集成光电子学习题集
集成电子技术基础教程-模电教材习题与习题解答-三篇 2章
第二章 集成运算放大器 题3.2.1 某集成运放的一个偏置电路如图题3.2.1所示，设T 1、T 2管的参数完全相同。
问：(1) T 1、T 2和R 组成什么电路？(2) I C2与I REF 有什么关系？写出I C2的表达式。
图题3.2.1解：(1) T 1、T 2和R 2组成基本镜像电流源电路(2) REFBE CCREF C R V V I I −==2题3.2.2 在图题3.2.2所示的差分放大电路中，已知晶体管的β =80，r be =2 k Ω。
(1) 求输入电阻R i 和输出电阻R o ；(2) 求差模电压放大倍数vdA &。
图题3.2.2解：(1) R i =2(r be +R e )=2×(2+0.05)=4.1 k ΩR o =2R c =10 k Ω(2) 6605.0812580)1(−=×+×−=β++β−=e be c vd R r R A &题3.2.3 在图题3.2.3所示的差动放大电路中，设T 1、T 2管特性对称，β1=β2=100，V BE =0.7V ，且r bb ′=200Ω，其余参数如图中所示。
(1) 计算T 1、T 2管的静态电流I CQ 和静态电压V CEQ ，若将R c1短路，其它参数不变，则T 1、T 2管的静态电流和电压如何变化？(2) 计算差模输入电阻R id 。
当从单端（c 2）输出时的差模电压放大倍数2d A &=?； (3) 当两输入端加入共模信号时，求共模电压放大倍数2c A &和共模抑制比K CMR ； (4) 当v I1=105 mV ，v I2=95 mV 时，问v C2相对于静态值变化了多少？e 点电位v E 变化了多少？解：(1) 求静态工作点：mA 56.0102101/107122)1/(1=×+−=+β+−=e b BE EE CQ R R V V I V 7.07.01010056.01−≈−×−=−−=BE b BQ E V R I V V 1.77.01056.012=+×−=−−=E c CQ CC CEQ V R I V V若将R c1短路，则mA 56.021==Q C Q C I I （不变）V 7.127.0121=+=−=E CC Q CE V V VV 1.77.01056.0122=+×−=−−=E c CQ CC Q CE V R I V V （不变）(2) 计算差模输入电阻和差模电压放大倍数：Ω=×+=β++=k 9.456.026101200)1('EQT bb be I V r r Ω=+×=+=k 8.29)9.410(2)(2be b id r R R5.338.2910100)(22=×=+β=be b c d r R R A & (3) 求共模电压放大倍数和共模抑制比：5.0201019.410101002)1(2−=×++×−=β++β−=e be b c c R r R R A & 675.05.3322===c d CMR A A K &&（即36.5dB ） (4) 当v I1=105 mV ，v I2=95 mV 时，mV 109510521=−=−=I I Id v v vmV 100295105221=+=+=I I Ic v v v mV 285100)5.0(105.33222=×−+×=⋅+⋅=∆Icc Id d O v A v A v && 所以，V O2相对于静态值增加了285 mV 。
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。
(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 , 为光程差。
⑶两列同频平面简谐波振幅分别为 、 , 位相差为 , 则其干涉光强为 , 两列波干涉相长的条件为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。
