光电检测复习
光电检测复习资料..
光电检测复习资料..简答题1、光电探测器常见的噪声有哪⼏类？分别简要说明。
（1）热噪声：由载流⼦热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声，热噪声功率与温度有关( 2)散粒噪声：随机起伏所形成的噪声(3)产⽣--复合噪声：载流⼦浓度起伏引起半导体电导率的起伏，在外加电压下，电导率的起伏是输出电流中带有产⽣--复合噪声(4)1/f噪声：这种噪声功率谱近似与频率成反⽐(5)温度噪声：是由于器件本⾝温度变化引起的噪声2、光电⼆极管与⼀般⼆极管相⽐有什么相同点和不同点？相同点：都是基于PN结的光伏效应⽽⼯作的不同点：（1）就制作衬底材料的掺杂浓度⽽⾔，⼀般⼆极管要⽐光电⼆极管浓度较⾼（2）光电⼆极管的电阻率⽐⼀般⼆极管要⾼（3）普通⼆极管在反向电压作⽤时处于截⽌状态，只能流过微弱的反向电流，光电⼆极管是在反向电压作⽤下⼯作的，（4）光电⼆极管在设计和制作时尽量使PN结的⾯积相对较⼤，以便接收⼊射光。
3、简述光电三极管的⼯作原理。
光电三极管的⼯作原理分为两个过程：⼀是光电转换；⼆是光电流放⼤。
就是将两个pn结组合起来使⽤。
以NPN型光电三极管为例，基极和集电极之间处于反偏状态，内建电场由集电极指向基极。
光照射p区，产⽣光⽣载流⼦对，电⼦漂移到集电极，空⽳留在基极，使基极与发射极之间电位升⾼，发射极便有⼤量电⼦经基极流向集电极，最后形成光电流。
光照越强，由此形成的光电流越4、简述声光相互作⽤中产⽣布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。
产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。
特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、什么是热释电效应？热释电器件为什么不能⼯作在直流状态？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。
《光电检测期末复习题》
第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。
（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。
（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。
（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。
光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。
2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。
光电检测-2013年期末复习题
4. 真空光电器件是基于(外光电 )效应的光电探测器件。
5. 如果辐射源发光的颜色与黑体在某一温度下发光的颜色相同，则黑体
的这一温度成为该辐射源的（ 色温
）。
6. 无光注入，也无电注入情况下CCD输出的电流称为( 暗电流 )。
7. 温度变化引起铁电体极化强度变化，导致其表面束缚电荷量发生变化 的现象称为(热释电效应 )。
（范围除作业题外做 如下追加）
期末考试复习题
题型包括填空题、简答题、计算题、看图回 答题。
计算题
• 辐射度学、光度学相关计算； • 探测器噪声、探测器特性参数计算（NEP、D、D*、量子效率）； • 波长、频率、波数、能量的换算，光电探测器量子效率计算； • 辐射定律相关计算（包括红外辐射测温）； • 结型探测器电流方程、开路电压、短路电流相关计算； • 光敏电阻相关计算； • CCD电荷转移效率、损失率相关计算；
（相同点） 两者同为结型光电探测器，有 光电变换功能（2分）；
（不同点） 硅光电三极管除光电变换功能 外还有电流放大功能（2分）；
○ 有放大作用的光电探测器还有雪崩光电二极管（1 分） 。
看Hale Waihona Puke 回答题图1-11：黑体光辐出度与波 长和温度的关系
图3-10：硅光电池的频率特 性曲线
图4-13、4-14： 光敏电阻 的前历效应
d 2 n 1dL Ld1 n
测温是将光纤折射率和长度随温度的变 化转换为干涉条纹位相的变化。 （3分）
参考光纤不感受温度变化，从而使传感 光纤和参考光纤的输出光干涉而产生相 位差，测温时用干涉仪将相角的变化转 化为强度的变化，实现定量测温。 （3分）
要求：1）问什么回答什么； 抓住要点，分析回答； 字迹工整、可辨别。
光电检测技术复习三(光生伏特器件)
问题四 半导体光电器件的特性参数与选择 1 半导体光电器件的特性参数 半导体光电器件主要包括光电导器件与光生伏特器件等两大类， 要根据具体情况选择不 同特性参数的器件。 光谱响应（nm） 光电器件 短 波 长 400 300 750 400 峰值 640 长 波 长 900 122 0 灵敏 度 (A/W ) 1A/l m 0.30.6 0.30.8 0.30.6 输出电 流(mA) 光电 响应 特性 非线 性 动态特性 频率 响应 (MHz) 0.001 上升时 间 (μ s) 200-10 00 ≤0.1 ≤100 ≤ 0.002 ≤0.1 电源 及偏 置 交、 直流 三种 偏置 暗电 流与 噪声
我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
