面的势阱中，这与t1时刻的情况相似，但电 荷包向右移动了一个电极的位置。当经过一个时钟周期T后，电荷包将向右转移三个电极位置，即一个栅周期（也称一位）。因此，时钟的周期变化，就可使CCD中的电荷包在电极下 被转移到输出端，其工作过程从效果上看类似于数字电路中的移位寄存器。A ttA tttt1 AA电荷输出结构有多种形式，如“电流输出”结构、“浮置扩散输出”结构及“浮置栅输 出”结构。其中“浮置扩散输出”结构应用最广泛,。输出结构包括输出栅0G、浮置扩散区 FD、复位栅

30、R、复位漏RD以及输出场效应管T等。所谓“浮置扩散”是指在P型硅衬底表 面用V族杂质扩散形成小块的n+区域，当扩散区不被偏置，即处于浮置状态工作时，称作浮置扩散区”。电荷包的输出过程如下：VOG为一定值的正电压，在0G电极下形成耗尽层，使3与FD之 间建立导电沟道。在3为高电位期间，电荷包存储在3电极下面。随后复位栅R加正复 位脉冲R,使FD区与RD区沟通，因VRD为正十几伏的直流偏置电压，则FD区的电荷被 RD区抽走。复位正脉冲过去后FD区与RD区呈夹断状态，FD区具有一定的浮置电位。之后， 3转变为低电位，3下面的电荷包通过0G下的沟道转移到FD区。此时FD区（即A点） 的电位变化量为：A

31、V = QfdAC式中，QFD是信号电荷包的大小，C是与FD区有关的总电容（包括输出管T的输入电容、分 布电容等）。U：1t2t3U：1t2t3t5CCD输出信号的特点是：信号电压是在浮置电平基础上的负电压；每个电荷包的输出占有一 定的时间长度T。在输出信号中叠加有复位期间的高电平脉冲。据此特点，对CCD的输出 信号进行处理时，较多地采用了取样技术，以去除浮置电平、复位高脉冲及抑制噪声。4.4 CCD驱动脉冲工作频率的上、下限受哪些条件限制，应该如何估算？因CXD工作在养犍志，竝工作靈序有下喂，屉夕子寿外 务J转移所灣时呵站时钟周期CCP) j&T,对于三 丄一丄,丄353r. g CCD电极喲一走隹康，电卷转移鬻奠一走对冋，如之 2D存应界面悬，故工作频率疽上限，对于諭苗：晶转 槽所需时赳J 附4+周期fCPJyfrT,对孑三相CCD驚 磯：T 1 TOC o 1-5 h z r, = 105，则乙 0.24kQ，认为光电池处于短路工作状态。 fin输出电压U I -R R -S讪o sc ffo式中，S为光电池的灵敏度，0为辐照度，由（1）式可得o HYPERLINK l bookmark112 o Curre