光電子技術及應用（第2版）章節習題及自測題參考答案第一章習題參考答案一、單選題1.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9.A10.A填空題11.500，30012.無線電波，.紅外光，可見光和紫外光，X射線，γ射線13.0.77---1000μm，近紅外，中紅外和遠紅外14.泵浦源，諧振腔和激活介質15.頻率，相位，振幅及傳播方向16.受激輻射，實現粒子數反轉，諧振腔；方向性好，相干性好，亮度高17.935μm18.919.20.三、計算題21.解：（1）根據距離平方反比定律，太陽的輻射強度為。得到太陽的總功率為（2）太陽的輻射亮度為太陽的輻射出射度為太陽的溫度為22.解：，，由：23.解：設相干時間為，則相干長度為光束與相干時間的乘積，即根據相干時間和譜線寬度的關系又因為，，由以上各關系及數據可以得到如下形式：單色性=24.證明：若t=0時刻，單位體積中E2能級的粒子數為n20，則單位體積中在t→t+dt時間內因自發輻射而減少的E2能級的粒子數為：故這部分粒子的壽命為t，因此E2能級粒子的平均壽命為25.解：設兩腔鏡和的曲率半徑分別為和，工作物質長，折射率根據穩定條件判據：（1）其中（2）由（1）解出由（2）得所以得到：第二章習題參考答案一、選擇題1.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A10.B是非題911.√12.×13.×14.×15.√16.√填空題17.大氣氣體分子及氣溶膠的吸收和散射；空氣折射率不均勻；晶體介質的介電系數與晶體中的電荷分布有關，當晶體被施加電壓后，將引起束縛電荷的重新分布，并導致離子晶格的微小形變，從而引起介電系數的變化，并最終導致晶體折射率變化的現象。18.法拉第旋轉19.2四、簡答題20.答：從理論上講，光纖的弱導特性是光纖與微波圓波導之間的重要差別之一。實際使用的光纖，特別是單模光纖，其摻雜濃度都很小，使纖芯和包層只有很小的折射率差。所以弱導的基本含義是指很小的折射率差就能構成良好的光纖波導結構，而且為制造提供了很大的方便。21.答：當光波的兩個垂直分量Ex，Ey的光程差為半個波長（相應的相位差為）時所需要加的電壓，稱為半波電壓。縱向半波電壓主要由光波長、O光折射率和電光系數共同決定。五、計算題22.解：由KDP縱向半波電壓的公式，其中，有23.解：由公式、和計算，即可得到光的旋轉角度24.證明：由：由：得將帶入得第三章習題參考答案一、選擇題1.ABCD2.ABC3.CD4.D5.B6.B7.C8.ABCD9.ABCD10.A是非題11.√12.√13.×14.√15.√16.√17.√18.√19.√20.×三、填空題21.加載信號是在激光振蕩過程中進行的，以調制信號改變激光器的振蕩參數，從而改變激光器輸出特性以實現調制。22.角度23.0，+1，-124.L/d25.1四、簡答題26.應用某種物理方法改變光波的振幅、頻率、相位、強度、偏振等參數之一，使其按調制信號的規律變化，達到“運載”信息的目的。五、計算題27.解：由偏轉角度的公式，帶入數據得28.答：（1）其快、慢軸與晶體的主軸x軸成45°（即快、慢軸分別與軸平行）。此時，它所提供的直流偏置相當于在電光晶體上附加了一個的固定偏壓（的附加相位差為90°）；使得調制器工作在透過率T=50%的工作點上。（2）若旋轉波片，會導致的附加相位差不再是90°；因而它所提供的直流偏置也不再是。當然調制器的工作點也偏離了透過率T=50%的工作點。第四章習題參考答案選擇題1.D2.D3.D4.ABD5.ABC6.B7.A8.B9.A二、是非題10.√11.×12.√13.√14.√15.×三、填空題16.0K或273℃17.熱量，熱流18.63.2％，時間常數19.歸一化探測率20.熱晶體21.光電導探測器，光磁電探測器，光生伏特探測器22.4023.