光电子器件习题
光电子技术思考题答案
精品文档2014年光电子技术思考题答案１．已知一阶跃光纤芯区和包层折射率分别为n=1.62, n=1.5221(a)试计算光纤的数值孔径NA=??=? 计算空气中该光纤的最大入射角(b)M?=？，=1.33）(c)如果将光纤浸入水中（n水M?=0.9um,计算光纤传输的总模数。
，(半)径a=60um２．设阶跃光纤的数值孔径NA=0.2,芯0???=0.6328um的最大芯(和半)=1.3um=1.5,n３．欲设计阶跃单模光纤，其芯折射率为=0.005,试分别计算波长为100径。
.精品文档４．设一根光纤的芯的折射率n=1.532，包层的折射率n=1.53021(a)计算临界角；(b)设一条光线沿轴向传播，另一条光线以临界角入射到包层上，试求轴向光线传播１公里后两光线的滞后；５．已知一直圆柱形阶跃光纤，纤芯和包层折射率分别为n=1.62, n=1.52，其芯线直径d=10um，弯曲后的曲率半21径R=1.0cm?？(所有子午光线都全反射)试计算放在空气中子午光线的最大入射角(a)M??）(只要有一条子午光线做到就可以R值低于多少时，子午光线便不再在内表面上反射？（入射角) =(b)0M?增大到90°，则n最大应等于多少？((c)对该光纤，要使最大孔径角设纤芯的折射率保持一定。
) 2M?=90°时，出射光会不会在光纤的出射端面上发生反射？(试分析之)(d)当M.精品文档? =10６．已知“习题5”中的圆柱形阶跃光纤的入射端面有°倾角，出射端面仍垂直于轴线?(a)试计算放在空气中光纤的最大入射角。
axm??°）会不会在出射端面内发生全=90至少要多少？这一光线（°，该光纤的数值孔径=90(b)要使NA axmM反射？.精品文档.精品文档7.将50mw的光注入300m长的光纤中。
如果在另一端接收到的功率为30mw，试问每公里光纤的损耗是多少（用dB/km表示）？如果光纤长５公里，输出功率将是多少？8.使用棱镜耦合将光耦合进入单模光纤中，若棱镜系统的数值孔径NA是0.3，光源波长是532.8nm，如果想要单模光纤与棱镜系统的数值孔径匹配，则其纤芯最大可以是多少？试从结果讨论其可行性。
张永林第二版《光电子技术》课后习题答案解析
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380~780nm 400~760nm频率：385T~790THz 400T~750THz能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+dλ范围内发射的辐射通量dΦe，除以该波长λ的光子能量hν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.362 1.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v v v v v K V lmd I d S Rh R RI cd dI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v v v v v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长 随温度T 的升高而减小。
光电子学课程习题集答案
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1.在增益介质中，一束光从X=0处出发，光强 为I0。经过5CM后光强增加一倍。当光强达到 8I0时，光所传播的距离是多少？
解：利用增益系数表达式
当x＝5时，I(5)=2I(0). 当I(x)=8I(0)时，仍可认为G属于小信号增益，则
则辐射能量 e e t 0.293 60 0.510 8.96W
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4. 解：线性函数表示总辐射功率为I 0 的光谱中，其中落在频率
~ d
内的辐射功率与总功率之比随频率的分布情况 。
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，
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，
v2 c 0 2
11.解： 1nm
v1
8
c 0 2
c v N 2 ， 2 0 4
则：
C 3 10 m / s
vN
0 =0.5 m时，
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6。实现光放大的必要条件是什么，负温度状 态的概念是什么？
答：粒子数反转是得到光放大的必要条件（见书P39）。 当出现粒子数反转时，如果在形式上使用热平衡分布公式， 就会得到负温度状态的概念。与粒子数反转相对应的等效 温度为：
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9. 经典物理观点：跃迁所发出的电磁波不是单色波，而是分 布在中心频率附近的一个小的频率范围的单色波的组合， 在谱图上正好表现为一定宽度。 量子力学观点：由测不准关系，在某一时刻，粒子所处的 能级也是不确定的，即能级不是单一的，跃迁的结果也就 相当发出了多种不同频率的光子，形成了谱线宽度。自发 辐射过程中这种增宽效益是不可避免的，也是谱线宽度所 能达到的最低值，因而决不存在线宽为0的情况，即不可 能发出绝对的单色光。 由此可见，没有绝对单一波长的光波存在。
