1、光電技術自測題一 填空1在光輻射能的測量中，建立了兩套參量和單位。一套參量是 ，適用于整個電磁波譜；另一套參量是 ，適用于可見光波段。2發光強度的單位是 ，光通量的單位是 ，光照度的單位是 。3本征吸收的長波限表達式為 。非本征吸收有 、 、 、 、 等。半導體對光的吸收主要是 。4半導體的光電效應主要有 、 、 。5 PN結外加正偏電壓時，耗盡區變 ，結電容變 ；PN結外加反偏電壓時，耗盡區變 ，結電容變 。6光子探測器輸出光電流為，其中M指 ，指 。7光電探測器噪聲主要有 、 、 、 、 。8光電探測器的積分靈敏度與采用的光源有關。通常測試光子探測器的積分靈敏度，輻射源采用 ；測試熱探測器

2、的積分靈敏度，輻射源采用 。9激光器的基本組成包括三部分，分別為 、 、 。10可見光波長范圍 。紫外光波長范圍 。紅外光波長范圍 。11光電倍增管是一種真空光電器件，它主要由 、 、 、 和組成。二 單項選擇1 克爾效應屬于 （ ）A 電光效應 B 磁光效應C 聲光效應 D 以上都不是2 海水可以視為灰體，300K的海水與同溫度的黑體比較 （ ）A 峰值輻射波長相同 B 發射率相同C 發射率隨波長變化 D 都不能確定3 下列探測器最適合于作為光度量測量的探測器 （ ）A 熱電偶 B 紅外光電二極管C 2CR113藍硅光電池 D 雜質光電導探測器4 硅光二極管在適當偏置時，其光電流與入射輻射通

3、量有良好的線性關系，且動態范圍較大。適當偏置是 （ ）A 恒流 B 自偏置 C 零伏偏置 D 反向偏置5 為了描述顯示器的每個局部面元在各個方向的輻射能力，最適合的輻射度量是（ ）A 輻射照度 B 輻射亮度C 輻射出度 D 輻射強度6 為了探測寬度為0.5us、重復頻率為200kHz的激光脈沖信號，若要準確保證脈沖形狀，檢測電路帶寬至少應該大于 （ ）A 2MHz B 20MHz C 200MHz D 150MHz7. 為了提高測輻射熱計的電壓響應率，下列方法中不正確的是 （ ）A 將輻射熱計制冷 B 使靈敏面表面黑化C 將輻射熱計封裝在一個真空的外殼里 D 采用較粗的信號導線8. 光譜光視效

4、率V(505nm)=0.40730，波長為505nm、1mW的輻射光，其光通量為（ ）A 683lm B 0.683lm C 278.2 lm D 0.2782 lm 9直接探測系統中：（ ）A探測器能響應光波的波動性質，輸出的電信號間接表征光波的振幅、頻率、相位B探測器只響應入射至其上的平均光功率C具有空間濾波能力D具有光譜濾波能力10 下列探測器的光電響應時間，由少數載流子的壽命決定： （ ）A 線性光電導探測器 B 光電二極管C 光電倍增管 D 熱電偶和熱電堆11 下列光電器件, 哪種器件正常工作時需加100-200V的高反壓 （ ）A Si光電二極管 B PIN光電二極管 C 雪崩光電

5、二極管 D 光電三極管12 有關半導體對光的吸收,下列說法正確的是 （ ）A 半導體對光的吸收主要是非本征吸收B 本征半導體和雜質半導體內部都可能發生本征吸收C 產生本征吸收的條件是入射光子的波長要大于波長閾值D 產生本征吸收的條件是入射光子的頻率要小于頻率閾值13. 在常溫下，熱探測器的 D*108-109cm·Hz1/2/W ，而 D* 的極限值可達到1.8×1010cm·Hz1/2/W。實際熱探測器的D*低于極限值的主要原因是下列因素難以忽略( )A熱輻射 B 熱傳導和熱對流 C 熱傳導和熱輻射 D 以上都不是14 表中列出了幾種國外硅APD的特性參數。根據

6、表中數據，要探測830nm的弱光信號，最為合適的器件是 （ ）A C30817E B C30916EC C30902E D C30902S15 在相干探測系統中，下列說法不正確的是 （ ）A 探測器能響應光波的波動性質, 輸出的電信號間接表征光波的振幅、頻率和相位B 探測器只響應入射其上的平均光功率C 具有空間濾波能力D 具有光譜濾波能力16 給光電探測器加合適的偏置電路，下列說法不正確的是 ( )A 可以擴大探測器光譜響應范圍 B 可以提高探測器靈敏度C 可以降低探測器噪聲 D 可以提高探測器響應速度17 下列光源中哪一種光源，可作為光電探測器在可見光區的積分靈敏度測量標準光源： （ ）A

7、氘燈 B 低壓汞燈 C 色溫2856K的白熾燈 D 色溫500K的黑體輻射器18對于P型半導體來說，以下說法正確的是（ ）A 電子是多子 B 空穴是少子C能帶圖中施主能級靠近導帶底 D能帶圖中受主能級位于價帶頂19若要檢測10-7s的光信號，最合適的光電探測器是（ ）A PIN型光電二極管 B 3DU型光電三極管C PN結型光電二極管 D 2CR11型光電池20對于光敏電阻，下列說法不正確的是（ ）A弱光照下，光電流與光照度有良好的線性關系B光敏面做成蛇形，有利于提高靈敏度C光敏電阻具有前歷效應D光敏電阻光譜特性的峰值波長，低溫時向短波方向移動21負電子親和勢陰極和正電子親和勢陰極相比有重要差

