光电子技术基础复习
光电子技术基础
光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展光电子技术的定义光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。
光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。
光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。
通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。
显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。
能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。
生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。
微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。
智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。
绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。
跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。
具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。
热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。
具有高效、节能、长寿命等优点。
气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。
具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。
固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。
光电子技术基础-第二版朱京平Chap3
主要内容
3.1 相干光源、非相干光源与激光 3.2 光与物质相互作用理论——激光产生与传播基础 3.3 激光产生的条件 3.4 激光器的基本结构及输出 3.5 激光的特点 3.6 激光器的种类 3.7激光脉冲技术 3.8 激光选模技术 3.9 激光稳频技术 3.10 其他激光技术
激电子又可放出一个同频率的光子回到初态，这种吸收与再发射中，电子的本征能态 将发生改变，称为光和物质相互作用的共振过程，激光产生过程就属于共振过程。
3.2.1 光与物质相互作用的经典理论分析
2.光波在各向同性介质中的传播
各向同性介质可看成许多各向同性线性谐振子的集合。在平面光波场作用下， 原子在光场作用下产生感应极化，形成电偶极振子：
D 0 n0 E r0 E E r0 E 1 0r E ν E
()m N2 0e(0 22 )2 22
谐振相互作用时，由于 ω 0 2 ω 2 2 ω ( ω 0 ω ) 8 π 2 ν ( ν 0 ν )，并令 γΔω2πΔν，于是有
χ(ν)8π2 N m ε20e ν0(ν0ν)ν2 0 νΔ/ν 22
mdd2t2xkxm02x
K：弹性系数，x：电子偏移平衡位置距离，m：电子质量，0 k m：电子固有频率。 电子在原子内部的运动形成固有频率为0的等幅简谐振子，向外辐射电磁波， 辐射场又对电子产生反作用，产生与电子速度成正比的阻尼力； 光波电磁场入射，对阻尼振子施加一个电磁力作用，电子运动方程变为：
——信息光电子技术对光源的要求
信息光电子技术对光源的要求
单色性 高速脉冲性 方向性 可调谐性 高能量密度
激光正是满足这些条件的最好的光源
光电子技术基础复习资料
选择题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11、可见光的波长范围为（C ）A. 200—300nmB. 300—380nmC. 380—780nmD. 780—1500nm12、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CCDD. 体阵CCD和点阵CCD填空题1、黑体是指一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射。
2、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。
3、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。
光电子技术复习
光电⼦技术复习第⼀章1、光电⼦技术的定义光电⼦技术是光学技术与电⼦技术结合的产物，是电⼦技术在光频波段的延续和发展。
是研究光（特别是相⼲光）的产⽣、传输、控制和探测的科学技术。
2、电磁波的性质1.电磁波的电场和磁场都垂直于博得传播⽅向，三者相互垂直，电磁波是横波，和传播⽅向构成右⼿螺旋关系。
2.沿给定⽅向传播的电磁波，电场和磁场分别在各⾃平⾯内振动，称为偏振。
3.空间个点磁场电场都做周期性变化，相位同时达到最⼤或最⼩。
4.任意时刻，在空间任意⼀点，H E µε=5.电磁波真空中传播速度为001µε=c ，介质中的为εµ1=v3、⾊温的概念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。
4、辐射度学与光度学的基本物理量作业：1、2第⼆章⼀、光波在⼤⽓中的传播1、光波在⼤⽓中传播时，引起的光束能量衰减和光波的振幅和相位起伏因素光波在⼤⽓中传播时，⼤⽓⽓体分⼦及⽓溶胶的吸收和散射会引起的光束能量衰减，空⽓折射率不均匀会引起的光波振幅和相位起伏2、⼤⽓分⼦散射的定义、特点；瑞利散射的定义和特点定义：当光线穿过地球周围的⼤⽓时，它的⼀些能量向四⾯⼋⽅反射。
特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。