⒉ 在玻璃( 2.25,1)r r εμ==上涂一种透明的介质膜以消除红外线(0.75)m λμ=的反射。
数字集成电路考题（2012）
集成电路考题一、填空题1、世界上第一个自动计算器是1832年。
2、Jack Kilby 提出IC 设想设想------集成电路，由此获得诺贝尔奖，标志着集成电路，由此获得诺贝尔奖，标志着数字时代的来临。
3、集成电路的发展按摩尔定律发展变化。
发展变化。
4、数字电路噪声进入的途径有电感耦合、电容耦合、电源和地的干扰。
、电源和地的干扰。
5、N 型半导体的多子是自由电子，少子是空穴。
6、P 型半导体的多子是空穴，少子是自由电子。
7、二极管电流D I 与电压D V 的关系表达式为)1(/-=F TD V S D eI I 。
8、二极管的反向击穿类型有齐纳击穿和雪崩击穿。
9、互连线电容模型可用平行板电容模型等效，导线总电容的公式为WL t C di di e =int 。
1010、互连线电容模型可用微带线模型等效，由、互连线电容模型可用微带线模型等效，由平面电容和边缘电容构成。
构成。
1111、导体为均匀的绝缘介质包围，可知一条导线的电容、导体为均匀的绝缘介质包围，可知一条导线的电容C 与电感L 的关系为u CL e =。
1212、、CMOS 反相器噪声容限的定义有L NM 低电平噪声容限和H NM 高电平噪声容限。
1313、、CMOS 反相器电路总功耗分为三部分，分别为dynP 由充放电电容引起的动态功耗、dpP 直流通路电容引起的功耗、statP 静态功耗。
1414、静态、静态CMOS 门由上拉网络PUN 和下拉网络PDN 构成。
构成。
1515、、CMOS 互补逻辑实现一个N 输入逻辑门所需MOS 管的个数为2N 个。
个。
1616、伪、伪NMOS 逻辑实现一个N 输入逻辑门所需MOS 管的个数为N+1个。
个。
1717、动态逻辑实现一个、动态逻辑实现一个N 输入逻辑门所需MOS 管的个数为N+2个。
个。
1818、动态逻辑电路工作过程分为、动态逻辑电路工作过程分为预充电和求值两个阶段。
两个阶段。
1919、时序电路中与寄存器有关的参数分别为、时序电路中与寄存器有关的参数分别为建立时间、维持时间、传播时间。
光电子器件集成考核试卷
9.光电子器件的可靠性受到_______、_______和_______等因素的影响。
( )( )( )
10.光电子器件中，_______是一种基于电光效应工作的器件，用于实现光信号的调制。
( )
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.光电池是基于外光电效应工作的。（）
A.光电探测器
B.光调制器
C.光隔离器
D.发光二极管
6.光电子器件中，哪些器件可以用于光通信中的光放大？()
A.光电探测器
B.光放大器
C.光耦合器
D.光隔离器
7.下列哪些参数是评价激光器性能的重要指标？()
A.输出功率
B.波长稳定性
C.噪声
D.谐波失真
8.下列哪些光电子器件可以用于光信号解复用？()
C.光电晶体管
D.光电倍增管
17.下列哪种光电子器件主要用于光信号衰减？()
A.光电探测器
B.光放大器
C.光衰减器
D.光隔离器
18.在光电子器件中，下列哪个参数表示激光器的输出功率？()
A.输出功率
B.谐波失真
C.噪声
D.波长
19.下列哪种材料在光电子器件中常用于制造光电探测器？()
A.硅
B.砷化镓
光电子器件集成考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.光电子器件中，下列哪种器件是基于半导体材料制成的？()
B.光调制器
光电子器件及系统习题集5
光电子技术习题集55.1 带隙与光电探测(a)一半导体用作光电导体（光敏电阻），如果它对黄光（600nm）灵敏，求它的能隙的最大值。