《半导体光电学》课后习题
《半导体光电学》课后习题第一章半导体中光子-电子的相互作用思考与习题1、在半导体中有哪几种与光有关的跃迁，利用这些光跃迁可制造出哪些类型的半导体光电子学期间。
2、为什么半导体锗、硅不能用作为半导体激光器的有源介质，面却是常用的光探测器材料？3、用量子力学理论证明直接带隙跃迁与间接带隙跃迁半导体相比其跃迁几率大。
4、什么叫跃迁的K选择定则？它对电子在能带间的跃迁速率产生什么影响？5、影响光跃迁速率的因素有哪些？6、推导伯纳德-杜拉福格条件，并说明其物理意义。
7、比较求电子态密度与光子态密度的方法与步骤的异同点。
8、在半导体中重掺杂对能带结构、电子态密度、带隙、跃迁几率等带来什么影响？9、什么叫俄歇复合？俄歇复合速率与哪些因素有关？为什么在GaInAsP/InP等长波长激光器中，俄歇复合是影响其阀值电流密度、温度稳定性与可靠性的重要原因？10、比较严格k选择定则与其受到松弛情况下增益-电流特性的区别。
11、带尾的存在对半导体有源介质增益特性产生哪些影响？12、证明式（1.7-20）。
13、说明图1.7-5和图1.7-6所依据的假设有何不同？并说明它们各自的局限性。
第二章异质结思考与习题1、什么是半导体异质结？异质结在半导体光电子器件中有哪些作用？2、若异质结由n型（E∅1，χ1，ϕ1）和P型半导体（E∅2，χ2，ϕ2）结构，并有E∅1<E∅2，χ1>χ2，ϕ1<ϕ2，试画出np 能带图。
3、同型异质结的空间电荷区是怎么形成的？它与异质结的空间电荷形成机理有何区别？4、推导出pn 异质结结电容C j 与所加正向偏压的关系，C j 的大小时半导体光电子器件的应用产生什么影响？5、用弗伽定律计算Ga 1−x Al x As 半导体当x=0.4时的晶格常数，并求出GaAs 的晶格失配率。
6、探讨在Si 衬底上生GaAs 异质结的可能性。
7、用Ga 1−x Al x As 半导体作为激射波长为0.78μm 可且光激光器的有源材料，计算其中AlAs 的含量。
微纳光电子练习题
一、简答题：1. 套准精度的定义,套准容差的定义。
大约关键尺寸的多少是套准容差.套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。
套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移。
一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。
2. 亚波长结构的光学特性。
亚波长结构的光学特性：-- 光波通过亚波长结构时，光的衍射消失，仅产生零级反射和透射，等效为薄膜，可用于抗反射元件和双折射元件；-- 采用空间连续变化的亚波长结构可获得偏振面的衍射，形成新型偏振器件；-- 表面等离子波亚波长光学利用表面等离子体波共振（SPR）原理：波导，小孔增强，局域增强等4. 微电子的发展的摩尔定律是什么?何谓后摩尔定律？集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律5. 单晶、多晶和非晶的特点各是什么？单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；——有源器件的衬底非晶：如SiO2, 原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化；多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化。
6. 半导体是导电能力介于___导体_____和___绝缘体_____之间的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力___明显变化______; _______往纯净的半导体中掺入某些杂质_______可以使半导体的导电能力发生数量级的变化。
7. 在光滑的金属和空气界面，为什么不能激发表面等离子体波？对于光滑的金属表面，因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢，所以不能激发表面等离子体波。
8. 磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率9. 谐衍射光学元件的优点是什么？高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪些方法？K1 is the system constant 工艺因子：0.6～0.8NA = 2 ro/D, 数值孔径改进分辨率的方法增加NA 减小波长减小K111. 什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O及其他气体而被带走；目的是去除光刻后残留的聚合物12. 硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜13. 折衍混合光学的特点是什么？折衍混杂的光学系统能突破传统光学系统的许多局限，在改善系统成像质量减小系统体积和质量等诸多方面表现出传统光学不可比拟的优势14. 刻蚀工艺有哪两种类型？简单描述各类刻蚀工艺。