第三章 光生伏特器件 问题一 硅光生伏特器件 硅光生伏特器件具有制造工艺简单、 成本低等特点使它成为目前应用最广泛的光生伏特 器件。 问题二 硅光电二极管 硅光电二极管是最简单、最具有代表性的光生伏特器件，其中，PN 结硅光电二极管为 最基本的光生伏特器件。 1 工作原理—基于 PN 结的光伏特效应 2 基本结构 1) 光电二极管可分为以 P 型硅为衬底的 2DU 型 与以 N 型硅为衬底的 2CU 型两种结构形式。 如图 3-1（a）所示的为 2DU 型光电二极管的 原理结构图。 2) 图 3-1（c）所示为光电二极管的电路符号，其 中的小箭头表示正向电流的方向（普通整流二 极管中规定的正方向） ，光电流的方向与之相 反。图中的前极为光照面，后极为背光面。 3 电流方程—普通二极管的电流方程 qU （反向偏置时） 且 |U|>> kT/q 时(室温下 kT/q≈0.26mV， ID 为 U 为负值 I ID e kT 1 很容易满足这个条件)的电流，称为反向电流或暗电流。
光电检测器件的类型复习
4.6.2 温差电偶
• 起源：1826年 红外探测器件。
• 应用：高、低温的温度探测领域。
• 基本原理：基于温差电第一效应 —— 塞贝克效应。 两种不同材料或材料相同而逸出功不同的物体， 当它们构成回路时，如果两个接触点的温度不同， 回路中就会产生温差电动势。只要两触点间的温 差不变，温差电动势将得到保持。 • 许多个热电偶串联起来即成为热电堆。
光电导效应
• 定义：光照变化引起半导体材料电导变化 的现象。 ——内光电效应
• 内光电效应产生的自由电子停留在物体内 部，不发生电子逸出。
器件：光敏电阻、由光敏电阻制作的光导管。
分类：本征光电导效应与杂质光电导效应
光敏电阻
• 利用半导体光电导效应制成的器件称为光 电导器件，也称光敏电阻。 • 光敏电阻材料：主要是硅、锗和化合物半 导体，例如：硫化镉（CdS），锑化铟 （InSb）等。
光电倍增管及其基本特性
由光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。光阴极是由半 导体光电材料锑铯做成；次阴极是在镍或铜 -铍的衬底上涂上锑铯 材料而形成的，次阴极多的可达 30 级；阳极是最后用来收集电子 l;k
光电阴极 阳极
第一倍增极
入射光
第三倍增极
的，收集到的电子数是阴极 发射电子数的105~106倍。即 光电倍增管的放大倍数可达 几万倍到几百万倍。光电倍 增管的灵敏度就比普通光电 管高几万倍到几百万倍。因 此在很微弱的光照时，它就 能产生很大的光电流。
光磁电探测器
光生伏特探测器
本征型
掺杂型
光电检测考前复习资料 - 副本
考前复习要点第一章绪论1、光电检测系统的主要组成部分；辐射源，光信号处理，被测对象，光学转换，光电传感转换电路，电信号处理2、电磁波谱的范围？光电检测分析的是哪一部分？0.32-100um3、光电探测的分类按携载信息光源，按被探测光源光谱，按显示方式，按接收方法第二章光电器件的物理基础1、光的波粒二象性；2、光度量与辐射度量的区别；辐射度量适合整个电磁波谱能量计算3、辐射度量的五个基本参量；4、基本概念：辐射体，立体角，朗伯源；5、视见函数；6、光通量、发光强度、光照度、光出射度、光亮度7、半导体的基本特性；热敏性，光敏性，掺杂性8、能带理论；禁带，价带，导带9、本征半导体、N型半导体、P型半导体10、PN结的形成过程用图示表示11、外光电效应、内光电效应、光热效应材料受光照后，光子能量和晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料性质发生变化第三章光电检测器件1、光子检测器件与热电检测器件的特点响应波长有选择性，响应快2、光电检测器件的性能参数灵敏度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度3、噪声参数热噪声，散粒噪声，闪烁噪声4、外光电效应的典型器件光电管与光电倍增管的工作原理、基本特点5、光电发射材料的特点6、光电导效应器件光敏电阻的工作原理基本特点7、光生伏特效应器件光电池与光电二极管的工作原理基本特点第四章热电检测器件1、热辐射引起的热探测器的温度ΔT的求解？2、热电偶的工作原理基本特点接受入射辐射后引起温度升高，产生温差电势。
自发电型传感器，检测范围广，1800℃以上，符合国际计量委员会标准3、热敏电阻的工作原理基本特点、材料特性接受入射辐射后引起温度改变使电阻改变，导致电压变化。
灵敏度高，体积小，适宜动态测量，适于远距离测量和控制，阻值和温度非线性，稳定性和互换性差4、热敏电阻辐射热计的工作原理；5、热释电探测器的工作原理、基本结构极化随温度改变的现象为热释电现象。
光电检测器件与技术复习题2013
光电检测器件与技术复习题一、填空题1、通常把光电效应分为三类：（外光电效应），（内光电效应）和（光生伏特效应）。
2、光敏电阻的工作原理是基于（内光电效应）。
3、光电池的种类很多，有硅、砷化镓、硒、氧化铜、锗、硫化镉光电池等。
其中应用最广的是（硅光电池），这是因为它有一系列优点：性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、传递效率高、能耐高温辐射、价格便宜等。
4、热电偶分为（标准化）与（非标准化）两大类，热电极材料有金属、非金属和半导体几大类。
金属中又有廉价金属、贵金属和难熔金属等。
常见的热电偶材料有：康铜、Cu 、Fe 、W 、NiCr 、NiAl 、Ni 、Pt 、PtRh 、Ag 等。