紅外輻射四、簡答題24.答：外光電效應：是指物質吸收光子并激發出自由電子的行為。內光電效應：是光電效應的一種，主要由于光量子作用，引發物質電化學性質變化。內光電效應又可分為光電導效應和光生伏特效應。25.答：相同點：二者都是由PN結組成的半導體器件，都能把光信號轉換成電信號。不同點：光電二極管是在反向電壓作用下工作的，而光電池是工作在光照零偏條件下的。26.答：當光照射到光陰極時，光陰極向真空中激發出光電子。這些光電子按聚焦極電場進入倍增系統，并通過進一步的二次發射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。因為采用了二次發射倍增系統，所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區的輻射能量的光電探測器中，具有極高的靈敏度和極低的噪聲。另外，光電倍增管還具有響應快速、成本低、陰極面積大等優點。27.答：光敏電阻阻值對光照特別敏感，是一種典型的利用光電導效應制成的光電探測器件。當光照射到半導體材料時，材料吸收光子的能量，使非傳導態電子變為傳導態電子，引起載流子濃度增大，導致材料電導率增大，此時材料電阻值將減小；即電阻值隨入射光的強弱而變化，入射光強時電阻減小，入射光弱時電阻增大。28.答：光電導材料從光照開始到獲得穩定的光電流是要經過一定時間的，同樣光照停止后光電流也是逐漸消失的。這種現象即為光電導的弛豫現象；光電導的響應時間又分上升時間和下降時間，是描述弛豫現象過程長短的物理量。上升時間表示光電導體受光照時光生載流子濃度從零增長到穩態值63%時所需的時間，下降時間表示從停光前穩態值衰減到37%時所需的時間。29.答：光電池是一種直接把光能轉換成電能的器件，它根據光生伏特效應原理，當P-N結受光照時激發出光生電子—空穴對而擴散進PN結，之后被內電場分離開而形成開路電壓，此即光照零偏PN結產生開路電壓的效應（即光伏效應）五、復雜工程與技術題30.解答：（1）（2）=3×10-3W，λ=0.83μm=8.3×10-5m，η=1，ρ=15%=0.57（A/W）IP=Rλ·P=0.57×3×10-3=1.71×10-3（A）所以光生電流的大小為1.71×10-3（A）（3）I0=10-8（A）UOC==0.026×11.94=0.31（V）所以T=300K時的開路電壓為0.31（V）第五章習題參考答案一、選擇題1.ABC2.BCD3.C4.A5.ABCD6.ABCD7.ABD是非題8.×9.√10.√填空題11.瞬態，深度耗盡；12.乘積；13.牛頓公式，高斯公式；14.散粒，轉移，熱噪聲。15.將光學信號轉換為模擬電流信號，電流信號經過放大和模數轉換，實現圖像的獲取，存儲，傳輸，處理和復現。16.CCD，COMS，CID。17.像光像增強器件。四、簡答題18.答：完成一幀掃描所需的時間稱為幀時Tf（s），單位時間完成的幀數稱為幀速（幀／s），。19.答：不能。NETD反映的是系統對低頻景物（均勻大目標）的溫度分辨率，不能表征系統用于觀測較高空間頻率景物時的溫度分辨性能。20.答：與級聯式像增強器相比，像增強器不僅具有可調的亮度增益，而且因為它是一種單級結構，所以可以做得很短，體積小、重量輕，便于與其他光電器件（如光纖面板）配合使用。像增強器還有自動防強光的優點，這是因為當微通道板工作在飽和狀態時，即使在強光照射下，光電陰極發出的電子流增強、微通道板的輸入隨之增強，但微通道板的輸出仍保持不變，因此熒光屏不至于被“灼傷”。五、計算題21.空間頻率：f=1/0.05mm=20lp/mm；調制傳遞函數：MTF（20lp/mm）=15/20=0.75；相位傳遞函數：P（20lp/mm）=0.01/0.05×2π=0.4π第六章習題參考答案選擇題1.B2.A3.C4.B5.B6.A7.CD8.C9.B10.ABCD11.ABCD12.A13.D14.D是非題15.