《光电子技术》第四章课后练习题

《光电子技术》第四章课后练习题
一、选择题（20分，2分/题）
1、2017年诺贝尔奖物理学奖颁给LIGO科学合作组织的三名主要成员：雷纳·韦斯（Rainer Weiss）, 巴里·巴瑞希（Barry Barish）, 基普·索恩（Kip Thorne），以表彰他们直接探测到了引力波。

LIGO的全称是激光干涉仪引力波天文台，它的基本原理就是迈克尔逊干涉仪。

当引力波经过时，干涉仪的双臂长度会有微小的改变，导致产生光程差，科学家们再通过精密测量技术，在各种（）中将微弱的信号捕捉出来。

A. 噪声
B. 周期
C. 振动
D. 振幅
2、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的探测器，称为（）。

A. 相位调制型探测器
B. 相位结合型探测器
C. 相位振动型探测器
D. 相位干涉型探测器
3、半导体激光发光是由（）之间的电子-空穴对复合产生的，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.原子
B.分子
C.离子
D.能带
4、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型（）和玻璃作为工作物质的激光器。

A. 石英晶体.
B. 高纯硅
C. 绝缘晶体
D. 压电晶体
5、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。

光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（）
A. 线行好，按比例地将光信号转换为电信号
B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号
C. 产品结构简单，易维护
D. 性能稳定，噪声小
6、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（）
A. 光电二极管
B. 光电倍增管
C. 光敏电阻
D. 固体激光器
7、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。

其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。

A. 电流
B. 电压
C. 功率
D. 电阻
8、光子探测是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。

使材料的电学性质发生变化。

通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。

A. 光子效应
B. 霍尔效应
C. 热电效应
D. 压电效应
9、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫( )
A. 光电效应
B. 光电导现象
C. 热电效应
D. 光生伏特现象
10、利用温差电势现象制成的红外探测器称为( )红外探测器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。

A. 热电偶型
B. 热释电型
C. 热敏电阻型
D. 热电动型
二、判断题（20分，2分/题）
11、红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起构成了完整的无限连续的电磁波谱。

（）
12、红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸气等物质的吸收和散射作用，使辐射在传播过程中逐渐衰减。

（）
13、热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化物混合烧结而制成的，热敏电阻一般制成圆柱状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，内部粒子的无规则运动加剧，自由电子的数目随温度升高而增加，所以其电阻增大。

（）
14、当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。

（）15、红外探测器的透镜系统和发射镜系统的差别主要在于前者具有较高的极限分辨率（散射圈较小）。

（）
16、辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率。

（）
17、当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向P区，空穴移向n区。

如果pn结开路，则在pn结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。

18、光电池是利用光生伏特效应，直接将光能转换为电能的光电器件。

（）
19、热辐射光纤温度探测器是利用光纤内产生的热辐射来探测温度的一种器件。

（）
20、当恒定的红外辐射照射在热释电探测器上时，探测器才有电信号输出。

（）
三、填空题（20分，2分/题）
21、红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线，但实际上它与其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。

任何物质，只要它的温度高于，就会有红外线向周围空间辐射。

22、红外无损检测是60年代以后发展起来的新技术，它是通过测量或来鉴定金属或非金属材料质量、探测内部缺陷的。

23、一般情况下，当红外辐射突然照射或消失时，红外探测器的输出信号不会马上到达最大值或下降为零，而是要经过一段时间以后，才能达到最大值或降为零，当红外探测器的输出达到最终稳态的，所需要的时间称为红外探测器的。

24、比探测率又称，也叫探测灵敏度，实质上就是当探测器的敏感元件面积为单位面积（A0=1cm2），放大器的带宽Δf=1Hz时，单位功率的辐射所获得的信号电压与噪声电压之比。

25、热释电型红外探测器是由具有极化现象的或称“铁电体”制作的，铁电体的极化强度（单位表面积的束缚电荷）与温度有关。

通常其表面俘获大气中的浮游电荷而保持电平衡状态。

26、内光电探测器可分为。

27、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据，其中主要包括以。

28、红外技术广泛应用于工业、军事等领域中，以下应用目前采用了红外技术的有。

29、实验表明，波长在μm之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。

30、研究发现．太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在的频率范围内。

四、简答题（40分，5分/题）
31、简述以下概念：外光电效应、内光电效应、光生伏打效应。

32、请比较光电二极管与光电池的异同？
33、说明光电倍增管的原理。

34、说明光敏电阻的敏感机理。

35、简述光敏电阻的主要参数。

36、简述什么是光电导的弛豫现象以及响应时间。

37、简述光电池的工作原理。

38、红外辐射的物体就可以视为红外辐射源，我们通常把辐射源称作点源或面源，实际工作中如何定义一个辐射源是点源还是面源，依据什么准则？。