5、热敏电阻是（吸收）辐射、晶格振动使器件温度（上升），阻值发生变化。
6、当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，所产生的电子称为（光电子）。
7、光电效应存在一个阈频率0ν，当入射光的频率（0νν<）时，不论光的强度如何都没有光电子产生。
8、光敏元件上加上一定的电压，这时如有一单色光照射到光敏元件上，如果入射光功率相同，光电流会随入射光波长的不同而变化。
入射光波长与光敏器件相对灵敏度或相对光电流间的关系即为该元件的（光谱特性）。
9、在一定照度下，光电流I 与光敏元件两端电压V 的对应关系，称为（伏安特性）。
10、测量普朗克参数h 的关键是正确的测出（截止电压S U ），但实际上由于光电管制作工艺等原因，给准确测定截止电压带来了一定的困难。
实际测量的光电管伏安特性曲线与理论曲线有明显的偏差。
11、光电传感器是将光信号转换成电信号的一种传感器。
它的理论基础是（光电效应），这类效应大致可以分为三类：第一类是（外光电效应），即在光照射下，能使电子逸出物体表面。
利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。
第二类是（内光电效应），即在光照射下，能使物体的电阻率发生变化。
这类器件包括各类半导体光敏电阻。
武汉理工大学 光电信号检测技术-复习内容2019
7. 视力为 1.0 的人，一般可以分辨的视角是(1) 1'(角度分)；(2) 1"； (3) 0.1"； 人眼通过光学仪器，可以分辨的视角是(1) 1'(角度分)；(2) 1"； (3) 0.1"。
光电检测技术习题试题
第 1 章光电检测技术概论
选择题：
1. 一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器是(1)人眼；(2)光电倍增管；(3)半导体 光敏器件； 在大脑传送信息的 300 万条神经纤维中，视神经纤维占了(1) 2/3； (2) 1/2；(3)1/3
2. 人体内，视神经细胞接收器的数目是(1) 3X108； (2) 2 X 108； (3) 2X 104 ； (4)3X104 ； 人体内，听觉接收细胞的接收器的数目是(1) 3X108； (2) 2X108； (3) 2 X 104 ； (4) 3X104。
7. 色温越高的辐射体，可见光的成分越(1)多；(2)少。 色温越高的辐射体，光视效能越(1)高；(2)低。
8. 色温越高的辐射体，光度量越(1)高；(2)低。 白炽灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，灯的可见光部分的光谱(1)减弱 (2)增强；
9. 白炽灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，灯的光视效能(1)降低；(2)提高。 白炽灯的供电电 压降低时，灯丝温度降低，此时用光照度计检测出的光照度将(1)下 降；(2)增大。
问答题
1. 什么是视觉？为什么说一个人的视觉最重要？ 2. 什么是视见函数？明视觉与暗视觉各有什么作用？ 3. 什么是光电传感器？它有什么作用？ 4. 试述光电检测系统的特点？ 5. 近年来光电技术与光电检测技术在光电材料与器件方面有什么进展？
光电技术自测题
光电技术自测题(全)(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--光电技术复习题第一部分自测题一、多项选择题1.下列选项中的参数与接收器有关的有（ AD ）A．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度2.光电探测器中的噪声主要包括（ ABCDE ）A．热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 f噪声 E 温度噪声3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是（ AB ）A．本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收二、单项选择题1.被光激发产生的电子溢出物质表面，形成真空中的电子的现象叫做（B）A．内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应2.当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（A）A.向短波方向移动B.向长波方向移动C.不移动D.均有可能3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW，正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W，人眼明视觉光谱光视效率为，则该激光器发出的光通量为（D）半导体（A）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。