光电子技术及应用(第2版)章节习题及自测题参考答案
光电子技术及应用（第2版）章节习题及自测题参考答案第一章习题参考答案一、单选题1.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9. A 10.A二、填空题11.500，30012.无线电波，.红外光，可见光和紫外光，X 射线，γ射线13.0.77---1000μm ，近红外，中红外和远红外14.泵浦源，谐振腔和激活介质15.频率，相位，振幅及传播方向16.受激辐射，实现粒子数反转，谐振腔；方向性好，相干性好，亮度高 17.935μm18.919.125103.1--⋅⋅⨯s m kg20.三、计算题21.解：（1）根据距离平方反比定律2/R I E e e =，太阳的辐射强度为sr W R E I e e /10028.3252⨯==。
得到太阳的总功率为W I e e 26108.34⨯==Φπ（2）太阳的辐射亮度为()sr cm W A I L e ./10989.127⨯== 太阳的辐射出射度为27/1025.6m W L M e e ⨯==π 太阳的温度为K M T e 57614==σ22.解：222z r r ='=，22cos cos z r z+'='=θθ，r d r dS '∆'=ϕ 由：2cos cos r BdS S d d dE θθ'='Φ'=2202222022)(2cos 2z R RB z r r d r z B r d r r B E R R+=+'''=''=⎰⎰ππθπ 23.解：设相干时间为τ，则相干长度为光束与相干时间的乘积，即c L c ⋅=τ 根据相干时间和谱线宽度的关系c L c v ==∆τ1 又因为00γλλv ∆=∆，λc v =0，nm 8.6320=λ由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性=101200010328.6108.632-⨯===∆=∆nm nm L v v c λλλ 24.证明：若t=0时刻，单位体积中E 2能级的粒子数为n 20，则单位体积中在t→t+dt 时间内因自发辐射而减少的E2能级的粒子数为：2122122120A t dn A n dt A n e dt --==故这部分粒子的寿命为t ，因此E2能级粒子的平均寿命为212120020211A t tA n e dtn A τ∞-==⎰ 25.解：设两腔镜1M 和2M 的曲率半径分别为1R 和2R ，121m,2m R R =-=工作物质长0.5m l =，折射率 1.52η=根据稳定条件判据：（1） 其中（2） 由（1）解出2m 1m L '>>由（2）得所以得到： 2.17m 1.17m L >>第二章习题参考答案011 1 21L L ''⎛⎫⎛⎫<-+< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭() l L L l η'=-+10.5(1)0.171.52L L L ''=+⨯-=+一、选择题1.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A 10. B二、 是非题911.√ 12.× 13.× 14.× 15.√ 16.√三、 填空题17.大气气体分子及气溶胶的吸收和散射；空气折射率不均匀；晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电压后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小形变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。
光电子技术复习题(一)
一．单项选择题1. 光电转换定律中的光电流与 BA 温度成正比B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 AA 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短3.光束调制中，下面属于外调制的是 ABDA 声光调制B 电光波导调制C 半导体光源调制D 电光强度调制4.红外辐射的波长为[ d ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770-1000 nm5.激光具有的优点为相干性好、亮度高与[ b ]A 多色性好B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱6．能发生光电导效应的半导体是 cA本征型和激子型 B本征型和晶格型C本征型和杂质型D本征型和自由载流子型7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子γ描述，在强辐射作用下AA. γ=0.5B. γ=1C. γ=1.5D. γ=28.