2025 年大学光电信息科学与工程（光电检测）试题及答案

2025年大学光电信息科学与工程（光电检测）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填入括号内）1.以下哪种探测器对红外光具有较高的灵敏度？（）A.光电倍增管B.雪崩光电二极管C.热释电探测器D.光敏电阻2.光电器件的响应时间主要取决于（）。A.材料的禁带宽度B.光生载流子的寿命C.器件的结构D.入射光的强度3.在光电检测系统中，为了提高检测精度，通常需要对信号进行（）。A.放大B.滤波C.调制D.以上都是4.以下哪种光学滤波器可以用于消除杂散光？（）A.干涉滤波器B.吸收滤波器C.衍射滤波器D.偏振滤波器5.光电检测系统的噪声主要包括（）。A.热噪声B.散粒噪声C.产生-复合噪声D.以上都是6.为了提高光电探测器的量子效率，通常需要（）。A.增加探测器的面积B.优化探测器的材料和结构C.提高入射光的强度D.降低探测器的温度7.在光电检测中，常用的信号调制方式有（）。A.幅度调制B.频率调制C.相位调制D.以上都是8.以下哪种光电探测器适用于高速光通信？（）A.PIN光电二极管B.APDC.肖特基二极管D.发光二极管9.光电检测系统的动态范围是指（）。A.能够检测的最小信号与最大信号之比B.能够检测的信号频率范围C.能够检测的信号强度范围D.能够检测的信号波长范围10.在光学测量中，常用的干涉仪有（）。A.迈克尔逊干涉仪B.马赫-曾德尔干涉仪C.法布里-珀罗干涉仪D.以上都是二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填入括号内，少选、多选均不得分）1.以下哪些是光电检测系统中的光源类型？（）A.激光光源B.发光二极管C.白炽灯D.荧光灯2.光电器件的性能参数包括（）。A.响应度B.量子效率C.响应时间D.暗电流3.在光电检测中，常用的信号处理方法有（）。A.放大B.滤波C.解调D.编码4.以下哪些光学元件可以用于光束整形？（）A.透镜B.棱镜C.反射镜D.衍射光栅5.光电检测系统的应用领域包括（）。A.光通信B.激光加工C.生物医学检测D.环境监测三、判断题（总共10题，每题2分，判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”）1.光电检测系统只能检测可见光信号。（）2.光电器件的响应度与入射光的波长无关。（）3.在光电检测中，信号调制的目的是为了提高检测精度。（）4.光学滤波器可以完全消除杂散光。（）5.光电探测器的暗电流越小，性能越好。（）6.光电检测系统的动态范围只与探测器的性能有关。（）7.常用的光电探测器都具有线性响应特性。（）8.激光光源具有高亮度、高方向性和单色性好等优点。（）9.光学测量中，干涉仪只能用于测量长度。（）10.光电检测技术在现代科技中有着广泛的应用。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述光电检测系统的基本组成部分及其功能。2.说明光电器件的响应度和量子效率的定义，并解释它们之间的关系。3.请阐述在光电检测中，如何提高系统的信噪比。五、综合题（总共2题，每题15分，请结合所学知识，综合分析并解答下列问题）1.设计一个基于光电检测的微弱光信号检测系统，要求简述系统的工作原理、主要组成部分以及各部分的作用。2.在一个光电检测实验中，使用某光电探测器对一正弦调制光信号进行检测，已知探测器的响应度为0.5A/W，入射光功率为10μW，调制频率为1kHz，信号幅度为50%。若系统的噪声等效功率为10^-12W，求该系统的输出信号幅度和信噪比。答案：一、选择题1.C2.B3.D4.A5.D6.B7.D8.B9.A10.D二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABC4.ABC5.ABCD三、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.×7.×8.√9.×10.√四、简答题1.光电检测系统基本组成：光源提供光信号，光学系统传输和处理光信号，光电器件将光信号转换为电信号，信号处理电路对电信号放大、滤波等，显示记录装置输出检测结果。功能分别为产生、传输、转换、处理和输出光信号相关信息。2.响应度定义为光电器件输出电流或电压与入射光功率之比，反映对光信号的转换能力。量子效率是产生的光生载流子数与入射光子数之比。关系：响应度与量子效率成正比，量子效率越高，响应度越大。3.提高信噪比方法：选用低噪声光电器件；优化光学系统减少杂散光；采用合适信号处理电路如低噪声放大器、滤波器；对信号进行调制解调，提高检测精度；降低系统工作温度减少热噪声。五、综合题1.工作原理：微弱光信号经光学系统聚焦耦合到光电探测器，探测器将光信号转换为电信号，经放大、滤波等处理后，由显示记录装置输出检测结果。主要组成部分及作用：光源产生微弱光信号；光学系统收集并聚焦光信号；光电探测器转换光信号为电信号；信号处理电路放大、滤波等处理电信号；显示记录装置显示和记录检测结果。2.入射光功率P=10μW，响应度R=0.5A/W，则输出信号电流幅度I=RP×50%=0.5×10×10^-6×0.5=2.5×10^-