A.价带，导带B.价带，禁带C.禁带，导带D.导带，价带5.一个电阻值为1000欧姆的电阻，在室温下，工作带宽为1Hz时，热噪声均方电压为(B)A 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx，该环境可能是（B）A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影7.已知某辐射源发出的功率为1W ，该波长对应的光谱光视效率为，则该辐射源辐射的光通量为（B ）A 683lm C 1276lm D 638lm8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是 （D ）A 辐射照度B 辐射强度C 辐射出度D 辐射亮度9. 电磁波谱中可见光的波长范围为(A)~ B ~1um C 1~3um D 8~12um10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。
光强检测考试试题(答案)
光强检测考试试题(答案)
1. 什么是光强检测？
- 光强检测是一种测量光线强弱的方法，用于确定光线的亮度水平。
2. 光强检测的应用领域有哪些？
- 光强检测广泛应用于光电子、光通信、光电自动化控制等领域。
3. 光强检测的常见原理是什么？
- 光强检测常基于光敏元件的感光特性，如光电二极管或光敏电阻，通过测量光敏元件产生的电信号来评估光强。
4. 光强检测的单位是什么？
- 光强通常以单位面积上的光功率来表示，常用单位是瓦特/平方米（W/m²）。
5. 光强检测的仪器有哪些？
- 光强检测常用的仪器包括光功率计、光度计、光谱仪等。
6. 光强检测的重要性是什么？
- 光强检测对于确保光学设备的性能稳定和质量控制至关重要。
它可以用于监测光源的亮度、光传输过程的损耗以及光电元件的灵
敏度。
7. 光强检测在哪些行业中得到广泛应用？
- 光强检测广泛应用于光通信、光材料、光电子、光学工程、
生物医学等行业。
8. 光强检测中常用的校准方法有哪些？
- 光强检测常用的校准方法包括参照标准光源、参照光源和参
照物体。
9. 光强检测在质量控制中的作用是什么？
- 光强检测可以用于确保产品的质量稳定，如在LED产业中，
可以通过光强检测来判断LED的亮度是否符合标准要求。
10. 光强检测中常见的误差源有哪些？
- 光强检测中常见的误差源包括仪器的漂移、环境光的干扰、检测距离的限制等。
注意：以上答案仅供参考，具体内容根据实际情况可以有所调整。
光电检测答案
光电检测技术-复习大纲2014春班1.基本概念原理1) Lamberts Cosine Law 的定义及解释。
I=I*cosa。
朗伯余弦定律，朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该方向和法线之间夹角余弦变化。
2)照度与距离平方成反比定律若均匀点光源向空间发射球面波，则点光源在传输方向上某点的照度与该点到点光源距离平方成反比。
3)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且守恒。
2.光源1)发光的机理：热辐射、发光。
一、一类是物质受热，产生热辐射而发光；二、一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。
2)光源类型：黑体辐射，非相干光，激光。
区别是什么。
一、黑体辐射：能量按波长的分布仅与温度有关，随着温度不同，光的颜色各不相同；二、非相干光：相位无规则变化，总光强是各束光的总合，一般普通光源即为非相干光；三、激光光源：受激辐射，有很好的相干性。
....3)激光器的主要构成部分及其作用。
①工作物质(又称激活媒质或增益介质):粒子有适当能级结构，可实现粒子数反转；②激励能源：抽运(又叫泵浦),即把大量粒子激励到激光上能级(高能级);③光学谐振腔：选模(提高N即相干性),实现光学正反馈。
4)激光的特点。
高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性5)何为黑体，黑体的辐射光谱特征(黑体辐射三定理)。
一、在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体，即吸收比为1的物体。
二、①黑体发射的光谱是连续的；②黑体单色辐射力随温度身高而增大，单色辐射力曲线下的面积就是黑体辐射力曲线下的面积就是黑体的总辐射力；③给定温度下，黑体的单色辐射力具有一最大值，对应波长称为最大单色辐射力波长。
随着温度升高，最大单色辐射力波长向短波方向移动；三、斯特潘一玻尔兹曼定律、维恩位移定理、普朗克定律3光信道1)采用激光无线通信时，信道对其影响可能有哪些?由于大气散射、折射、湍流等诸多因素的影响，会造成激光信号在传输过程中能量衰减，光强闪烁，光束随机偏转。
光电检测期末复习
复习题1、光电检测系统通常主要由光学变换、光电转换、电信号处理三部分组成。
2、在环境亮度大于10cd/m²时,最强的视觉响应在光谱蓝绿区间的555nm处。
3、光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。
由于其引入了电子倍增机构，因此具有灵敏度高、响应时间快等特点，常被使用。
4、FTCCD指的是帧转移型CCD5、发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。
其发光机理可以分为__ PN结注入发光_、_异质结注入发光__。
6、光电池的PN结工作在零偏状态，它的开路电压会随光照强度的增加而增加。
7、对于辐射源来说，光通量（光功率）定义为单位时间内向所有方向发射的可见光能量。
8、激光的形成必须具有工作物质、泵浦源、光学谐振腔。
9、入瞳位于无限远，物方主光线平行于光轴的光学系统称为物方远心光路，此光路克服了调焦不准带来的测量误差，常用于瞄准、读数和精密测量。