电荷耦合器件分 [ A ]A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD9.光通亮φ的单位是[ C ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd)10.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光与红外光谱区 B可见光与紫外光谱区 C可见光区 D 可见光与红外光谱区13．光视效能Kλ为最大值时的波长是AA．555nm B.666nm C．777nm D.888nm14.可见光的波长范围为[C ]A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和C ]A 计算B 显示C 检测D 输出16. 辐射通亮φe的单位是[B ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)二.填空题1. 光在大气中传播，将会使光速的能量衰减，其主要因素来源于大气衰减、大气湍流效应。
光电习题[整理版]
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第一、二章一、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（）A 人眼B 光电倍增管C 半导体光敏器件2.明视觉可以分辨物体的（）A 细节和颜色B 明暗C 层次3.暗视觉可以分辨物体的（）A 细节和颜色B 明暗C 层次4.视力为1.0的人，一般可分辨的视角是（）A 1’B 1’’C 0.1°5.人眼感知灵敏度最高的颜色（）A 红色B 绿色C 蓝色6.波长在什么值处，即使波长相差不到1nm，人眼仍能发现颜色的差别（）A 480nmB 550nmC 600nmD 700nm7.明视觉的视见函数的最大值出现在（）A 550nmB 555nmC 560nm8.暗视觉的视见函数的最导致出现在（）A 550nmB 600nmC 700nm9.可检测出物体的亮度等级和空间分布的光电器件是（）A 光电检测器件B 光电成像器件C 光控制器件10.光的直线传播概念能解释（），光的量子论能解释（）A 光的干涉B 光偏振C 光衍射D 光折射11.辐照度与福出射度的单位（）A 相同B 不同12.照度与光源至被照面的距离（）A 有关B 无关13.人眼的明视觉最灵敏波长的光度参量对辐射度参量的转换常数为（），暗视觉情况下为（）A 683lm/WB 783lm/WC 883lm/WD 1120lm/WE 1625lm/WF 1725lm/WG 1825lm/W14.色温越高的辐射体，光照效能越（），光度量越（）A 高B 低15.半导体的电阻温度系数一般为（），金属的一般为（）A 正B 负16.原子中同属一个量子态的电子数量为（）A 一个B 两个C 三个D 四个17.半导体主要靠空穴导电的是（），靠电子的是（）A 本证半导体B N型半导体C P型半导体18.费米能级一般在（）A 导带B 价带C 禁带19.热平衡时，电子占据某一能级的E的几率是（）A 一定的B 不一定的20.热平衡时，本证半导体内部的两种载流子浓度的乘积比掺杂半导体中的（）A 大B 小21.温度升高时，N型半导体中（），P型半导体中（）A n=pB n>pC n<p22.非平衡载流子的寿命越长，复合率（），非平衡载流子增加，复合率（）A 越大B 越小C 不变23.漂移电流的主要贡献是由（），扩散电流的主要贡献是由（）A 多数载流子B 少数载流子24.电子的迁移率比空穴的迁移率（）A 大B 小C 相同25.杂质吸收的长波限比本证吸收的长波限（）A 大B 小C 相同26.激子吸收能否产生电流（）A 能 B不能27.PN结的电流随外加电压变化的关系为（），肖特基势垒的电流随外加电压的变化关系为（）A 正比B 反比C 指数关系28.注入接触的电流随外加电压变化的关系为（），欧姆接触的为（）A 正比B 反比C 指数关系29.光电导的灵敏度与非平衡载流子寿命的关系为（），与外加电压的关系为（），与载流子在两极间的渡越时间的关系为（），光电导的弛豫时间与非平衡载流子寿命的关系为（）A 正比B 反比C 指数关系30.线性光电导的弛豫时间与光强的关系为（），抛物线型的（）A 线性B 非线性C 无关31.在内建电场的作用下发生的光生伏特效应的半导体是（），产生丹倍效应的半导体是（）A 均匀半导体B 不均匀半导体32.发射出光电子的最大动能与光强的关系（），与频率的关系（），与光电阴极的逸出功（）A 有关B 无关33.发射出的光电子数与入射光的频率（），与光电阴极上的入射光强（）二、问答题1.什么是视见函数？2.光的波长范围？可见光、紫外光和红外光的波长范围？3.辐射度量和光度量的根本区别？4.什么是辐射通量与光通量，各自的单位是什么？如何进行二者单位间的换算？5.写出辐射通量、辐射照度、辐射亮度、辐射出射度、辐射强度的数学表达式及单位。
南理工光电子器件习题集