(b)一光电探测器面积为5×10-2 cm2，受到光强为2 mW cm-2的黄光照射。
假设每个光子产生一个电子空穴对，计算每秒产生的对数。
(c)已知半导体GaAs的能隙（E g= 1.42 eV），计算由于电子空穴复合从此晶体发射的光子的主波长。
此波长属于可见光吗？(d)硅光电探测器对GaAs laser发出的辐射敏感吗？为什么？5.2 吸收系数(a)如果d是光电探测器材料的厚度，I o是入射辐射的强度，证明每单位体积样品吸收的光子数为= [1−exp(− )]ℎ(b)一Ge和In0.53Ga0.47As晶体层吸收了90%的1.5 μm的入射辐射，则需要多厚的晶体层？(c)假设在量子效率为一的光电探测器中，每个吸收光子释放一个电子（或电子空穴对），而且光生电子被马上收集。
所以，电荷收集速率受到光子产生速率的限制。
如果入射辐射为100 μW mm-2，(b)中光电探测器的外光电流密度是多少？5.7 InGaAs pin光电二极管考虑一商用InGaAs pin光电二极管，其响应度如图5.49所示。
它的暗电流为5 nA。
(a)当波长为1.55 μm，如果光电流为暗电流的两倍，光功率是多少？此光电探测器在1.55μm处的QE是多少？(b)如果(a)中的入射光功率为1.3 μm处的，光电流是多少？1.3 μm工作的QE是多少？5.12 Si pin光电二极管速率考虑Si pin光电二极管，它的p+层厚为0.75 μm，i-Si层宽为10 μm。
反向偏压电压为20 V。
(a)块体吸收引起的响应速率是多少？什么波长将产生这种响应速率？(b)表面附近吸收引起的响应速率是多少？什么波长将产生这种响应速度？（5.15题中，需要使用拟合软件（Excel、Matlab等））5.15 APD的倍增考虑一商用InGaAs APD倍增随反向偏压变化的实验结果，如表5.8所示。
光电子习题及答案
光电子习题及答案光电子习题及答案光电子学是研究光与电子相互作用的学科，它广泛应用于光电器件、光通信、光储存等领域。
在学习光电子学的过程中，习题是检验自己理解和掌握程度的重要方式。
下面，我们来讨论一些光电子学的习题及其答案。
1. 什么是光电效应？它与光子和电子之间的相互作用有什么关系？光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时，会引起电子的发射现象。
光电效应的基本过程是光子与金属或半导体中的电子相互作用，使得电子获得足够的能量从而逃逸出材料表面。
光电效应的关键在于光子的能量必须大于或等于材料中电子的逸出功，才能引起电子的发射。
2. 什么是光电子倍增管？它的工作原理是什么？光电子倍增管是一种利用光电效应和二次发射效应来放大光信号的器件。
它由光阴极、倍增极、收集极和阳极组成。
当光照射到光阴极上时，光子与光阴极表面的电子发生光电效应，产生光电子。
这些光电子经过倍增极的二次发射作用，使得光电子的数量增加。
最后，这些光电子被收集极吸收，产生电流信号，经过放大后输出到阳极。
3. 什么是光电二极管？它与普通二极管有什么不同？光电二极管是一种利用光电效应来转换光信号为电信号的器件。
它由光阴极、势阻极和阳极组成。
当光照射到光阴极上时，光子与光阴极表面的电子发生光电效应，产生光电子。
这些光电子经过势阻极的势垒层，产生电流信号，经过放大后输出到阳极。
与普通二极管相比，光电二极管对光信号更加敏感，能够将微弱的光信号转换为电信号。
4. 什么是光通信？它的优势和应用领域有哪些？光通信是利用光信号传输信息的通信方式。
它通过光纤或自由空间传输光信号，具有大带宽、低损耗、抗干扰等优势。
光通信广泛应用于电话、互联网、电视等领域。
在长距离通信中，光通信可以实现高速、大容量的数据传输，满足现代社会对通信带宽的需求。
此外，光通信还被用于军事通信、卫星通信等领域。
5. 什么是光储存？它的原理和应用有哪些？光储存是利用光信号存储和读取信息的技术。
光电子学考试试题及答案