瑞利散射定义：在可见光和近红外波段，辐射波长总是远⼤于分⼦的线度，这⼀条件下的散射为瑞利散射。
瑞利散射特点：波长越长，散射越弱；波长越短，散射越强烈。
所以天空呈蓝⾊。
3、⼤⽓⽓溶胶的定义、瑞利散射、⽶-德拜散射；⼤⽓⽓溶胶：⼤⽓中有⼤量的粒度在0.03 µm到2000 µm之间的固态和液态微粒，它们⼤致是尘埃、烟粒、微⽔滴、盐粒以及有机微⽣物等。
由这些微粒在⼤⽓中的悬浮呈胶溶状态，所以通常⼜称为⼤⽓⽓溶胶。
瑞利散射：散射粒⼦的尺⼨远⼩于光波长时，散射光强。
⽶德拜散射：散射粒⼦的尺⼨⼤于等于光波长时，散射光强对波长的依赖性不强。
⼆、光波在电光晶体中的传播1、电光效应的定义及分类电光效应：在外电场作⽤下，晶体的折射率发⽣变化的现象。
光电子技术复习资料-2011(1)
一、填空1.由黑体辐射的普朗克定律，随着温度T的升高，黑体的单色辐射出射度极大值所在位置λm移向___________(长波、短波)方向。
3.若原子在高能级E2到低能级的自发跃迁几率为A21，则原子在高能级E2的平均寿命为____。
4.热辐射的基尔霍夫辐射定律指出，在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的__________与___________之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。
固体摄像器件主要有三大类：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），电荷耦合器件（CCD）与其他器件相比，最突出的特点是以电荷为信号。
CCD的工作过程就是电荷的________、________、________和________的过程。
构成CCD 的基本单元是________，它能够存储电荷。
CCD器件的积分时间越长，它的灵敏度越______(高、低)。
CCD的噪声可归纳为3类：________、________、________。
5.光束调制按其调制的性质可分为、、、。
要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程：、、。
6.光电二极管工作时，负载电阻上的光电流与、、、有关。
7.激光器的基本结构包含、、三部分，产生激光的两个必要条件是：(1) ________________________________;（2）___________________________________________。
常见的激光器有：、、、。
8.声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为两种类型。
9.根据调制器与激光器的关系，光束的调制方法可以分为内调制和外调制两种。
内调制是指。
10.在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个λ/4波片，波片的轴向取向为时最好。
11.若光电探测器的电流灵敏度R i=100μA/μW，噪声电流i n=0.01μA，则噪声等效功率NEP=_______________________。
光电子各章复习要点
各章复习要点第1章 激光原理概论1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布）• 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布 • 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗 •7.激光的特点？•(1)极好的方向性（θ≈10-3rad)•(2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.•(3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)•(4)极高的亮度•光亮度:单位面积的光源,在其法向单位立体角内传送的光功率.•8激光器构成及每部分的功能νh E =λνc h c h c E m ///22===1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性•9激光产生的基本原理(以红宝石激光器为例)•⑴Cr3+的受激吸收过程．•⑵无辐射跃迁•⑶粒子数反转状态的形成•⑷个别的自发辐射 •⑸受激发射 •⑹激光的形成 •10.模式的概念及分类11.纵模的谐振条件的推导及纵模间隔的计算。
第2章 激光谐振腔技术、选模及稳频技术 • 1.掌握三个评价谐振腔的重要指标•最简单的光学谐振腔是在激活介质两端适当的位置放置两个具有高反射率的反射镜来构成的，与微波相比，采用开腔。
1）平均单程功率损耗率πλπφ222⋅=⋅=∆q nL qnL q 2=λnLcqv q 2=反射损耗：衍射损耗：（圆形平行平面腔）2）谐振腔寿命3）谐振腔Q 值• 2.了解横模选择的两种方法(1)只改变谐振腔的结构和参数,使高阶模具有大的衍射损耗(2)腔内插入附加的选模器件 3两种常用的抑制高阶横模的方法 1.调节反射镜 ✓ 优点:方法简单易行 ✓ 缺点:输出功率显著降低 2.腔内加光阑高阶横模的光束截面比基横模大，减小增益介质的有效孔径，可大大增加高阶横模的衍射损耗• 4.理解三种单纵模输出的方法 •1）短腔法10ln21I I =δ4.12)(207.0aLd λδ=)1(R c Lt c -=dr L L R c L cQ δδλπλδπλπ+==-=1.22)1(.221210010ln 21ln 21ln21r r r r I I I I -===δ•2）法布里-珀罗标准距法•3）复合腔选纵模第5章 光电子显示技术• 1.黑白CRT 的构成及每部分的功能？ • 电子枪、偏转系统和荧光屏三部分构成• 2.黑白CRT 的基本工作原理？ndc m 2=∆ν•电子枪发射出电子束，电子枪受阴极或栅极所加的视频信号电压的调制，电子束经过加束极的加速，聚焦极的聚焦，偏转磁场的偏转扫描到屏幕前面的荧光涂层上，产生复合发光，最终形成满足人眼视觉特性要求的光学图像。
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。