10、短焦物镜用于拍近距离物体，焦距越短，视场角越大，因此也称为广角物镜。
11、载光电耦合器件既具有光电耦合特性，又具有隔离特性12、三种典型光子效应是指光电发射效应、光电导效应和光伏效应。
13、光敏电阻的工作原理是光照产生光生载流子，使其电阻值急剧减小。
14、CCD与其它器件相比，最突出的特点是它以电荷作为信号，而其他大多数器件是以电流或者电压作为信号。
15、依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。
16、由于光源发光的各向异性，许多光源的发光强度在各个方向是不同的。
若在光源辐射光的空间某一截面上，将发光强度相同的点连线，得到该光源在该截面的发光强度曲线，称为配光曲线。
17、人眼按不同照度下的响应可分为明视觉、暗视觉。
18、降压使用对于光电测量用的白炽灯光源十分重要，因为灯泡寿命的延长将使系统的调整次数大为减少，也提高了系统的可靠性。
19、出瞳位于像方无限远处，平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心的光路被称为像方远心光路，它用于大地测量中测距，能大大提高测距精度。
光电检测复习重点
光电检测复习重点思考题与习题1. 简述常⽤光电信息转换器件的名称，原理，主要特性和实⽤输出电路。
2. 发光⼆极管⼯作时加正向还是反向电压？它输出的光强由什么控制？发光⼆极管和光敏⼆极管电路中的电阻R各起什么作⽤？3．请在光电继电器的亮通控制电路中加⼊施密特触发器电路，并分析其结果，画出当照射光为矩形脉冲时电路各点的电压波形图。
4．请⽤电⼦开关设计⼀个光控电路，要求低压区和⾼压区完全隔离，⽽且能控制⼤功率器件⼯作。
5．在光电测长仪中（图4.1.2－10），如平台⾮单向移动时计数器就要误计脉冲⽽造成测量误差，请设计⼀个⽅案来校正此误差。
6.如何⽤两台摄像机进⾏测距？设定对应点在两画⾯中的位置和两摄像机的⼏何位置，画出⼏何图形并推导出计算公式。
7．试设计⼀个机器⼈视觉系统中⽤光投影法测距的⽅案，叙述原理，画出对应的波形图和电⼦线路图。
8．试设计⼀个⽤于⽔下作业的光纤开关系统，⽤双向可控硅控制⽤电器。
请画出全部电⼦线路图。
9．试⽤光电元器件实现以下功能（画出电路图）（1）光致发光。
（2）光⽌发光。
（3）光照开启门电路。
（4）光照关闭门电路。
（5）传送带上⼩物体计数电路（画出结构图和电路图,标明杂光⽅向）。
（6）传送带上⼤物体计数电路（画出结构图和电路图,标明杂光⽅向）。
10. 试设计⼀个在线⾃动测长装置，即对传送带上运动物体进⾏⾃动测长。
要求：（1）叙述测长原理。
（2）画出结构原理框图。
（3）画出电⼦线路图。
（4）叙述提⾼测量精度的措施。
11. 画出⽤线阵CCD测量运动热钢板长度的结构⽰意图，叙述CCD测长的原理，画出CCD 测长的原理框图。
画出测量时CCD输出信号的波形，并设计出供计数器计数的放⼤⽐较整形电路。
12. 光控电焊眼罩⼯作原理如图4.2.1－11所⽰，当液晶屏P不通电时，液晶是透明.的，眼睛可以通过液晶屏看到焊点的情况。
当液晶屏P通电时,液晶发⽣偏转，透光度⼤⼤减⼩。
电焊光不会对眼睛产⽣危害。
光电检测技术复习思考题
光电检测技术复习思考题
1、光电检测系统由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？掌握一些常用的典型光电检测系统工作原理和计算方法。
2、光电探测器的基本特性参数有哪些？灵敏度（响应度）、光谱相应、量子效率、噪声、NEP、探测率D（归一化探测率D*）、频率特性、响应时间分别为何含义？单位是什么？
3、探测器的噪声有哪几种？哪些是白噪声？
4、PSD探测器有哪些特点？光电流与光照位置之间的关系式如何？举例说明它的应用？
5、光电倍增管的基本组成？工作原理？光照阴极灵敏度、阳极灵敏度、电流增益等参数的计算。
使用中应注意那些问题？
6、CCD的单元的结构是什么？简述CCD电荷耦合移位的工作原理。
其工作频率与哪些因素有关？
7、评价CCD性能的指标主要是有哪几项?
8、计量光栅的工作原理，长光栅莫尔条纹的主要特性是什么，莫尔条纹方程中各项参数间的关系，电子细分的基本原理？
9、光电信号检测电路的噪声分类及性质
主要噪声类型（热噪声、散粒噪声、1/f噪声、温度噪声、背景光子噪声）特点10、前置放大器的特性及设计原则？
11、常用的光电检测系统电路的组成及参数设计分析原则？
12、常用的光学调制方法有哪些？其原理是什么？调制检测光信号有何优点，常用的调制途径、方法有哪些？
13、何谓光电直接探测方法和光外差探测（相干探测）方法？各有哪些优、缺点？
14、光强型光电检测系统的测量方法有哪些？各自的特点是什么？
15、双频激光干涉测长系统的工作原理是什么？
16、为什么说光外差检测方式是具有天然检测微弱信号的能力？
17、激光三角法测量技术的基本原理是什么？其测量准确度受哪些因素影响？。
光电检测知识点汇总
知识点汇总(未完善)前言：所涉及知识点均在重点范围内，第七、八章内容还未整理，我尽量及时更新。
有利于考前复习，可能不适于做小抄~。
基本常识：AE ΦP I S 光照度受光面积光通量输入光功率输出信号光电流电流灵敏度光通量-lm ；照度-lx ；亮度-sb ；光强-cd重点简录：1、P33,量子效率，6’量子效率hvP e I //的光子数每秒入射波长为每秒产生的光电子数2、P52(5)，由禁带宽度E g 计算长波限λgg E hcλλc ，νE h ν长波限理论值小于实际值原因：1在实际中短波更易被吸收。
