光电子技术期末考试试卷及其知识点大汇总(可编辑修改word版)

一、选择题（20 分，2 分/题）1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有（abcd ）A.信息通信B.宇宙探测C.军事国防D.灾害救援2、激光器的构成一般由（a ）组成A.激励能源、谐振腔和工作物质B.固体激光器、液体激光器和气体激光器C.半导体材料、金属半导体材料和PN 结材料D. 电子、载流子和光子3、光波在大气中传播时，引起的能量衰减与（abcd ）有关A.分子及气溶胶的吸收和散射B.空气折射率不均匀C.光波与气体分子相互作用D.空气中分子组成和含量4、2009 年10 月6 日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ a ）A.传输损耗低B.可实现任何光传输C.不出现瑞利散射D.空间相干性好5、激光调制器主要有（abc ）A.电光调制器B.声光调制器C.磁光调制器D.压光调制器6、电光晶体的非线性电光效应主要与（ac ）有关A.外加电场B.激光波长C.晶体性质D.晶体折射率变化量7、激光调制按其调制的性质有（cd ）A.连续调制B.脉冲调制C.相位调制D.光强调制8、光电探测器有（abc ）A.光电导探测器B.光伏探测器C.光磁电探测器D.热电探测元件9、CCD 摄像器件的信息是靠（ b ）存储A.载流子B.电荷C.电子D.声子10、LCD 显示器，可以分为（abcd ）A. TN 型B. STN 型C. TFT 型D. DSTN型二、判断题（20 分，2 分/题，对用“√”、错用“×”标记）11、世界上第一台激光器是固体激光器。

( T )12、在辐射度学中，辐射能量Q 是基本的能量单位，用J(焦耳)来度量。

( T )13、在声光晶体中，超声场作用像一个光学的“相位光栅”，其光栅常数等于光波波长。

(F) 14、在磁光晶体中，当磁化强度较弱时，旋光率与外加磁场强度是成正比关系。

( T )15、为了获得线性电光调制，通过引入一个固定/ 2相位延迟，一般该调制器的电压偏置在T＝50％的工作点上。

( T )16、在磁光调制中的磁性膜表面用光刻方法制作一条金属蛇形线路，主要为了实现交替变化的磁场。

( T )17、探测器的量子效率就是在某一特定波长上，每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数之比。

( T )18、二代像增强器以纤维光学面板作为输入、输出窗三级级联耦合的像增强器。

( F )19、阴极射线管的电子枪的作用是产生辉亮信号和彩色显示。

( F )0 20、等离子体显示主要是通过电流激发气体，使其发出肉眼看不见的紫外光碰击后面的玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的可见光。

( T )三、填空题（10 分，1 分/题）21 、 红 外 辐 射 其 波 长 范 围 在 0.76~1000um 。

22、 光 纤 通 信 中 常 用 的 光 源 波 长 为 850 13101550um。

23、在∇ ⨯ ∇ ⨯ E + ∂ 2 E ∂t 2 ∂ 2 P = - ∂t 2 ∂J 中，对于半导体而言，起主要作用是 ∂t ∂ 2 P - ∂t 2 ∂J - ∂t24、 激 光 光 束 在 光 纤 波 导 中 的 传 播 遵 循费 马原理。

25、激光调制器中的内调制是指 是指加载调制信号是在激光振荡过程中进行的，即以调制信号去改变激光器的振荡参数，从而改变激光输出特性以实现调制。

26、一个三级数字式扫描器主要由三个电光晶体和双折射晶体组成。

27、光子效应是指 指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的 - 。

一类光电效应。

探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。

光子能量的大小直接影响内部电子状态的改变。

28、光电二极管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，使产生的正离子在该膜中是不能移动的，但是它们的静电感应却可以使P-Si表面产生一个感应电子层。

29、固体摄像器件主要有三大类是电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体图像传感器（CMOS）、电荷注入器件（CID）。

30、TN-LCD的缺点是电光响应前沿不够陡峭、反应速度慢、阈值效应不明显、使得大量显示和视频显示等受到了限制。

四、简答题（30 分，10 分/题）31、比较光子和光热探测器在作用机理、性能及应用特点等异同。

光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。

探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。

光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小。

光子能量是h，h 是普朗克常数, 是光波频率，所以，光子效应就对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。

光热效应和光子效应完全不同。

探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。

所以，光热效应与单光子能量h的大小没有直接关系。

原则上，光热效应对光波频率没有选择性。

只是在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。

因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。

32、简述电荷耦合摄像器件的主要特性参数。

转移效率：电荷包在进行每一次转移中的效率；不均匀度：包括光敏元件的不均匀与CCD 的不均匀；暗电流：CCD 在无光注入和无电注入情况下输出的电流信号；灵敏度：是指在一定光谱范围内，单位暴光量的输出信号电压（电流）；光谱响应：是指能量相对光谱响应，最大响应值归一化为100%，所对应的波长峰值波长，低于10%的响应点对应的波长称为截止波长；噪声：可以归纳为散粒噪声、转移噪声和热噪声；分辨率：是指摄像器件对物像中明暗细节的分辨能力；动态范围和线性度：动态范围=光敏元件满阱信号/等效噪声信号，线性度是指在动态范围内，输出信号与暴光量的关系是否成直线关系。