√16.×17.√18.√19.√20.×21.√22.×三、填空題23.磁偏；24.向列型；25.扭曲向列液晶顯示器件；26.惰性；27.MgO四、簡答題28.答：等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產生的正負電子組成的離子化氣體狀物質，它是除去固液氣態外，物質存在的第四態，等離子體是一種很好的導電體，利用經過巧妙設計的電場和磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體顯示板是利用氣體放電產生發光現象的平板顯示的統稱。等離子體顯示技術的基本原理：顯示屏上排列有成千上萬個密封的小低壓氣體室（一般都是氙氣和氖氣的混合物），電流激發氣體，使其發出肉眼看不見的紫外光，這種紫外光碰擊后面玻璃上的紅、綠、藍三色熒光體，它們再發出我們在顯示器上所看到的可見光。29.答：TN－LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角為90o，它的電光特性曲線不夠陡峻，由于交叉效應，在采用無源矩陣驅動時，限制了其多路驅動能力。STN－LCD的扭曲角在180o—240o范圍內，曲線陡度的提高允許器件工作在較多的掃描行數下，利用了超扭曲和雙折射兩個效應，是基于光學干涉的顯示器件。STN-LCD所用的液晶材料是在特定的TN材料中添加少量手征性液晶以增加它的扭曲程度，盒厚較薄，一般5-7μm。STN-LCD的工藝流程基本上和TN-LCD類似，但由于STN-LCD是基于光干涉效應的顯示器件，對盒厚的不均勻性要求＜0.05μm（TN-LCD只要求＜0.5μm），否則就會出底色不均勻，預傾角要求達到3o～8o，電極精細，器件尺寸較大，因此其規模生產難度較TN-LCD大許多。學前模擬試題答案ABDCADCDDDCDABBCBCCCDCBADCDADCBAACBADCBADCBBCCCCCD自我檢測題1參考答案一、選擇題1-10：ABC，D，D，B，C，D，D，D，D，D二、判斷題11-20：√，√，×，√，√，×，√，√，×，√三、填空題21.100/16π或1.99，22.法拉第旋轉效應，克爾效應，磁雙折射效應，23.2，24.光調制，25.1.5，26.模擬式掃描和數字式掃描，27.光伏工作模式和光導工作模式，28.線陣CCD和面陣CCD29.正常輝光放電，30.有源驅動AMOLED、無源驅動PMOLED四、簡答題31.必要條件：粒子數反轉分布和減少振蕩模式數。充分條件：起振——閾值條件：激光在諧振腔內的增益要大于損耗。穩定振蕩條件：增益飽和效應（形成穩定激光）。組成：工作物質、泵浦源、諧振腔。作用：工作物質：在這種介質中可以實現粒子數反轉。泵浦源（激勵源）：將粒子從低能級抽運到高能級態的裝置。諧振腔：（1）使激光具有極好的方向性（沿軸線）（2）增強光放大作用（延長了工作物質）（3）使激光具有極好的單色性（選頻）32.光電二極管英文通常稱為Photo-Diode，與普通二極管一樣，也是由一個PN結組成的半導體器件，也具有單方向導電特性。但是，在電路中不是用它作整流元件，而是通過它把光信號轉換成電信號。光電二極管在設計和制作時盡量使PN結的面積相對較大，以便接收入射光。光電二極管是在反向電壓作用在工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強度約大，反向電流也約大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉換成電信號，成為光電傳感器件。硅光電池（硅光二極管）是一個大面積的光電二極管，它被設計用于把射到它表面的光轉化為電能，因此，可用在光電探測器和光通信等領域。特點：當它照射光時會流過大致與光量成正比的光電流。作傳感器用時，可廣泛用于光量測定和視覺信息，位置信息的測定等。