2随温度的升高而向短波方向移动3、P52(6)，光敏电阻，10’光电导灵敏度E G S gd p G G G (亮电导= 光电导+暗电导，因为光敏电阻是正偏的)4、P75，光电二极管，10’Lb e )G -U (U ΦS GU U G 0max 000)(亮电流(总电流) = 暗电流+ 光电流，因为光电二极管是正偏的) 5、P89，放大倍数，10~12’KPI I A 阴极电流阳极电流hve /n)(εεA 0详尽考点：Chapter 2电致发光即场致发光，顾名思义，它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象，是将电能直接转化为光能的过程。
具体过程：物质中的原子受到电子轰击，使原子中的电子获得动能，由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。
LED 发光机理P22 (就是电致发光)当给发光二极管的P －N 结加正向电压时，外加电场将削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强。
由于电子迁移率总是远大于空穴的迁移率，因此电子由N 区扩散到P 区是载流子扩散运动的主体。
当导带中的电子与价带中的空穴复合时，电子由高能级跃迁到低能级；电子将多余的能量以发射光子的形式释放出来，产生电致发光现象。
外光电效应：器件外有电子或光电子产生，如光电倍增管。
内光电效应：实际影响的是电压或电导，如光电池，光电二极管Chapter 3P33,量子效率，6’★量子效率hvP e I //的光子数每秒入射波长为每秒产生的光电子数e I /—单位时间内被光子激励的光电子数(电流I 是单位时间的电荷量)hv P /—单位时间内入射到探测器表面的光子数(功率P 是单位时间的能量) —光电转换因子，上式即为光电转换定律。
光电检测技术哈理工考试复习资料
一、填空1.光电效应包括（内光电效应）（外光电效应）2.光热效应包括（热释电效应）（辐射热计效应）（温差电效应）3.可见光波长范围（380〜780nm）4.描述辐射强度的量（光度学量）（辐射度学量）5.光的波粒二象性指的是（波动性）（粒子性）6.物体根据导电性能分为（导体）（半导体）（绝缘体）7.（外界提供足够的能量）（跃迁到的能带上存在空位）〃什么玩意发生的条件吧8.（能态的分布）（能态中被电子占据的概率）9.半导体对光子的吸收可分为（本征吸收）（杂质吸收）（激子吸收）（自由载流子吸收）（晶格吸收）（品格吸收）10.载流子在PN结中运动方式（扩散）（漂移）11.光电池种类（太阳能光电池）（测量光电池）12.光电耦合器按结构和用途可分为（光电隔离器）（光传感器）13.光敏三极管的两个过程（光电转换）（电流放大）14.光电倍增管的组成（阴极K）（倍增极D）（阳极A）15.激光器的组成（工作物质）（泵浦）（谐振腔）16.光热辐射检测器件包括（热敏电阻）（热电偶检测器件）（热释电器件）17.电流功率18.光电检测系统的检测方法分为（直接检测）（光外差检测）分别检测（相干光）和（非相干光）19.直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：直接检测系统（信噪比、通项带宽度、检测距离、视角）；光外差检测特性（获得信息全部、转换增益高、良好流没特性、信噪比损失小、最小可检测功率）20.光源光敏二极管光电池光栅传感器结构：光删副是由主光栅和指示光栅组成二、概念1.光电传感器：利用光电效应，将光通量转换为电信号的一种传感器2.光电导效应：是光照射到某些物体上后，引起电导变化的效应3.热噪声：由于载流子的无规则运动产生的噪声成为~,与温度有关，与频率无关。
4.光电效应：当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电子，产生感应电动势）发生变化的现象称为〜5.禁带：允许电子存在的能带叫允许带，两个相邻允许带之间不允许电子存在的能带叫禁带6.价带：在绝对零度下能被电子占满的最高能带，也是存在电子的能带中，能量最高的带导带：导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围7.光电效应：根据光电导效应，当入射光变化时，材料的电导率发生变化8.光热效应：由于入射光照射引起温升从而使电导变化，使得负载电阻上电压发生变化9.热电检测器件：由于入射光与物质相互作用的热效应而制成内光电检测器件10.光电耦合器件将信号接入端和输出端连接到一起的器件，以光为媒介将输入信号耦合到输出信号11.光电位置敏感器（PSD）：对位置的变化进行检测的器件12.热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象.13.辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象.14.温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流.三、简答1.光电检测的测量方法及发展趋势（1）方法：直接作用法，补偿测量法，差动测量法，脉冲测量法（2）发展趋势：①发展纳米，亚纳米高精度的光电检测新技术②发展小型，快速的微型光、电、机系统③非接触、快速在线测量，满足快速增长的商品经济需求④发展微型空间三维和大型空间三维测量技术⑤发展闭环检测电路，实现光电检测和光电控制一体化⑥向人们无法触及的领域发展⑦发展光电跟踪和光电扫描技术，远距离遥控、遥测技术，激光制导、飞行物自动跟踪、复杂形体自动扫描测量2.比较光电效应和光热效应的作用机理，性能及应用特点等方面的差异（1）作用机理：①光电效应：光照射到物体表面，使材料电学性质发生变化（电导率改变、发射电子、产生感应电动势）②光热效应：光照使温度升高而引起性质改变（2）性能：①光电效应直接把光子能量转变为光电子能量②光热效应将光能转变为晶格振动的热能（3）应用特点：①光电对光波波长有选择性，响应速度快②光热无选择性，响应慢3.光生伏特效应与光电导效应的区别（1）光生伏特效应：少数载流子作用，引起电压变化，暗电流小，响应快，受温度影响小，光电特性线性号，噪声低（2）光电导效应：多数载流子作用，引起电导率变化，可对微弱辐射检测，光谱响应范围宽。