光电子技术(基础光学知识)
超短 波
微波
光 红外 波线
可见 光
主要形成手段 电子线路
波长范围 3~30km 200m~3km 10~200m 1~10m
行波管、调速 管、磁控管
1mm~1m
热体
激 0.76um~1mm 光
电弧灯
0.40~0.76um
频率范围/MHz 目前的主要应用
0.01~0.1
越洋长距离通讯、导航
0.1~1.5
• 由自然光得到偏振光的过程称为起偏，所用器件为起偏器，常见起偏 方式有以下几种：
• （1）基于晶体双折射原理的起偏，这是最有效的一种起偏方式， 我们将在以后关于晶体光学与光调制的章节中加以详细讨论。
• (2)布儒斯特（Brewster）角起偏，这是利用光在界面上的反射与吸 收过程使自然光起偏，以获得偏振光的一种方式。如图2.3所示，当 自然光入射到折射率分别为nl ，n2的两种介质界面上时，若将入射光 分为平行和垂直入射面的两部分振动，其反射光和折射光都变成了部 分偏振光。介质表面对垂直和平行入射面的电场分量的反射率均是入 射角θ1的函数，相互关系如图2.3 (c)所示。尤其是在某一特定角θ1 = θB时，平行分量的反射率为0，反射部分只
19世纪60年代，麦克斯韦 (J. C. Maxwell ) 建立了电磁场理论，并认为光是 一定频率范围内的电磁波，具有一般电磁波的波动特性，为波动说建立起更为
坚实的理论基础。
但是，从19世纪末到21世纪初，人们又陆续发现了一系 列波动理论难以合理解释的现象，如黑体辐射、原子的线 状光谱和光电效应等。 以后，人们在努力解释有关光和物质相互作用的现象时， 越来越多地认识到必须承认光具有粒子特性。 1900年普朗克（M. Planck） 提出辐射的量子理论,1905年 爱因斯坦（Einstein）发展了普朗克的量子化假设，形成了 一种全新意义的光子学说。
光电子技术基础知识
光电子技术根底知识什么是光电子技术呢？收集知道或者学习了哪些光电子技术根底知识？光电子技术根底知识：光源选择的根本知识判断机器视觉的照明的好坏，首先必须了解什么是光源需要做到的！显然光源应该不仅仅是使检测部件能够被摄像头〞看见〞。
有时候，一个完整的机器视觉系统无法支持工作，但是仅仅优化一下光源就可以使系统正常工作。
比照度：比照度对机器视觉来说非常重要。
机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征及需要被忽略的图像特征之间产生最大的比照度，从而易于特征的区分。
比照度定义为在特征及其周围的区域之间有足够的灰度量区别。
好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。
亮度：中选择两种光源的时候，最正确的选择是选择更亮的那个。
当光源不够亮时，可能有三种不好的情况会出现。
第一，相机的信噪比不够；由于光源的亮度不够，图像的比照度必然不够，在图像上出现噪声的可能性也随即增大。
其次，光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深。
另外，当光源的亮度不够的时候，自然光等随机光对系统的影响会最大。
鲁棒性：另一个测试好光源的方法是看光源是否对部件的位置敏感度最小。
当光源放置在摄像头视野的不同区域或不同角度时，结果图像应该不会随之变化。
方向性很强的光源，增大了对高亮区域的镜面反射发生的可能性，这不利于后面的特征提取。
在很多情况下，好的光源需要在实际工作中及其在实验室中的有一样的效果。
好的光源需要能够使你需要寻找的特征非常明显，除了是摄像头能够拍摄到部件外，好的光源应该能够产生最大的比照度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。
光源选择好了，剩下来的工作就容易多了！机器视觉应用关心的是反射光。
物体外表的几何形状、光泽及颜色决定了光在物体外表如何反射。
机器视觉应用的光源控制的诀窍归结到一点就是如何控制光源反射。
如何能够控制好光源的反射，那么获得的图像就可以控制了。
因此，在机器视觉应用中，当光源入射到给定物体外表的时候，明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。
光电子技术基础
光电子技术基础
光电子技术是一种新型的技术，是光学与电子学技术的结合，其基本特性来自于光学
和电子技术，它可以实现光学传输、电子控制、信号处理、信号分析等功能，在许多研究
领域得到广泛应用，并作用于如通讯、精密仪器仪表等工业领域。
光电子技术的基础是光学和电子学，而光学是研究光的分布规律，光的性质，光的传
播行为，光祯现象，光的控制以及与电磁波的相互作用的一门学科。
光学的概念的应用，
涵盖着从宇宙射线至紫外线的电磁波及比紫外线更小的电磁辐射，从动物视觉到人眼，以
及可以常识性地解释视觉特性，色彩、传播、像、成像、光纤等重要概念都涉及这门学科。
而电子学是研究基于电子在物理学现象、力学物理量及外加电场控制的物理系统的应用的
一门学科，电子学关注电话机、集成电路以及其他电子器件的设计和运行原理；此外，电
子学也关联量子力学、电磁波、传播，以及气体电子学。
从二者的融合演变中可以看到，光电子技术把以上两门学科的原理和理论都融入其中，开发出各种光电子器件，如激光器、激光显示器、光电池、图像传感器等，该技术还可以
实现以光信号为媒介进行传输的信息处理，如在沟通、视频调制解调、卫星通信、图像处
理等工程中，给相关行业带来了极大的发展。
光电子技术复习总结
光电子技术复习题总结（2012.6.1）第一章：光的基础知识及发光源1.光的基本属性？光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。
2.激光的特性？（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。
原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、……、En ，而不能采取其它值。
（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为h4.光与物质的共振相互作用的三种过程？受激吸收、自发辐射、受激辐射5.亚稳态？自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。