作通信用時，廣泛用于紅外線遙控之類的光空間通信，光纖通信等。紫藍硅光電池是用于各種光學儀器，如分光光度計、比色度計、白度計、亮度計、色度計、光功率計、火焰檢測器、色彩放大機等的半導體光接收器；紫藍硅光電池具有光電倍增管，光電管無法比擬的寬光譜響應，它特別適用于工作在300nm-1000nm光譜范圍的各種光學儀器對紫藍光有較高的靈敏度、器件體積小、性能穩定可靠，電路設計簡單靈活，是光電管的更新換代產品。目前也有可以使用到190-1100nm的產品，但紫外能量弱一些，光譜帶寬不能太小，已經有很多廠家在紫外可見分光光度計上用了。33.激光顯示技術將是全球第四代顯示技術的引領者。激光顯示技術也是首次由中國企業主導掌控產業鏈話語權的顛覆性創新技術，彰顯出中國企業在激光顯示行業的技術實力和技術儲備厚度領先于全球。從2007年開啟激光電視的拓荒之路，到2014年海信推出全球首臺100吋激光電視；從國家發展戰略《“十三五”規劃》中，將激光顯示列為新一代新型顯示技術領域的首位，到7年之前有20家企業加入激光電視這一陣營，中國擁有自主核心技術的激光顯示技術持續創造著全球奇跡。而中國能成為全球激光顯示技術的引領者源于七個方面：第一、中國激光顯示專利技術全球最多。目前，中國申請和授權的激光顯示專利超過7000項，占全球激光顯示專利比例的50%以上，中國被選為IEC-TC110激光顯示工作組的召集國，主導和參與制定了多項IEC國際標準。第二、短時間內20家企業入局，行業達成了共識。從2014年海信生產第一臺100吋激光電視到2019年，短短5年時間就有20家企業加入激光電視陣營，這些企業達成的共識是，顯示技術下一個領軍者和能夠成為行業大佬者，一定來自于激光顯示技術。第三、激光電視銷量和未來預期印證著市場的態度。中怡康數據顯示，2018年，激光電視銷售量同比增長483.23%；2019年上半年，激光電視在80吋以上電視銷量占比達到58%。激光電視的增幅遠遠超過電視行業的平均增幅，數據就是最好的答案。根據第三方數據公司調查，2018年激光電視零售量同比增長483.23%，預計到2022年，激光電視年復合增長率將達92%。第四、中國完全擁有激光顯示技術自主知識產權。以海信為例，作為激光電視行業引領者，海信集團通過自主創新，在激光光源技術、光學引擎、整機制造等方面掌握了關鍵技術，實現了從部件到整機的全部自主生產，在顯示領域樹立了新的典范。這對于激光電視的長遠發展、成本控制、技術創新都帶來了極大的優勢，而不必受制于外部的技術牽制。第五、激光電視成本優勢明顯，擁有明顯的未來。液晶或OLED的面板工廠設備和廠房投資巨大，例如一條8.5代液晶線投資高達250億元，一條11代液晶線投資高達460億元。生產能耗巨大，產業鏈較長，一方面加劇了企業的投資風險，價格最終會轉嫁到消費者身上；另一方面，由于彩電價格變化很快，過長的周期和過高的成本一旦無法滿足市場需求，面臨被淘汰的局面。激光電視的優勢，恰恰取消了顯示屏，激光電視的激光器、光路、鏡頭、屏幕等都不是為電視專門投入，投入也遠遠小于LCD、OLED，且產業鏈較短。這是激光電視成本低的根本優勢。第六、激光顯示技術迭代引領全球。海信如今成為全球激光顯示技術的引領者。無論是美國CES、中國AWE還是德國IFA，海信激光電視都成為鎂光燈下的焦點，這源于海信持續的技術迭代。短短五年時間，激光電視解像度從2K到4K，光源從單色到雙色再到三色，尺寸從100吋到300吋再下探到75吋，無不體現激光電視快速發展的技術活力。第七、激光顯示技術激活的是一個產業而不僅僅是一個產品。作為激光電視的引領者，海信一直以來都積極推動激光電視，希望行業共同做大。從一個產品到一個產業，從一家企業到一個行業。十幾年來，海信推動了激光電視和激光顯示標準的制定，促產品定義明確，促行業發展規范，并在中國推動成立了激光電視產業分會，使會員企業在技術、產品、渠道、服務等多個層面團結合作、集中發聲，共同推動激光電視市場的快速普及。