光电子学考试试题及答案光电子学是研究光与电子的相互作用以及与光电器件相关的学科。
在光电子学考试中，考生需要了解光电子学的基本概念、原理以及应用，并能够运用所学知识解答各种相关问题。
以下是一系列光电子学考试试题及答案，供考生参考。
一、选择题1. 下列哪项不是光电子学研究的内容？A. 光的发射与吸收B. 光与电子的相互作用C. 光电器件的设计与制造D. 光电子设备的安装与维护答案：D2. 紫外光的波长范围是：A. 400-700 nmB. 700-1000 nmC. 1000-3000 nmD. 小于400 nm答案：D3. 光电二极管是通过什么效应工作的？A. 光电效应B. 热电效应C. 磁电效应D. 压电效应答案：A4. 光电堆是一种将光能转化为电能的器件，它的基本结构是：A. 二极管B. 场效应晶体管C. 光电子材料D. 光敏电阻答案：A5. 光纤是利用光的什么性质进行传输的？A. 折射B. 弯曲C. 散射D. 漫反射答案：A二、填空题1. 光电流的单位是_________。
答案：安培（A）2. 反射光谱仪是利用光的______________特性来进行分析的。
答案：反射3. 折射率是光在某种介质中的传播速度与光在真空中的传播速度的_________。
答案：比值4. 光电二极管的工作原理是利用光电效应将光能转化为______________。
答案：电能5. 激光是指具有_________、__________、__________的光。
答案：单色性、相干性、凝聚性三、简答题1. 请解释光电效应的基本原理。
光电效应是指当光照射到金属或半导体材料表面时，所产生的光生电流的现象。
光电效应的基本原理是光子能量转化为电子能量。
当光子的能量大于材料的逸出功时，光子与材料表面的电子碰撞，并使电子克服束缚力逸出材料表面，形成光生电子。
这些光生电子受到电场的作用，形成电流。
2. 请简述光纤的基本结构和工作原理。
集成电子技术基础1篇1章习题解答
图题 1.1.12
题 1.1.13 图题 1.1.13 所示电路中，设 vI =（3+10sinωt）V，稳压管 Dz1 和 Dz2 的反向击穿 电压分别为 VZ1=5V，VZ2=7V，正向压降为 0.7V。试画出 iZ 和 vO 的波形（要求时间坐标对 齐 ）。
解：波形如图 1.1.13 所示。
图题 1.1.13
(2) D 截止，ID≈0mA； (3) D 截止，IＤ=0mA。
图题 1.1.6
题 1.1.7 图题 1.1.7 所示为桥式整流电路，设二极管为理想器件，变压器的原、副边绕组匝
数比为 n=N1/N2=11，变压器损耗不计，v1 =V1m sinωt = 220 2 sin 100πt V。试回答下列问 题 ：（ 1）画出 v2、vO 和 vD 的 波 形 ；（2）求负载 RL 上的直流电压 VO 和直流电流 IO ；（ 3） 求二极管的平均电流 ID 和最大反向电压 VRM 。
势垒电容和扩散电容的特点是电容量大小都随外加电压而变化，所以都属于非线性电 容。
一般的整流二极管由于结电容效应，不能用作高频整流或高速开关。随着工作频率的提 高，一般的二极管甚至会失去二极管的基本特性――单向导电性，即在反向电压作用下不能 关断，不仅使电路不能正常工作，而且还会引起二极管的损耗剧增。
饱和电流 IS 约增加到原来的 4 倍，所以 IS＝4µA。 (3) 当温度升高时的伏安特性曲线如图 1.1.3 所示。
题 1.1.4 二极管的正向伏安特性曲线如图题 1.1.4 所示，室温下测得二极管中的电流为 20mA。试确定二极管的直流电阻 RD 和动态电阻 rd 的大小。
图题 1.1.4 解：求出 ID=20mA 时的 VD，然后可求得直流电阻 RD。
光电子技术试题及答案
光电子技术试题及答案光电子技术试题及答案一、选择题1、电磁波具有的性质有( ) A. 电场、磁场和波的传播方向满足右手定则 B. 具有偏振 C. 电场和磁场相位同步D. 电场与磁场存在相互依存关系2、图像通信系统主要由图像输入设备、( )等组成。