光电技术复习
1. 半导体对光的吸收：本征吸收、杂质吸收、激子吸收、自由载流子吸收、晶 格吸收。
只有本征吸收和杂质吸收，能够直接产生非平衡载流子，引起光电 效应。
其余是光热效应。
2. 光生伏特器件的偏置电路：自偏置电路、零伏偏置、反向偏置3. 热辐射探测器件：热敏电阻、热电偶探测器、热电堆探测器、热释电器件。
4. 光电信息变换和处理：模拟光电变换和模数光电变换5. 光电倍增管的结构：（1）入射窗结构：端窗式和侧窗式（2）倍增极结构：聚 焦型和非聚焦型。
光窗、光电阴极、电子光学系统（电子透镜）、电子倍增系 统和阳极。
6.光敏电阻属于光电导器件，广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。
7. CCD 勺注入方式：光注入、电注入。
8. 已知禁带宽度Eg 求最大波长入maxhe 1 .24hv 亠 E g ■ LE g E g 9. 光电信息变换的基本形式：① 信息载荷于光源的方式；② 信息载荷于透明体的方式；③ 信息载荷于反射光的形式；④ 信息载荷于遮挡光的形式；⑤ 信息载荷于光学量化器的方式；⑥ 光通信方式的信息变换一类称为模拟量的光电信息变换，例如前 4种变换方式；另一类称为数字量 的光电信息变换，例如后2种变换方式。
10. 光电倍增管：阴极灵敏度定义光电倍增管阴极电流Ik 与入射光谱辐射通量之比为阴极的光谱灵 敏度，并记为I k S k , t =①ej若入射辐射为白光，则以阴极积分灵敏度，IK 与光谱辐射通量的积分之 比，记为SkI k S k = --------------------------------- 阳极灵敏度定义光电倍增管阳极输出电流 Ia 与入射光谱辐射通量之比为阳极的光 谱灵敏度，并记为若入射辐射为白光，则定义为阳极积分灵敏度，记为 Sa11. 黑体：能够完全吸收从任何角度入射的任何波长的辐射，并且在每一个方向 都能最大可能地发射任意波长辐射能的物体称为黑体。
显然，黑体的吸收系 数为1，发射系数也为112. 斯忒藩-波尔兹曼定律I aS a, x = ①e,x l a ： ：J e, xd 'S a :: 4 M e,s, d ■ - CT 5 42 n k _8 2 43 7=5.67 10 Wm K 15 h cM es 、 =1.3O9T 5灯0卫 W ・ cm-2 •卩 m-1 - K-5 13. 热释电效应：热电晶体材料因吸收光辐射能量而产生温升，导致晶体表面电 荷发生变化的现象。
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第一章
1、什么是光电检测：采用不同的手段和方法获取信息，运用光电技术的方法来检验和处理信息，从而实现各种几何量和物理量的测量，称为光电检测。
2、构成：辐射源，光学系统，光电系统，电子学系统，计算机系统
第二章
1、什么是光电效应？光电效应：当光照射到物体上，使物体发射电子，或电导率发生变化、或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应
外光电效应（光电子发射效应）被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象 内光电效应
被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象 内光电效应有：光电导效应、光生伏特效应等
2、什么是光电导效应？
光电导效应：因光照使半导材料中导带内的电子和价带内空穴浓度增加（即电子—空穴对增加），从而使电导率变大
光生伏特效应：光伏现象——半导体材料的“结”效应 。
PN 结的形成：扩散（多子）与漂移（少子）相平衡
光电池、 光电二极管、 光电晶体管、光电场效应管、PIN 管、 雪崩光电二极管、 阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器（PSD ）、电荷耦合器、光电耦合器件等
3、由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮蔽面之间的伏特现象称为丹倍效应。
半导体部分遮蔽、部分光照，载流子向遮蔽区扩散；电子迁移率大于空穴迁移率，遮蔽区积累电子+光照区积累空穴；形成光生伏特现象。
4、磁光效应：丹倍效应+载流子的洛伦兹偏转
5、半导体对光的吸收 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。
非本征吸收包括杂质吸收、自由载流子吸收、激子吸收和晶格吸收等。
杂质吸收：杂质能级上的电子（或空穴）吸收光子能量从杂质能级跃迁到导带（空穴跃迁到价带），这种吸收称为杂质吸收。