五、非標準題34.由于KDP晶體的折射率橢球方程用矩陣形式表示為根據矩陣理論，可經過將矩陣對角化，找到一個新的坐標系，使得在這個新的坐標系中，變成一個對角矩陣，并通過該形式找出新的折射率。同時要求滿足B*C=λ*Cλ為本征值B=C=x于是有x'y該方程有非零解的充要條件是其系數行列式不為零，即=0通過計算可以得到三個特征值從而得到在新的坐標系下得折射率球方程++=135.可以利用CCD配合適當的光學系統，對玻璃管相關尺寸進行實時監測，其測量原理圖如圖1（a）所示。用平行光照射待測玻璃管，經成像物鏡將其像投射在CCD光敏像元陣列面上。由于玻璃管的透射率分布的不同，玻璃管的圖像將如圖1（b）所示的那樣，在邊緣處形成兩條暗帶，中間部分的透射光相對較強形成亮帶。圖1CCD視頻信號玻璃管像的兩條暗帶最外的邊界距離為玻璃管外徑成像的大小，中間亮帶反映了玻璃管內徑像的大小，而暗帶則是玻璃管的壁厚像。將該視頻信號中的外徑尺寸部分和壁厚部分進行二值化后，由計算機采集這兩個尺寸所對應的時間間隔（例如脈沖計數值），經一定的運算便可得到待測玻璃管的尺寸及偏差。設成像物鏡的放大倍率為β，CCD的像元尺寸為t，上壁厚、下壁厚、外徑尺寸的脈沖數（即像元個數）分別為n1、n2和N，則上壁厚d1、下壁厚d2、外徑尺寸D分別為，，自我檢測題2參考答案一、選擇題1-10：ABCD，C，C，C，D，B，A，D，CD，D二、判斷題11-20：√，√，×，√，×，×，√，√，×，√三、填空題21.0，22.瑞利，23.拉曼-納斯衍射、布喇格衍射，24.數值孔徑，25.1.5，26.頻率特性，27.線陣CCD和面陣CCD，28.牛頓或高斯公式，29.正常輝光放電，30.高清、全色、真3D四、簡答題31.產生拉曼-納斯衍射的條件：當超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光互作用長度L較短時，在光波通過介質的時間內，折射率的變化可以忽略不計，則聲光介質可近似看作為相對靜止的“平面相位柵”。其特征是：由出射波陣面上各子波源發出的次波將發生相干作用，形成與入射方向對稱分布的多級衍射光。產生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射，介質具有“體光柵”的性質。其特征是：衍射光各高級次衍射光將互相抵消，只出現0級和+1級（或-1級）衍射光。32.光子效應是指單個光子的性質對產生的光電子起直接作用的一類光電效應。探測器吸收光子后，直接引起原子或分子的內部電子狀態的改變。光子能量的大小，直接影響內部電子狀態改變的大小。由于光子能量是（是普朗克常數，是光波頻率），所以，光子效應就對光波頻率表現出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其響應速度一般比較快。光熱效應和光子效應完全不同。探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內部電子狀態的改變，而是把吸收的光能變為晶格的熱運動能量，引起探測元件溫度上升，溫度上升的結果又使探測元件的電學性質或其他物理性質發生變化。光熱效應與單光子能量的大小沒有直接關系，因此對光波頻率沒有選擇性。只是在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應也就更強烈，所以廣泛用于對紅外線輻射的探測。因為溫度升高是熱積累的作用，所以光熱效應的響應速度一般比較慢，而且容易受環境溫度變化的影響。33TN-LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角為90o，的電光特性曲線不夠陡峻，由于交叉效應，在采用無源矩陣驅動時，限制了其多路驅動能力。