8、別，其參與發射的電子是（ ）A 不是冷電子而是熱電子 B不是熱電子而是冷電子C 既是冷電子又是熱電子 D 既不是冷電子也不是熱電子22光電跟蹤制導系統中為了實現對飛行目標的紅外（中紅外）和紫外探測輻射進行探測，最為合適的探測器是（ ）A PMT和PC B PC和PMT C 熱探測器和Si-PD D Si-PD和熱探測器23對于激光二極管和發光二極管來說，下列說法正確的是（ ）A 激光二極管只能連續發光 B 發光二極管的單色性比激光二極管的單色性要好C激光二極管內部沒有諧振腔D發光二極管輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度24對于N型半導體來說，下列說法正確的是（ ）A費米能級靠近導帶底B空穴為多子

9、C電子為少子 D費米能級靠近于價帶頂25根據光電器件伏安特性，下列哪些器件不能視為恒流源（ ）A光電二極管 B光電三極管 C光電倍增管 D光電池26硅光電二極管適當偏置時，其光電流與入射光通量有良好的線性關系，且動態范圍較大，適當偏置是指（ ）A恒流 B自偏置 C零伏偏置 D反向偏置27光敏電阻的暗電導為2S（西門子），在200Lx的光照下亮暗電導之比為100：1，則光電導為（ ）A 198S B 202S C 200S D 2S28有關熱探測器，下列說法不正確的是（ ）A光譜響應范圍從紅外到紫外有著相同的響應B響應時間為mS量級C器件吸收光子能量，使其中的非傳導電子變為傳導電子D各種不同波長

10、的輻射對于器件的響應都有貢獻29 CCD 攝像器件的信息是靠（ ）存儲。A 載流子 B 電荷 C 電子 D 光子30利用光熱效應制作的器件有（ ）A 光電導探測器 B 光伏探測器 C 光磁電探測器 D 熱電探測元件三 簡答題1 解釋名詞：載流子、本征激發2 畫圖表示放大器的EnIn噪聲模型。光電倍增管檢測電路估算噪聲時，為什么可以不考慮后接放大器的噪聲模型參量En和In的影響？3以三相CCD為例，說明電荷包轉移過程中勢阱深度的調節和勢阱的耦合是如何實現的？4為什么光電二極管加正向電壓時表現不出明顯的光電效應？5說明叫做 NEA？為什么 NEA 材料制成的光電陰極靈敏度極高？6在理想情況下，只考

11、慮信號光功率引起的散粒噪聲，非相干探測和相干探測系統的信噪比分別為： 為什么說相干探測系統信噪比遠高于非相干探測信噪比？7分別指明可見光譜區和中紅外光譜區的范圍。8分別畫出本征半導體和 N 型半導體的能帶圖，并簡要解釋施主能級的形成。9用光敏電阻測量時，不宜用強光照射，為什么？10同溫度的黑體和灰體，它們的光譜輻射特性有何相同和相異？11解釋雜質光電導探測器：a 常用于中遠紅外探測；b 通常必須在低溫條件下工作？12微通道板像增強器與級聯式像增強器相比，具有哪些特點？為什么說微通道板像增強器具有自動防強光的優點？13在 PMT 的高壓供電電路中，第一個倍增極和陽極的電壓要比中間幾極的電壓高，為

12、什么？14在光學上對光輻射的度量建立哪兩套單位？它們分別適用于什么波譜范圍？15熱探測器與光子探測器的工作原理、光譜響應分別有什么不同？16探測器的比探測率和哪些因素有關？一個探測器的靈敏度很高，是不是它的比探測率就一定很高？17為什么光電探測器使用時要加偏置電路？畫圖說明光伏探測器的反向偏置電路。18用金屬材料和半導體材料做成的測輻射熱計的電阻-溫度系數有什么區別？舉例說明它們的應用場合。19什么是光電探測器的靈敏度？為什么測量光譜靈敏度的系統一般需要單色儀？20光學調制主要有哪兩個作用？舉例說明。21試敘述半導體發光二極管和半導體激光器在結構上的差異，以及各自特性上的差異。四 分析計算題1

13、下表中列出了幾種國外硅APD的特性參數。根據表中參數：（1）計算C30916E的D*值；（2）說明工作電壓為什么要達到幾百伏？如果低于或者超過工作電壓，將會出現什么情況？雪崩光電二極管是利用 PN 結在高反向電壓下產生的雪崩效應來工作的。當外加電壓較低時，器件沒有電流倍增現象；當偏壓增加到接近但略低于擊穿電壓 UB時，器件有很大的倍增；當偏壓繼續增加超過 UB以后，暗電流的雪崩電流急劇上升導致器件會發生擊穿，因而器件輸出很大的噪聲電流。2利用壓頻變換器可以產生調頻光信號，如下圖所示，圖（a）為電路原理圖，圖（b）為V/F的頻率-電壓特性曲線。若輸入,求：（1）調頻信號的調制指數mf；（2）調頻

14、信號的帶寬。3如圖所示為相干探測的原理示意圖。相干探測是指信號光和參考光在滿足波前匹配條件下在光電探測器上進行光學混頻。探測系統中以光電二極管為探測器。(1)指出波前匹配條件包括哪些條件？(2)設參考光的輻通量為r，寫出探測系統散粒噪聲的表達式，并指出主要的散粒噪聲源。(3)證明：只考慮散粒噪聲，其相干探測的信噪比SNRh為式中，s為信號光的輻通量，為量子效率，f為探測器的帶寬，hv為入射光子能量。答：波前匹配條件：在光混頻器上要求信號光與本振光的偏振方向一致；必須保持信號光和本振光在空間上的角準直。散粒噪聲的表達式：由于 r>>s，可只考慮本振光對散粒噪聲的貢獻。于是，探測中散粒噪聲的均方功率為本振光對散粒噪