寿命特别长的激发态称为亚稳态。
其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。
6.受激辐射的光子性质？受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。
7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。
当吸收过程比受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。
8.受激辐射与自发辐射的区别？最重要的区别在于光辐射的相干性，由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性，而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致，即有高度的简并性。
9.光谱线加宽现象？由于各种因素影响，自发辐射所释放的光谱并非单色，而是占据一定的频率宽度，分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内，自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。
10.谱线加宽的原因？由于能级有一定的宽度，所以当原子在能级之间自发发射时，它的频率也有一个变化范围△vn.11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类？它们的区别？分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。
光电子技术基础考试题及答案
光电子技术基础考试题及答案一、选择题1.光通量的单位是（ B）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯2.辐射通量力e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）3.发光强度的单位是（ A）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯4.光照度的单位是（ D）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯5.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6. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
适当偏置是（D）A 恒流B 自偏置C 零伏偏置D 反向偏置7.2009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8.下列哪个不属于激光调制器的是（ D）A.电光调制器B.声光调制器C.磁光调制器D.压光调制器9.电光晶体的非线性电光效应主要与（C ）有关白内加电场B.激光波长C.晶体性质D.晶体折射率变化量10.激光调制按其调制的性质有（ C ）A.连续调制B.脉冲调制C.相位调制D.光伏调制11.不属于光电探测器的是（ D）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D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13.LCD显示器，可以分为（ABCD）A. TN 型B. STN 型C. TFT 型D. DSTN 型14.掺杂型探测器是由（D）之间的电子-空穴对符合产生的，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.禁带B.分子C.粒子D.能带15.激光具有的优点为相干性好、亮度高及（ B ）A色性好B单色性好C吸收性强D吸收性弱16.红外辐射的波长为（ D）.A 100-280nmB 380-440 nmC 640-770 nmD 770-1000 nm17.可见光的波长范围为（ C ）.A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm18. 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，该灯的光通量为（A）.A .848lxB .212lxC .424lxD .106lx19.下列不属于气体放电光源的是（ D ）.A .汞灯B .氙灯C .铊灯D .卤钨灯1.33口是（A ）A.液晶显示器B.光电二极管C.电荷耦合器件口.硅基液晶显示器1.255mm的视像管，靶面的有效高度约为10mm,若可分辨的最多电视行数为400,则相当于（A ）线对/mm.A.16B.25C.20D.1822. 光电转换定律中的光电流与（ B ） .A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23. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是（ A ）A 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24.光束调制中，下面不属于外调制的是 ( C )A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25.激光具有的优点为相干性好、亮度高及 ( B )A多色性好B单色性好C吸收性强D吸收性弱26.能发生光电导效应的半导体是 ( C )A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27.电荷耦合器件分 ( A )A线阵式口和面阵式口 B线阵CCD和点阵CCDC面阵式口和体阵CCD D体阵CCD和点阵CCD28.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29.