《光电子器件》（第2版）习题集汪贵华编南京理工大学2014年3月1．什么是光谱响应特性曲线？什么是光谱匹配系数？其有何意义？ 2．什么是器件的最小可探测辐射功率和比探测率？它有何意义？ 3．一正方形半导体样品，边长1mm ，厚度为0.1mm ，用能量为3eV ，光强为0.96mW/cm 2的光照射在该正方形表面，其量子效率为1，设光生空穴全部被陷而不能运动，电子寿命τn =10-3s ，电子迁移率μn=100cm 2/V.S ，光照全部被半导体均匀吸收，求:（1） 样品中电子空穴对的产生率（/cm 3.S ）及每秒产生电子空穴对数（/s ）；（2） 定态时样品中的光电子数及浓度（个/整个样品，个/cm 3）； （3） 样品光电导率及光电导（Ω∙Ω11cm ）；（4） 若样品加30V 的电压在正方形侧面，求光生电流； （5） 光电导的增益。
4．填充下列表格：5．光敏电阻的暗电阻为600K，在200lx的光照下亮暗电阻之比为1：100，求该电阻的光电导灵敏度。
6．某光电导器件的特征曲线如图1，用该器件控制一继电器，使用30V 的直流电源，器件在400lx的照度下有10mA的电流即可使继电器吸合，无光照时释放，试画出控制电路，计算暗电流和所需串联电阻。
Array图1 光敏电阻随光照度的变化关系7．试述光生伏特效应。
要求画出能带图并推导有关公式。
8．用波长为0.83μm，强度为3mW的光照射在硅光电池，设其反射系数为15%，有效量子效率为0.8，并设这些光生载流子能到达电极。
（1）求光生电流；（2）当反向饱和电流为10-8A时，求T=300K时的开路电压。
（3）太阳能光电池效率低的原因是什么？论述提高太阳能光电池的效率的方法。
9．已知2CR太阳能光电池的参数为UOC=0.54，ISC=50mA，要用若干个这样的光电池合起来对0.5A，6V的蓄电池充电，应组成怎样的电路，需要多少个这样的电池（充电电源电压应比充电电池电压高1V左右）。
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1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.3621.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v vv v vK V lm d I d S RhR R I cddI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v vvv v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升高而减小。
光电技术第二版习题答案
光电技术第二版习题答案光电技术第二版习题答案光电技术是一门研究光与电的相互转换关系的学科，广泛应用于光电子器件、光学通信、光电显示等领域。
对于学习光电技术的学生来说，做习题是提高理论掌握和解决实际问题的重要方式之一。
本文将为大家提供光电技术第二版习题的详细答案，希望能够帮助大家更好地理解和应用光电技术。
第一章：光电效应1. 什么是光电效应？光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被光子激发而跃迁到导带中，从而产生电流的现象。
2. 光电效应与光的频率有什么关系？光电效应与光的频率有直接关系。
当光的频率小于临界频率时，无论光的强度如何增大，都无法引起光电效应；当光的频率大于临界频率时，光电效应可以发生。
3. 什么是逸出功？逸出功是指金属表面的电子从金属内部跃迁到导带所需的最小能量。
逸出功的大小决定了光电效应的临界频率。
4. 什么是光电流？光电流是指光照射到金属表面后，由于光电效应而产生的电流。
5. 什么是光电倍增管？光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件。
它由光阴极、倍增结构和阳极组成，光照射到光阴极上产生光电子，经过倍增结构的倍增作用后，最终产生大量的电子被收集到阳极上，从而放大光信号。
第二章：光电子器件1. 什么是光电二极管？光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
它由光敏材料和P-N结构组成，当光照射到光敏材料上时，产生光电效应，从而在P-N结构上形成电流。
2. 什么是光电导？光电导是一种能够将光信号转换为电信号并放大的器件。
它由光敏电阻、放大电路和输出电路组成，当光照射到光敏电阻上时，光电阻的电阻值发生变化，从而在放大电路中产生电流信号。
3. 什么是光电晶体管？光电晶体管是一种能够将光信号转换为电信号并放大的器件。
它由光敏基区、放大区和输出区组成，当光照射到光敏基区上时，产生光电效应，从而在放大区中形成电流信号，并通过输出区输出。
4. 什么是光电耦合器件？光电耦合器件是一种能够将光信号转换为电信号并隔离输入输出的器件。
(完整word版)光电子课后习题答案汇总
第一章1. 光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件、光显示器件。
光源器件分为相干光源和非相干光源。
相干光源主要包括激光器和非线性光学器件等。
非相干光源包括照明光源、显示光源和信息处理用光源等。
光传输器件分为光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等)、光波导和光纤等。