A. 编码器 B. 调制器 C. 信道 D. 显示终端3、在光线作用下,半导体的电导率增加的现象属于( ) A. 外光电效应 B. 内光电效应 C. 光电发射 D. 光导效应4、厨房宜采用哪种形式的火灾报警探测器 ( ) A. 感温探测器 B. 火焰探测器 C. 感烟探测器 D. 离子感烟探测器5、成像转换过程需要研究的有( ) A. 能量 B. 成像特性 C. 噪声 D. 信息传递速率6、光电子技术主要应用在( ) A.光纤通信 B. 光传感 C. 光存储 D. 遥感测量7、描述时间相??性的等效物理量是( ) A. 相干时间 B. 相干长度 C. 谱线宽度 D. 简并度8、按照调制方式分类,光调制可以分为( )等,所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。
A. 偏振调制 B. 强度调制 C. 相位调制 D. 频率调制9、掺杂型探测器是由( )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.禁带 B.分子 C.粒子 D.能带10、CCD 摄像器件的基本工作原理是 ( ) A. 势阱的形成 B. 少数载流子的捕获 C. 少数载流子的转移 D. 电荷检测二、判断题1、大气分子在光波电场的作用下产生极化,并以入射光的频率作受迫振动。
( )2、某些晶体在外加电场的作用下,其折射率将发生变化,当光波通过此介质时?? 其传输特性就受到影响而改变,这种现象称为电光效应( )3、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。
( )4、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。
数字集成电路习题
试证明 1 阶 RC 网络的传播延时等于 0.69τ 。 计算反相器在一个时钟周期内，从电源消耗的能量和负载电容消耗的能量。 如图反相器链，画出图中各个节点一个周期的波形。
习题 4 估算宽长比为 10:1 的 NMOS 在以下两种情况下，漏源间电阻大小。
习题 5 以表 3.5 数据为例，估算 W/L=0.36um/0.24un，LD=LS=0.625um，NMOS 在以下情况 的栅源、栅漏、源衬底和漏衬底结电容。
d． N 级反相器链，仅考虑负载电容充放电消耗的能量。其中，第 i 级反相器消耗的电源能 量
2 Ei CiVDD f 01
其中，Ci 是每个节点的电容，在反相器输入端是反相器的栅电容，在末级反相器输出端 是负载电容 反相器链消耗的能量
2 2 2 E Ei (CiVDD f 01 ) VDD f 01 Ci VDD fP 01 Ci i 1 i 1 N 1 N 1
' kP (
1 1 VT , N VDSAT , N r VDD VT , P VDSAT , P 2 2 VM 1 r 1 1 0.4V 0.63V 1.38 [2.5V 0.4V 1V ] 2 2 1 1.38 1.23V
2
3410 fF * 6.25V 2 f
方案 b 的延迟时间是 2ns，则可处理的信号最短周期是 2*2ns，即最大频率 f=250MHz 则消耗的功率
E 3410 fF * 6.25V 2 250MHz 5.33mW
习题 10 思考题 6.2 重新考虑思考题 5.5，但这次用分支努力的方法来解题。 思考题 5.5 确定反相器网络的尺寸 确定图 5.22 电路中反相器的尺寸，使在节点 out 和 in 之间的延时最小。假设 CL=64Cg,1。
半导体器件的集成光学电路考核试卷
考生姓名：________________答题日期：________________得分：_________________判卷人：_________________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