光电探测器的性能参数不包括(D)A光谱特性B光照特性C光电特性D P-I特性30.光敏电阻与其他半导体电器件相比不具有的特点是(B)A.光谱响应范围广B.阈值电流低C.工作电流大D.灵敏度高31.关于LD与LED下列叙述正确的是(C)A. LD和LED都有阈值电流B .LD调制频率远低于LED C. LD发光基于自发辐射D .LED可发出相干光32.光敏电阻的光电特性由光电转换因子描述，在强辐射作用下（A）A. ?=0.5B.? =1C. ?=1.5D. ?=233.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光及红外光谱区B可见光及紫外光谱区C可见光区D可见光及红外光谱区34.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光及红外光谱区B可见光及紫外光谱区C可见光区D可见光及红外光谱区35.光视效能K为最大值时的波长是（A）A．555nm B.666nm C．777nm D.888nm36.对于P型半导体来说，以下说法正确的是（D）A 电子为多子B 空穴为少子C能带图中施主能级靠近于导带底D能带图中受主能级靠近于价带顶37.下列光电器件，哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压（C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C雪崩光电二极管D光电三极管38.对于光敏电阻，下列说法不正确的是：（D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动39. 在直接探测系统中, （B）A 探测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力40.对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD内部可没有谐振腔D LED辐射光的波长决定于材料的禁带宽41.对于N型半导体来说，以下说法正确的是（A）A费米能级靠近导带底B空穴为多子C 电子为少子D 费米能级靠近靠近于价带顶42. 依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管B 光电三极管C 光电倍增管D 光电池43. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
光电子技术基础14
式中
K
0 S f'd'
0 f'd'
S
0
s f'd'
f'
0 f'd'
称为光谱利用率系数，为入射光功率能被响应的百分比。
第五页，编辑于星期六：十六点 三十一分。
3. 频率灵敏度Rf(响应频率fc和响应时间
t)
若入射光是强度调制，在其它条件不变下，光电流if将随调频 f的升高而下降，这时的灵敏度称为频率灵敏度Rf，
定义为
Rf
if P
if是光电流时变函数的付里叶变换，通常
if
i f 0
1 (2f )2
τ称为探测器的响应时间或时间常数，由材料、结构和外 电路决定。
第六页，编辑于星期六：十六点 三十一分。
频率灵敏度
Rf
R0
1 (2f )2
这就是探测器的频率特性，R f随f 升高而下降的速度与τ值大小
关系很大。
一般规定，R f下降到
R0 / 2 0.707R0
频率fc为探测器的截止响应频率和响应频率。
从上式可见：
fc
1
2
当f<fc时，认为光电流能线性再现光功率P的变化。 如果是脉冲形式的入射光，则更常用响应时间来描述。
第七页，编辑于星期六：十六点 三十一分。
例如： 德国Advanced Laser Diode Systems公司提供带宽可达
35GHz、响应频率范围覆盖400nm到1.6 μm 的高速光电二极管。 该光电二极管采用MSM（金属-半导体-金属）的结构，具有非常 低的电容、电阻，因而具有极高的响应速度。其冲击响应振荡 极小，常适于高速光源时间或频率特性探测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选择题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11、可见光的波长范围为（C ）A. 200—300nmB. 300—380nmC. 380—780nmD. 780—1500nm12、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CCDD. 体阵CCD和点阵CCD填空题1、黑体是指一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射。
2、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。
3、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。
4、光束调制按其调制的性质可分为调幅、调频、调相及强度调制。
要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程：抽样、量化和编码。
5、本征型光敏电阻一般在室温下工作，适用于可见光和近红外辐射探测；非本征型光敏电阻通常在低温条件下工作，常用于中、远红外辐射探测。
6、CCD的基本功能为电荷存储和电荷转移，CCD按结构可分为线阵CCD和面阵CCD。
7、液晶分为两大类:溶致液晶和热致液晶。
作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。
8、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。
9、磁光效应是指外加磁场作用引起材料光学各向异性的现象，法拉第磁光效应的规律（1）对于给定的介质,光振动面的旋转角与样品的长度和外加的磁感应强度成正比（2）光的传播方向反转时，法拉第旋转的左右方向互换。
10、光热效应是指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。