光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。
光探测器件分为光电导型探测器、光伏型探测器、热伏型探测器等。
光存储器件分为光盘(包括CD、VCD、DVD、LD等)、光驱、光盘塔等。
光显示器件包括CRT、液晶显示器、等离子显示器、LED显示。
2．谈谈你对光电子技术的理解。
光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术，以光源激光化，传输波导（光纤）化，手段电子化，现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征，是一门新兴的综合性交叉学科。
⒌据你了解，继阴极射线管显示（CRT）之后，哪几类光电显示器件代表的技术有可能发展成为未来显示技术的主体？等离子体显示（PDP），液晶显示（LCD），场致发射显示（EL），LED显示。
第二章：光学基础知识与光场传播规律⒈ 填空题⑴ 光的基本属性是光具有波粒二象性，光粒子性的典型现象有光的吸收、发射以及光电效应等；光波动性的典型体现有光的干涉、衍射、偏振等。
⑵ 两束光相干的条件是频率相同、振动方向相同、相位差恒定；最典型的干涉装置有杨氏双缝干涉、迈克耳孙干涉仪；两束光相长干涉的条件是(0,1,2,)m m δλ==±±L L ，δ为光程差。
⑶两列同频平面简谐波振幅分别为01E 、02E ，位相差为φV ，则其干涉光强为22010201022cos E E E E φ++V ，两列波干涉相长的条件为2(0,1,2,)m m φπ==±±V L L ⑷波长λ的光经过孔径D 的小孔在焦距f 处的衍射爱里斑半径为1.22f D λ。
光电子技术思考题答案
2014 年光电子技术思考题答案１．已知一阶跃光纤芯区和包层折射率分别为n1=1.62, n2=1.52(a) 试计算光纤的数值孔径NA=?(b) 计算空气中该光纤的最大入射角M =?(c) 如果将光纤浸入水中（n 水=1.33），M =？２．设阶跃光纤的数值孔径NA=0.2, 芯(半)径a=60um，=0.9um, 计算光纤传输的总模数。
３．欲设计阶跃单模光纤，其芯折射率为n1 =1.5, =0.005, 试分别计算波长为0 =1.3um 和0 =0.6328um 的最大芯(半) 径。
４．设一根光纤的芯的折射率n1=1.532 ，包层的折射率n2=1.530(a)计算临界角；(b)设一条光线沿轴向传播，另一条光线以临界角入射到包层上，试求轴向光线传播１公里后两光线的滞后；５．已知一直圆柱形阶跃光纤，纤芯和包层折射率分别为n1=1.62, n2=1.52，其芯线直径d=10um ，弯曲后的曲率半径R=1.0cm(a)试计算放在空气中子午光线的最大入射角M？(所有子午光线都全反射)(b)R 值低于多少时，子午光线便不再在内表面上反射？（入射角0 = M）(只要有一条子午光线做到就可以)(c)对该光纤，要使最大孔径角M增大到90°，则n2 最大应等于多少？(设纤芯的折射率保持一定。
)(d)当M =90°时，出射光会不会在光纤的出射端面上发生反射？(试分析之)６．已知“习题5”中的圆柱形阶跃光纤的入射端面有=10°倾角，出射端面仍垂直于轴线(a) 试计算放在空气中光纤的最大入射角m ax。
(b) 要使m ax=90 °，该光纤的数值孔径NA 至少要多少？这一光线（M =90°）会不会在出射端面内发生全反射？7.将50mw 的光注入300m 长的光纤中。
如果在另一端接收到的功率为30mw ，试问每公里光纤的损耗是多少（用dB/km 表示）？如果光纤长５公里，输出功率将是多少？8.使用棱镜耦合将光耦合进入单模光纤中，若棱镜系统的数值孔径NA是0.3 ，光源波长是532.8nm，如果想要单模光纤与棱镜系统的数值孔径匹配，则其纤芯最大可以是多少？试从结果讨论其可行性。
南京邮电大学光电子作业及答案
激光器的基本组成部分:
增益介质 谐振腔 泵浦源
优点：
结构很紧凑，避免了外加谐振腔可能产生的机械不稳定性； 半导体激光器的驱动电源也较简单，需要的电流、电压均很小，
因此工作较方便和安全。
2. 什么是半导体激光器的阈值条件?
阈值条件： 光子在谐振腔内往返一次，不产生损耗而能维持稳定的
振荡或形成稳定的驻波。
（题目中取n=1018cm-3）
【解】
P
h I ph
h
I e
h
ndA
r
d
P r hnA
(5103W )(5109 s) (0.2)(1.43)(1.6 1019 J )(1018 cm3 )(100 108 cm2 )
5.5m
2.3节思考题:
1. 激光器的基本结构由哪几部分组成？ 半导体激光器有什么突出特点？
7.35mA
或 tot
P h Ie
I
eP tot h
1.6 1019 1.5 103 0.143 (1.43 1.6 1019)
7.35mA
【习题2.6】 GaAs材料的LED，输出功率为5 mW，横截面积100um2， 器件出光效率为0.2，载流子的辐射复合寿命为5ns。器件的非辐 射复合忽略不计，注入效率为1。计算有源层厚度是多少。
5 104
25 4 104 5 104
12 8 106 3.46 104
0.986
【习题2.2】 一个LED，正常工作情况下其有源区载流子的辐射复合寿 命为2ns，非辐射复合寿命为5ns，求此LED的3dB截止带宽。