8. √
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.半导体激光器通过载流子注入和复合产生光的增益，输出功率受注入电流、温度、腔长和激活区宽度等因素影响。
2.光波导通过限制光在介质中的传播路径来传输光信号，传输损耗受波导材料、宽度和长度等因素影响。
3. Mach-Zehnder干涉仪利用光在两个分支中的相位差产生干涉，应用于光开关、滤波等，分支长度可不相等。
7.光电探测器的灵敏度与光照面积成正比。（）
8.光开关可以通过改变温度来实现开关状态的切换。（）
9.在集成光学电路设计中，无需考虑器件的热管理问题。（）
10.光放大器可以用于放大任何频率的光信号。（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述半导体激光器的工作原理，并说明影响其输出功率的主要因素。
1.半导体器件中，哪一种材料主要用于制造光电探测器？（）
A.硅B.砷化镓C.硒D.铟镓砷
2.集成光学电路中，以下哪一项不是光波导的作用？（）
A.导波B.耦合C.放大D.分束
3.下列哪种激光器在集成光学电路中使用较为广泛？（）
A.氦氖激光器B.半导体激光器C.红宝石激光器D.二极管泵浦激光器
4.光耦合器主要作用是什么？（）
15.关于光栅耦合器，以下哪项描述是正确的？（）
A.耦合效率与光栅周期成正比
集成电子技术基础教程-模电教材习题与习题解答-四篇 3章
图题 4.3.3
解： ∵D/A 输入二进制数依次为：0000、1000、 0100、1100、0010、1010、0110、 1110、 0001、 1001、0000，∴输出电压 vO 的波形如下： vO 16 12 8 4 0 0 8 6 4 2 1 0 12 10 9 14
t
题 4.3.4 为了把一个 8 位的数字信号转换成模拟电压信号，能否选用 10 位 D／A 转换 器?如果可用，D/A 转换器的数据信号线应如何接法? 解： 可以用，仅需将 10 位 D／A 转换器的最低 2 位数据输入线接地即可。也可将其高 2 位 接地，但此法使输出模拟量范围只有前一方法的 1/4（在其它电路不变的情况下） 。 题 4.3.5 已知某 D／A 转换器电路的其最小分辨电压 VLSB 为 2.442mV，最大满刻度输 出电压 Vom=10V，试求该电路输入数字量的位数 n 为多少?其基准电压 VREF 是几伏? 解： ∵1/（2n-1）＝VLSB/Vom＝2.442×10-3/10 ∴n＝12 ∵Vm＝-VREF(2n-1)/2n ∴VREF＝-10.002442V 题 4.3.6 集成化 4 位权电流型 D／A 转换器电路原理图如图题 P4.3.6 所示。其中 R＝ 10kΩ，Rf＝5kΩ，当输入数字信号 d3、d2、d1、d0 均为 1 时（高电平 1 为 4V） ，计算输出 模拟电压 vo。
题 4.3.8 在本教材图 4.3.15 所示的双积分型 ADC 电路中，当计数器为十进制时，其最 大计数值为 N=(3000)10 时钟频率 fCP=20kHz，VREF=-10V。 （1）完成一次转换最长需要多少时间? （2）当计数器的计数值 D＝(750)10 试问其输入电压 vI 为几伏? 解：
集成光学和光电子技术期末复习试题
一填充题（40分）1 光度学中的基本量是，其单位为。
CIE定义一个光强单位为。
2 某光源的相对色温为T1意指。
光源的色温为T2意指。
红色光源的色温比蓝色光源的色温。
3 显色指数用于度量光源的。
用于电影放映、电视摄影照明和影像冲印等用途，应选择显色指数的光源。
4 直流气体放电灯使用型镇流器；低频交流气体放电灯使用型镇流器；高频交流气体放电灯使用型镇流器。
5 按工作气体压力分类，气体放电灯可分为放电灯和放电灯。