STN-LCD的扭曲角在180o-240o范圍內，曲線陡度的提高允許器件工作在較多的掃描行數下，利用了超扭曲和雙折射兩個效應，是基于光學干涉的顯示器件。STN-LCD所用的液晶材料是在特定的TN材料中添加少量手征性液晶以增加它的扭曲程度，盒厚較薄，一般5-7μm。TN-LCD的工藝流程基本上和TN-LCD類似，但由于STN-LCD是基于光干涉效應的顯示器件，對盒厚的不均勻性要求＜0.05μm（TN-LCD只要求＜0.5μm），否則就會出底色不均勻，預傾角要求達到3o～8o，極精細，器件尺寸較大，因此其規模生產難度較TN-LCD大許多。五、復雜工程問題34.（1）光電池是一種直接把光能轉換成電能的器件，它根據光生伏特效應原理，當P-N結受光照時激發出光生電子—空穴對而擴散進PN結，有光生電壓的能帶如圖所示。（2）由已知=3×10-3W，λ=0.83μm=8.3×10-5m，η=1，ρ=15%=0.57（A/W）IP=Rλ·P=0.57×3×10-3=1.71×10-3（A）所以光生電流的大小為1.71×10-3（A）。35.（a）（b）圖2電動程測量裝置原理圖電動程測量裝置原理圖如圖2所示。其中，電動程測量裝置的光路如圖2（a）所示。光源發出的光線經聚光鏡成為平行光在頂桿上，由于頂桿材質非透明體（一般為銅質材料），物鏡將頂桿所在平面成像CCD光敏面上，頂桿在CCD光敏面的像形成了如圖22（b）所示的光強分布。光強在頂桿對應的位置有一凹陷，凹陷的中點表示著對稱中心線的位置，當頂桿隨π形雙金屬片受熱變形而移動時，頂桿在CCD光敏面上像的凹陷也隨之移動，至點。設物鏡橫向放大系數為β，CCD光敏面上光強凹陷移動了L，則頂桿的電動程x為又設CCD像元之間的中心距L=Nt式中，N為-之間的像元數量。只要測出CCD光敏面上光強凹陷中點移動所對應的CCD像元數N，即可測量出π形雙金屬片的電動程。自我檢測題3參考答案一、選擇題1-10：A，B，B，D，A，A，A，A，A，A二、判斷題11-20：√，√，×，√，×，×，√，√，×，√三、填空題21.100/4pi，22.紅寶石激光器、銨激光器或鈦寶石激光器，23.米-德拜散射，24.數值孔徑，25.數值孔徑，26.調幅、調頻、調相、強度調制，27.模擬式掃描、數字式掃描，28.光伏工作模式、光導工作模式，29，電荷儲存和電荷轉移，30.熱致四、簡答題31.從理論上講，光纖弱導特性是光纖與微波圓波導間的重要差別之一。實際使用的光纖，特別是單模光纖，其摻雜濃度都很小，使纖芯和包層只有很小的折射率差。弱導的基本含義是指很小的折射率差就能構成良好的光纖波導結構，其為制造提供了很大的方便。32. 直接調制是指：把要傳遞的信息轉變為電流信號注入半導體光源,從而直接獲得調制光信號LD的輸出特性中存在閾值It，而LED不存在LD缺點：半導體激光器處于連續調制工作狀態時，無論有無調制信號，由于有直流偏置，所以功耗較大，甚至引起溫升，會影響或破壞器件的正常工作。優點：調制速度快，常用于數字光纖通信系統中。優點：線性好、偏置電流小（功耗小）；缺點：調制速率低(小于100Mb/s)。常用于模擬光纖通信。33.幀時：完成一幀掃描所需的時間稱為幀時Tf.。幀速：單位時間完成的幀數稱為幀速（幀／s）。Tf=1/掃描速率：觀察視場完成一次掃描所需要的時間與掃描機構實際掃描所需的時間比為掃描效率η，即式中，是對視場完成一次掃描所需要的時間。34.自我檢測題4參考答案一、選擇題1-10：A，D，A，D，D，D，B，D，D，A二、判斷題11-20：√，×，×，×，×，×，×，√，√，×三、填空題21.零22.100/16Π23.瑞利24.1/d25.1.526.光電流27.線陣CCD和面陣CCD28.乘積29.正常輝光放電30.近晶相，向列相和膽甾相四、簡答題31.32.33.自我檢測題5參考答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.A6.D7.B8.9.C10.D二、判斷題11-20：×，×，×，√，√，×，√，√，√，√，三、填空題21.100/16Π22.