11、固体摄像器件主要有三大类，它们是电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体图像传感器、电荷注入器件。
12、光波在大气中传播时，由于大气气体分子及气溶胶的吸收和散射；会引起光束的能量衰减；由于空气折射率不均匀会引起光波的振幅和相位起伏。
13、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、CO2激光器或Ar+激光器（写出两种）。
14、液晶是液态晶体的简称；热致液晶可以分为近晶相、向列相和胆甾相三种。
15、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；其静止质量为零（0）。
16、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。
17、光热探测器由热敏元件、热链回路、大热容量的散热器三部分构成，常见的光热探测器有热敏电阻、热释电探测器（写出两种）。
18、2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
高锟在有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面取得了突破性成就，博伊尔和史密斯发明了半导体成像器件——电荷耦合器件（ＣＣＤ）图像传感器。
19、 CCD的工作过程就是产生、存储、传输、检测的过程。
20、激光器按按工作物质分类可分为: 固体激光器, 液体激光器, 气体激光器和半导体激光器。
21、光纤主要由纤芯 , 包层 , 涂覆层三部分组成判断题1、世界上第一台激光器是固体激光器。
( T )2、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 )3、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 )4、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 )5、为了获得线性电光调制，通过引入一个固定相位延迟，一般该调制器的电压偏置在T＝50％的工作点上。
(T )6、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 )7、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 )8、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 )9、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 )10、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 )1. 1、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，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。
2、试比较带像增强器的CCD、薄型背向照明CCD和电子轰击型CCD器件的特点。
答：带像增强的CCD：将光图像聚焦在像增强的光电阴极上，再经像增强器增强后耦合到CCD上实现微光摄像。
薄型背向照明CCD：克服了普通前向照明CCD的缺陷，CCD的量子效率提高到90%，灵敏度高，噪声低。
电子轰击型CCD：采用电子从“光阴极”直接射入CCD的成像方法，简化了光子被多次转换的过程，信噪比大大提高；体积小，重量轻，可靠性高，分辨率高，对比度好。
3、试比较TN－LCD和STN－LCD的特点。
TN－LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角为90º，它的电光特性曲线不够陡峻，由于交叉效应，在采用无源矩阵驱动时，限制了其多路驱动能力。
STN－LCD的扭曲角在180º—240º范围内，曲线陡度的提高允许器件工作在较多的扫描行数下，利用了超扭曲和双折射两个效应，是基于光学干涉的显示器件。
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，盒厚较薄，一般5-7μm。
STN-LCD的工艺流程基本上和TN-LCD类似，但由于STN-LCD是基于光干涉效应的显示器件，对盒厚的不均匀性要求＜0.05μm(TN-LCD只要求＜0.5μm)，否则就会出底色不均匀，预倾角要求达到3º～8º，电极精细，器件尺寸较大，因此其规模生产难度较TN-LCD大许多。
）4、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. 5、何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。
大气中N2、O2分子虽然含量最多（约90%），但它们在可见光和红外区几乎不表现吸收，对远红外和微波段才呈现出很大的吸收。
因此，在可见光和近红外区，一般不考虑其吸收作用。
大气中除包含上述分子外，还包含有He，Ar，Xe，O3，Ne等，这些分子在可见光和近红外有可观的吸收谱线，但因它们在大气中的含量甚微，一般也不考虑其吸收作用。
只是在高空处，其余衰减因素都已很弱，才考虑它们吸收作用。
H2O和CO2分子，特别是H2O分子在近红外区有宽广的振动-转动及纯振动结构，因此是可见光和近红外区最重要的吸收分子，是晴天大气光学衰减的主要因素。
6、简述带像增强器的CCD的特点。
带像增强器的CCD器件是将光图像聚焦在像增强器的光电阴极上，再经像增强器增强后耦合到电荷耦合器件（CCD）上实现微光摄像（简称ICCD）。
最好的ICCD是将像增强器荧光屏上产生的可见光图像通过光纤光锥直接耦合到普通CCD芯片上。
像增强器内光子－电子的多次转换过程使图像质量受到损失，光锥中光纤光栅干涉波纹、折断和耦合损失都将使ICCD输出噪声增加，对比度下降及动态范围减小，影响成像质量。
灵敏度最高的ICCD摄像系统可工作在10-6lx靶面照度下。
7、简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。