杂质吸收的波长阈值多在红外区或远红外区。
自由载流子吸收：导带内的电子或价带内的空穴也能吸收光子能量，使它在本能带内由低能级迁移到高能级，这种吸收称为自由载流子吸收，表现为红外吸收。
第五章
1、任何两组（或多组）几何线族的叠合均能产生按新规律分布的莫尔条纹
2、莫尔条纹特性
方向性：垂直于角平分线 → 与光栅移动方向垂直
同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距
准确性：误差平均效应 → 克服个别/局部误差 → 提高精度
放大性：夹角θ很小 → B>>W → 光学放大 → 提高灵敏度
3、当光栅相对移动一个节距W 时，条纹移动一个宽度周期B 。
4、红光波段内的辐射称为辐射信号
5、主动式辐射：辐射光照射目标，然后由目标反射。
如：制导或主动式夜视系统。
θ
ω=B
6、被动式辐射：被测对象本身的辐射或借助于自然光的辐射。
如：测温、搜索目标，以及被动式夜视系统等。
7、调制盘：将可见光的幅度或相位变为周期信号，即将空间分布的二维辐射信号变成一维的时间信号。
调制信号的作用：
将缓变信号变为交变信号；
可以减少背景信号的影响，达到过滤背景的作用；
可以消除探测器和前置放大器的低频噪声；
可以判别辐射信号的幅值和相位。
调制盘的类型：
幅度调制盘、相位调制盘和频率调制盘。
第六章
1、在简单偏置电路中，当偏置电阻RL>>光敏电阻R时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。
2、在简单偏置电路中，当偏置电阻RL>>光敏电阻R时，流过光敏电阻的电流基本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。
3、视频信号二值化处理电路阈值法（固定阈值法、浮动阈值法）微分法
第七章
1、光学相关检测是微弱信号检测的一种主要方法之一。
2、相关接收
相关接收就是应用信号周期性和噪声随机性的特点，通过自相关或互相关的运算，达到去除噪声的一种技术。
实际上，相关检测器就是计算相关函数的检测仪器。
3、
第八章
1、外形尺寸检测先将长度量通过光学元件变成光学量（光通量或光脉冲数），通过光电器件将光学量变成电量，这个反映被测量（或误差）的电量通过电子技术实现自动测量和控制。
2、什么是逆向工程？
正向工程：产品功能需求绘制设计图制造装配完整产品
逆向工程定义:
将实物转变为CAD模型相关的数字化技术,几何模型重建技术和产品制造技术的总称
将已有产品转化为工程设计模型,在此基础上进行解剖,深化和再创造的过程
第九章
1、位移量检测：：通过传感器将位移量转换成脉冲数字量，然后进行信号处理。
位移量直线位移、角位移
转换原理磁电式（如磁栅传感器）、电磁式（如感应同步传感器）、光电式（如光栅传感器）
2、光学陀螺：一种利用Sagnac效应来测量物体相对于惯性空间的角速度或转角的光学仪器
3、激光测距有脉冲法、相位法和脉冲—相位法。
脉冲法精确度低，而相位法精确度高。
第十章
1、光电外观检测指用光电技术方法对产品或零部件的外观质量进行检测。
外观质量通常包括几何缺陷（疵病）程度、表面粗糙度、颜色以及锈斑、污点等表面质量。
2、光电变换器光源选择
对光源的要求有以下两点：
1）要求光源与光电器件的光谱相匹配。
一般钨丝灯光源适用于硅光电器件、PDS光敏电阻等。
2）要有一定的光强且稳定可靠。
对稳定性要求不高的外观检测可以采用脉冲光源或脉冲交流电源；对光源强度要求稳定性很高的外观检测电路，最好用直流稳压供电。
第十一章
1、什么是光纤检测？
光纤检测是以光作为检测信息的载体，用光纤作为传递检测信息的媒质的一种检测技术。
光纤检测的特点
①电绝缘性能好，不会漏电打火。
②抗电磁干扰能力强。
③耐高温、高压、腐蚀。
④高灵敏度。
⑤容易实现对被测信号的远距离监控。
光纤检测可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量
2、几何光学法
结论：满足全反射条件的光束能够在光纤中传输
注意：几何光学法比较直观，但并不十分严格
3、解麦克斯韦方程组法
4、光纤作为传输介质的优缺点
1）现代光纤具有极低的传输损耗，低的为0.2dB/km。
2）具有较大的频带宽度。
3）抗电磁干扰和避免接地回路问题，防止光纤间串扰，并可增大电磁的安全性。
4）可利用丰富的硅、磷、锗、硼等物质来制造。
5）光纤是高强度抗断裂材料，具有体积小、重量轻及韧性好等优点。
缺点是应变的效果还不很清楚；核辐射可使传输损耗增加，这将使有关的防御系统受到损害；小尺寸的光纤在加工和相互连接方面也增加了机械加工的难度。
5、根据光受被测对象的调制方式分类
1）强度调制型光纤传感检测
折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致光强度变化
2）偏振调制型光纤传感检测
利用法拉第效应，泡尔效应导致光偏振态的变化
3）频率调制型光纤传感检测
利用多普勒效应引起光频率的变化
4）波长调制型光纤传感检测
利用被测参量改变光纤中的波长
5）相位调制型光纤传感检测
利用光相位变化，而导致干涉光强的变化
6、根据光纤在传感器中的作用
1）功能型（传感型）光纤传感检测（选单模光纤）
利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感检测器。
2）非功能型（传光型）光纤传感检测（选多模光纤）
光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。