1.激光的特点是什么？激光与其他光源相比具有以下特点a方向性好;b单色性好;c相干性好;d亮度高;e简并度高2.激光产生的条件？必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式.充分条件：起振条件（阈值条件）和稳定振荡（形成稳定激光）3.激光器的构成? 工作物质：提供形成激光的能级结构体系，是激光形成的内因; 泵浦源;提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因；光学谐振腔：提供反程放大机构，使受激发射的强度，方向性，单色性进一步提高。

4.He-Ne激光器的镜间距为0.2，求最靠近632.8nm跃迁线中心得纵模阶数，纵模频率间隔。

如果增益曲线宽度为1.5*10^9Hz，则可以引起的纵模总数是多少？相邻两纵模的频率间隔为：△Vq=c/2nL=（3.0*10^8）/（2*1*0.2）=7.5*10^8Hz(n为腔内折射率；L为镜间距). △Ψ=(2nπ/λ)*2L=q2π=>q(纵模阶数)=2nL/λ=2*1*0.2/632.8*10^9=6.32*10^5 实际振荡纵模数△q={△Vt/△Vq}+1 △Vt=1.5*10^9Hz5.说出典型激光器的工作波长？典型激光器的激光产生过程，固体气体。

He-Ne激光器:632.8nm 红宝石激光器:694.3nm; CO2激光器:10640nm;Cu激光器:510.5nm He-Cd325nm;钴玻璃激光器：1.06µm6,常见的调Q技术分为几类？纵模和横模的选择方法有哪些？转镜调Q；染料调Q；电光调Q；声光调Q 横模选择方法(1)谐振腔腔型与腔参数选择法；(2)小孔光阑选择；(3)自孔径选模；(4)棱镜选模纵模选择(1)色散腔法；(2)短腔法；(3)复合腔法；(4)行波腔法7,实现单纵模的方法是哪些？短腔法；色散腔法；标准具法；滤波片法；行波腔法；复合腔法8如何求数值孔径？光纤可能接受外来入射光的最大受光角的正弦与入射区折射率的乘积。

NA=n1sinθ=n0sinΨmax=（n1^2-n2）^0.5 只有Ψ<Ψ0的光锥内的光才能在光纤中发生全反射NA约等于n1(2△)^½9电光调制器的结构和原理。

电光晶体(KDP)置于两个成正交的偏振器之间，其中起偏器P1的偏振方向平行于电光晶体的x轴，检偏器P2的偏振方向平行于y 轴，当沿晶体z轴方向加电场后，它们将旋转45o变为感应主轴x’,y’。

因此，沿z轴入射的光束经起偏器变为平行于x轴的线偏振光，进入晶体后(z=0)被分解为沿x’和y’方向的两个分量，两个振幅(等于入射光振幅的1/ ）和相位都相等．10两种声光调制的原理与特点及不同点。

(1 )拉曼－奈斯衍射(2 )声光布拉格衍射.超声波频率前者低后者高，入射方向前者光线平行于声波面入射和声波传播方向垂直入射，后者入射光不是垂直入射而是声波波面有一定角度。

光栅前者宽度较小时平面相位光栅后者声光相互作用长度L光栅变为三维空间相位。

11, CIE-RGB记色系统规定的基色单位是怎样的？电子枪和铝膜的作用各是什么？答：波长700nm，光通量为1lm的红光作为一个红基色单位，用（R）表示波长546.1nm，光通量为4.5907lm的绿光作为一个绿基色单位，用（G）表示波长435.8nm，光通量为0.0601lm的蓝光作为一个蓝基色单位，用（B）表示电子枪：1.发射并加速电子2.用视频信号调制电子束流3.利用电子透镜汇聚电子束，并在荧光面上将电子束聚焦成小点铝膜：1.可以防止负电荷积累导致的荧面电位下降，从而限制了亮度的提高2.铝可将荧光粉向管内的光线反射回到观察者一侧，提高亮度。

3.阻挡负离子对荧光层得轰击防止离子斑12,液晶的种类及其特点答：向列型：也称螺旋形液晶，由长径比很大的棒状分子组成，每一分子位置虽无规则，但从整体看，分子轴向同一方向。

与近晶型液晶相比，粘度小，易于流动性。

胆甾型：也称螺旋型液晶，它和近晶型液晶一样具有层状结构，但层内分子排列却向列型液晶分子长轴在层内是相互平行的。

具有强光性和偏振光二色性，负单轴晶体的双折射性。

近晶型：也称层状晶，由棒状或条状分子排列成层，层内分子长轴相互平行，其方向垂直于层面，与层面呈倾斜排列，呈现排列，呈现二维流体的性质，粘度高，具有正单轴晶体的双折射性13,什么叫光波分复用器件？答：光波复合器是对光波波长进行分离与合成的目的无源器件，其一个端口作为器件的输出/输入端，N个端口作为器件的输入/ 输出端14,光隔离器的作用是什么？微型空间型偏振相关隔离器的工作原理怎样？答：是为了避免回返光对光源等器件的工作产生影响并对回返光进行抑制的一种光无源器件。

它对正向传输光具有较低插入损耗，而对反向传输光有很大衰减作用，因而可以抑制光传输系统中反射信号对光源的不利影响，确保光通信系统的质量一般置于光源后，为一种非互易器件。