瑞利23.數值孔徑24.調幅、調頻、調相及強度調制。25.可見光和近紅外輻射探測，中、遠紅外輻射探測26.1.527.光的偏轉角連續變化的模擬式掃；不連續的數字掃描28.光導工作模式和光伏工作模式29.線陣CCD和面陣CCD30.正常輝光放電四、簡答題31.必要條件:粒子數反轉分布和減少振蕩模式數,充分條件:激光在諧振腔內的增益要大于損耗穩定振蕩條件:增益飽和效應組成:工作物質、泵浦源、諧振腔作用:工作物質:在這種介質中可以實現粒子數反轉;泵浦源:將粒子從低能級抽運到高能級的裝置;諧振腔:1、使激光具有極好的方向性2、增強光放大作用3、使激光具有極好的單色性32.答:拉曼-納斯衍射:聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光相互作用長度較短時，聲光介質可近似看作為相對靜止的“平面相位柵”，由出射波陣面上各子波源發出的次波發生相干作用，形成與入射方向對稱分布的多級衍射光.布拉格衍射:聲波頻率較高，聲光作用長度較大，光束與聲波波面間以一定的角度入射，介質具有“體光柵”的性質。衍射光各高級次衍射光將互相抵消，只出現0級和+1級（或-1級）衍射光。33.光機掃描機構對景物掃描時，實際掃描的空間角度范圍通常比觀察視場角要大，觀察視場完成一次掃描的時間Tfov與機構實際掃描一周所需的時間Tf之比稱為掃描效率η自我檢測題6參考答案一、選擇題1-10：A，D，A，B，A，A，A，A，D,A二、判斷題11-20：√，√，√，√，√，√，√，√，×，√三、填空題21.100/4π，22.紅寶石激光器、釹激光器或鈦寶石激光器，23.瑞利，24.數值孔徑，25.調幅、調頻、調相及強度調制，26.抽樣、量化、編碼，27.光電頻率特性，28.PN結，29.電荷的存儲和電荷的轉移，30.熱致液晶四、簡答題31.(1)光子能量E與光波頻率對應E=hν=?ω(2)光子具有運動質量，m=E/c2=hν/c2;(3)光子的動量與單色平面波矢對應P=?k:(4)光子具有兩種可能的獨立偏振狀態，對應于光波場的兩個獨立偏振方向(5)光子具有自旋，并且自旋量子數為整數，是玻色子32.答:光子效應是指單個光子的性質對產生的光電子起直接作用的一類光電效應。探測器吸收光子后，直接引起原子或分子的內部電子狀態的改變。光子能量的大小，直接影響內部電子狀態改變的大小。因為，光子能量是hν，h是普朗克常數,ν是光波頻率，所以，光子效應就對光波頻率表現出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其響應速度一般比較快。光熱效應和光子效應完全不同。探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內部電子狀態的改變，而是把吸收的光能變為晶格的熱運動能量，引起探測元件溫度上升,溫度上升的結果又使探測元件的電學性質或其他物理性質發生變化。所以，光熱效應與單光子能量h的大小沒有直接關系。原則上，光熱效應對光波頻率沒有選擇性。只是在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應也就更強烈，所以廣泛用于對紅外線輻射的探測。因為溫度升高是熱積累的作用，所以光熱效應的響應速度一般比較慢，而且容易受環境溫度變化的影響。值得注意的是，以后將要介紹一種所謂熱釋電效應是響應于材料的溫度變化率，比其他光熱效應的響應速度要快得多，并已獲得日益廣泛的應用。33.答：TN-LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角為90o，的電光特性曲線不夠陡峻，由于交叉效應，在采用無源矩陣驅動時，限制了其多路驅動能力。STN-LCD的扭曲角在