其中的光谱具有原子谱线特征，而的光谱具有连续背景。
6 典型的大功率气体激光器是。
它的输出波长为微米。
它的泵浦方式为。
7 激光锁模技术包括、和三类。
激光器中的模包括和。
激光锁模技术中所指的模为。
锁模指。
8 钛宝石激光器能够产生飞秒脉冲，是基于技术。
这种技术是基于钛宝石晶体的效应。
9 P型半导体是向本征半导体中掺入元素形成的。
P型半导体中的导电粒子为。
本征半导体的费米能级位于。
费米能级的位置随电子浓度的增加而。
10 对某些晶体，一束光入射，会产生两束折射光，这种现象称为。
出射的两束光的偏振面相互。
偏振方向垂直于主截面的光称为。
11 光束在非均匀介质中传播时，光束的传播路径为曲线。
光束总是向折射率的方向弯曲。
激光束的偏转可分为和。
若用8位A/D 采样模拟调制信号，然后，用脉冲编码强度调制传输此数字化调制信号。
接收端应使用个脉冲来恢复原始模拟电信号。
12 光辐射测量法可分为、和三种。
其中利用了光子的动量。
其余测量法利用光子的。
13 光电倍增管属于光电效应型光电探测，它的改进型为。
基于改进型制作的面阵高增益器件为。
14 线阵CCD探测器分为和结构。
面阵CCD分为和结构。
CCD的函意是。
15 要实现高效率非线性光学频率上转换，要求满足相位匹配条件。
相位匹配条件指；用负单轴双折射晶体实现相位匹配倍频，可能的一类匹配的偏振组合为，二类匹配的偏振组合为。
二简答题（20分，每小题4分）1简述通道电子倍增器（CEM）的结构和工作原理？2 声光偏转器的布拉格入射角的自动跟踪原理？3摄象器件与象管的异同？4 解释光电探测器的红限波长的起因？5 简述卤钨循环原理及卤钨灯高效、长寿命的奥秘？三 （6分）绘出如下单异质P-N 结的能带图。
集成电子技术基础教程-模电教材习题与习题解答-一篇 3章
第三章场效应晶体管及其电路分析题1.3.1 绝缘栅场效应管漏极特性曲线如图题1.3.1（a）~（d）所示。
（1）说明图（a）~（d）曲线对应何种类型的场效应管。
（2）根据图中曲线粗略地估计：开启电压V T、夹断电压V P和饱和漏极电流I DSS或I DO 的数值。
图题1.3.1解： (1)(a)增强型N沟道MOS管，V GS(th)≈3V,I DO≈3mA； (b)增强型P沟道MOS管，V GS(th)≈2V,I DO≈2mA； (c)耗尽型型P沟道MOS管，V GS(off)≈2V,I DSS≈2mA； (d)耗尽型型N沟道MOS管，V GS(off)≈2V,I DSS≈3mA。
题1.3.2 场效应管漏极特性曲线同图题1.3.1（a）~（d）所示。
分别画出各种管子对应的转移特性曲线i D=f（v GS）。
解：在漏极特性上某一V DS下作一直线，该直线与每条输出特性的交点决定了V GS和I D的大小，逐点作出，连接成曲线，就是管子的转移特性了。
图题1.3.3题1.3.3 图题1.3.3所示为场效应管的转移特性曲线。
试问：（1）I DSS、V P值为多大？（2）根据给定曲线，估算当i D=1.5mA和i D=3.9mA时，g m约为多少？（3） 根据g m 的定义：GSD m dv di g =，计算v GS = -1V 和v GS = -3V 时相对应的g m 值。
解： (1) I DSS =5.5mA,V GS(off)=-5V; (2) I D =1.5mA 时，gm ≈0.88ms,I D =3.9mA 时，gm ≈1.76ms;(3) V GS =-1V 时，gm ≈0.88ms,V GS =-3V 时，gm ≈1.76ms 题1.3.4 由晶体管特性图示仪测得场效应管T 1和T 2各具有图题1.3.4的（a ）和（b ）所示的输出 特性曲线，试判断它们的类型，并粗略地估计V P 或V T 值，以及v DS =5V 时的I DSS或 I DO 值。
光电子学复习题及答案
得折射率，n0 为光纤周围媒质的折射率。 P102
L
0
n
0
n n
1 2
c
4.