【解】
1
1
r
fc1 nr
c 212
1 5
7 10
光电子(1,2章)复习题(1)
光电器件基础·期末复习指导第一章半导体光学基础知识[基本概念]1.光电子技术:光子技术和电子技术相结合而形成的一门技术。
2.光的波粒二象性：某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
3.直接带隙半导体:导带底和价带顶在k 空间同一点的半导体4.间接带隙半导体:导带底和价带顶不在k 空间同一点的半导体5.内建电场:半导体pn结界面处两侧的离子带电类型不同，使得空间电荷层中存在着从n 型区一侧指向p 型区一侧的电场6.半导体异质结构：专指不同单晶半导体之间的晶体界面。
[基本理论]1.光的电磁波谱众所周知，光是一种电磁波。
如图1.5 所示，从无线电波到γ射线的整个电磁波谱中，光辐射只是从波长1 nm ~ 1 mm（频率为3×1011 Hz ~ 3×1017 Hz）范围内的电磁辐射，它包括真空紫外线、紫外线、可见光、红外辐射等部分。
可见光是波长为380 nm ~ 780 nm 的光辐射，这一波段范围内的电磁波被人眼所感知。
图1.5 光的电磁波谱2.pn 结的伏安特性pn 结加正向偏压时，通过pn 结的电流主要为扩散电流，电流随电压成指数增加；加负向偏压时，扩散运动受到严重抑制，通过pn 结的电流主要是很小的漂移电流。
这里仅给出电流电压关系为[exp(/)1]s a b J J eV K T =-其中0[]p n n p p n eD P eD n Js L L =+上式称为理想二极管方程。
它是在很大电流与电压范围内pn 结电流电压特性的最佳描述。
图1.17 为pn 结电流电压关系曲线。
假如V a 为负值（反向偏压），反偏电流会随着反偏电压的增大而迅速趋向于一个恒定值-J s ，与反向偏压的大小就无关了。
J s 称为反向饱和电流密度。
很显然，pn 结的电流电压特性是非对称的。
[综合问题]1.单晶硅、锗与砷化镓能带结构有何特点？硅和锗的能带结构有何特点：硅和锗的导带在布里渊区中心虽然都有极小值，但导带中最小的极小值却不在布里渊区中心Γ 点，如图1.10所示，硅导带中的最小极值在空间[1 0 0]方向上，Γ 点之间的距离约为Γ 点和X 点间距的5/6，锗导带中的最小极值在空间[1 1 1]方向上的L 点处。
光电子技术中篇激光器件习题
光电子技术（2）中篇：“激光器件”习题1、某厂家脉冲氙灯参数如下：试计算，当闪光时间tp ＝1.6ms ，输入能量Ein ＝1KJ 时，灯寿命和最高重复频率？2、一RLC 谐振充电电路，已知：V0=1KV,ω0=1KHz ，C=100uF, 求:（1）R 在2～10Ω围调节时，充电电压的调节围是多少？（2）R 在多少Ω以下才能实现谐振充电？3、一脉冲氙灯Φ7.5×80mm2，峰值放电电流2000A ，等离子体电阻系数K ＝1.13ΩA1/2。
求：氙灯的等效电阻Req 和灯阻系数K0？4、电容，电感氙灯放电电路中，氙灯Φ8×80mm2，K ＝1.13ΩA1/2，闪光时间T0＝0.23ms ，电容储能Ein=144j ，阻尼系数α=0.8求：电感L ，电容C 和充电电压Vc ？5、双椭圆柱腔，焦上泵浦，求证：010121[()]2cos 1R ge L r ηααθπr e αe ⎧=-+⎪⎪⎨⎪=⎪+⎩6、单椭圆柱腔，焦上泵浦：7、一台连续YAG 激光器，激光棒尺寸为Φ5×50mm2，冷却水温度TF ＝20℃，激光棒的热耗散功率Pd ＝600W ，YAG 的热导率K ＝0.11Wcm-1℃-1，冷却水与激光棒之间的热传递系数h ＝3Wcm-2℃-1。
求：T(0)，T(r0)。
8、求证：稳定腔的判据为：9、求证：对于高斯光束10、稳定腔球面输出镜如图所示：为使输出面处的等相位面为平面，（光从左向右传播）求证： 'ge32,140.44,5,4R L a c e r r η=====求：120()()1b b a d R R <--<2121(1)1112q q z q q F=+=-自由空间传播：（）过薄透镜：211()(1)R R d n=+-。
电子器件习题答案
第1章pn结二极管一、填空题1、双极型晶体管（BJT）、晶闸管2、整流、检波、开关、振荡、发光、检测光3、耗尽4、xn = [ 2εsε0 Vbi / (q N D) ]1/25、R=qI S/kT6、自建电场，零，少7、Cj = [ qεN A N D / ( N A + N D ) ]1/2 ( Vbi –V )-1/2耗尽层；增大；减少；非线性8、掺杂浓度、内建电势、杂质浓度9、410、电中性的，小注入、耗尽层、复合中心11、单向、扩散、反向饱和12、增加、升高、降低13、扩散、产生、复合14、加速、扩散系数、减小、减小15、Gd + jωCd、少、扩散、扩散电导、扩散电容16、扩散电容Cd、增大、ωτ、大、小、低17、rd =qI F/kT，串联电阻、低18、截止19、越长，越多20、开启（导通）、关断、低、高21、a）减短少数载流子寿命；b）减短基区的长度；c）在线路上, 使IF 减小, 使IR增大；d）彻底避免电荷存储22、隧道击穿、雪崩击穿23、量子隧穿效应、掺杂浓度势垒区中的电场、势垒高度、势垒厚度24、低、窄25、隧道、雪崩、隧道、雪崩26、热载流子、M→∞、雪崩倍增渡越时间、雪崩倍增光电27、隧道、简并28、多29、热发射、扩散、大、低、多30、半导体高掺杂或(和)选取低势垒的M-S接触。
二、简答题1、示意画出（在热平衡时）n – i - n+结的电场的分布图和能带图；2、通过p-n结二极管的电流主要是少数载流子电流还是多数载流子电流？答：少数载流子3、室温下，两个理想p+n突变结二极管除杂质浓度以外都完全相同，其中杂质浓度N D1=1015cm-3，=1016cm-3。
比较两个二极管的I-V特性，在同一坐标系中画出二者的特性。
N D1N D2N D2N D14、比较Ge、Si和GaAs的实际伏安特性的差异。
5、Si p-n结的反向电流随着温度的升高而增大, 是否是因为势垒区中深能级中心的产生电流增加的缘故?答：在较低温的情况下，产生电流随温度增加而增大，从而影响反向电流。
(完整word版)《光电子技术》章节练习题及答案
《光电子技术》章节练习题及答案第一章一、填空题1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
其并非热辐射光源本身的温度。
2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。
受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。
4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。
5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。
6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。
7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。
8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。
9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。
二、解答题1、简述光子的基本特性（10分）[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ων ==h E ；（2）22ch c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零；（3） k P =；（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
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题型：填空20，选择20，判断对错10，计算题20，简答题30
1.衡量光电子器件探测能力的参数有哪些？其中光谱响应度和响应度，最小可探测功率
和探测率之间具有怎样的关系？光电器件的性能参数主要有哪些？并做简要说明
2.光电效应的种类，解释什么是内光电效应，外光电效应，光电导效应，光伏效应。
何
为外光电效应，何为内光电效应，分别解释其原理及利用各自原理的主要器件。
3.光敏电阻的性能特点
4.影响光敏电阻光谱特性的主要有那两个因素？
5.光敏电阻的光电特性，计算一个照度上会产生多大的电流，或电压。
6.试解释光生伏特效应。
主要的光伏器件有哪些？试以一种器件为例说明其工作原理。
7.2DU型光电二极管环极的作用及连接方式。
8.推导光电二极管的最小可探测功率。
9.当光的增益功率足够大时就会产生受激吸收和发射光电子的现像。
10.外光电效应的两个定律是什么，解释每个个规定。
给出一个阈值功率。
代表什么含义。
11.光电被增管的增益和那些因素有关？（倍增极材料，偏置电压）调整偏置电压时是否
可以改变增益？
12.影响光电倍增管的长波阈值和短波阈值分别是什么？
13.光电倍增管的性能特点及特性参数的计算。
14.光电成像器件的种类。
15.热电探测器件有哪些，试简要说明各自特点。
16.像管的种类与功能。
17.微光像增强器的基本原理与结构。
18.摄像管功能。
19.单个电荷耦合器件的基本原理和信息传递过程。
D的主要特性参数。
21.如何减少传递中的电荷损失，提高转移效率？
D的上下限频率特性由什么决定？
23.简单画出帧场转移结构面阵CCD的结构，并说明其工作原理。
D图像传感器的附加电路有哪些？
25.CMOS图像传感器单个像元的工作原理。
D图像传感器与CMOS图像传感器实现光电信息转换的相同点和不同点。
27.CMOS图像传感器芯片的基本构成。
28.比较CCD图像传感器与CMOS图像传感器不同。
29.致冷型红外成像器件主要利用黑体的什么定律来实现红外检测？
30.SPRITE探测器的工作原理，（光电导效应）实现全部扫出必须满足的两个条件。
31.微测辐射热计的工作原理。
32.光子探测器和热探测器的区别。
33.热探测器的基本原理——热效应
34.热释电探测器的基本原理——热释电效应
35.紫外光的划分。
36.紫外探测的特点。
37.X射线的范围。
38.人造X射线的工作原理。