试求不同角度入射的子午光线在光纤中的最大时延差；P102
5. 给出激光产生的阈值条件， 根据激光器的损耗计算粒 子数密度差值的阈值；P52
6. 试证明对于 TE 波的光线在非均匀介质中发生弯曲 的拐点处的相位为 / 2；P81
四、计算题
1. 估计厚度ห้องสมุดไป่ตู้ d=4m，工作波长 0=0.8m 的对称平板波导 TE0 模式单模传输时，对折射 率差的要求是多少？ P129 已知导模介质方程：
(n n ) k0 d m （ 4 2 8）
2 1 ' 13
1 2 2 2
k0 2 /
2 2 n3 n1 2 n2 arctan( ) （ 4 2 7b） 2 n3 n12 n2 ' 13
光电子学复习题本答案以光电子学教程张继熊著为参考老师说试卷就是这样答题都是几选几306物理工作室一名词解释受激辐射处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下向低能态或基态跃迁时辐射光子的现象
光电子学复习题 （本答案以《光电子学教程》 张继熊著 为参考， 老师说试卷就是这样，答题都是几选几）--306 物理工作室
并引导光沿着与轴平行的方向前进。 13. 导模——光在介质中传播时在上下表面都发生全反射的模式。 14. 噪声——对信号起干扰作用的成分统称为噪声。
二、问答题
1．形成激光必要条件？ 在激光器工作物质内某些能级间实现粒子数反转分布；激光器须满足阈值条件； 2．为什么四能级系统比三能级系统更易实现粒子数反转（作图说明）？ 对实际工作物质分析发现，四能级系统的存在，有利于 E3 与 E2 能级之间实现粒子的 反转，而 S21 越大，越能更快地将 E2 能级上的粒子转移到基态；同时又有利于 E4 能 级上的粒子转移到 E3 能级，且在 E3 能级停留的时间较长。综合：四能级系统更有利 于实现粒子数的反转。P71,73 3．为什么二能级系统不能产生激光？ 没有亚稳态能级，不能实现粒子数反转； 4．“没有绝对的单一波长的光波存在”这句话如何从能级跃迁的角度给以说明？ 经典物理观点：跃迁发出的电磁波不是单色波，是分布在中心 附近的一小 范围 的单色波组合，谱图上表现为一定宽度。 量子力学观点：测不准关系，某时刻，粒子处能级不确定，能级不单一，跃迁结果相 当发出多种不同 光子，形成谱线宽度。自发辐射过程这种增宽效益不可避免，是 谱线宽度能达到最低值，不存在线宽为 0 情况，不可能发出绝对单色光。 没有绝对单一 光波存在。 5. 激光理论基础是什么？ 受激辐射理论 6. 你怎样理解：随着高功率激光器件发展，非稳腔受到更多重视？ 答；由于稳定腔具有逸出光线少，易于形成振荡等缺点，非稳腔虽损耗大，但具有稳定 腔不具备的特点： （1）具有较大的模体积； （2）具有较好的选模能力； （3）能实现光 束的侧向耦合输出； 以上特点有利于较大能量的输出，因此高增益、大功率激光器 常采用非稳腔来产生激光。 7. 为什么说光波是电磁波?
光电子器件在光电子智能家居系统的集成考核试卷
3.以发光二极管(LED)为例，解释其在光电子智能家居系统中的应用原理及其优势。
4.讨论光电子智能家居系统在未来发展中可能面临的挑战，并提出至少两个可能的解决方案。
标准答案
一、单项选择题
1. B
2. C
3. C
4. D
5. C
6. D
7. B
A.光电二极管
B.光开关
C.光电三极管
D.光电池
14.以下哪种传感器不是基于光电子原理？（）
A.光电传感器
B.红外传感器
C.超声波传感器
D.激光传感器
15.光电子智能家居系统中，以下哪种器件主要用于实现光信号的调制？（）
A.光电二极管
B.光开关
C.光调制器
D.光电池
16.以下哪种技术是光电子技术的一种？（）
A.信号发射
B.信号接收
C.信号处理
D.能量转换
20.以下哪些特点描述了光电子器件的优越性？（）
A.高速传输
B.低功耗
C.抗电磁干扰
D.成本较高
（以下为答题纸，请考生将答案填写在答题纸上。）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.在光电子器件中，_______是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
B.光电三极管
C.光开关
D.光电池
8.以下哪种技术不属于光电子技术？（）
A.光纤通信
B.光电传感
C.量子计算
D.电磁波通信
9.在光电子智能家居系统中，以下哪种器件用于实现电光转换？（）
A.光电二极管
B.发光二极管
C.光电三极管
光电子器件的光子集成电路设计考核试卷
D.光开关不需要控制信号
15.以下哪种材料最适合用于光子集成电路中的热光开关？（）
A.硅
B.硅氧氮
C.硅烯
D.硅碳化物
16.在光子集成电路设计中，以下哪个因素对调制器的性能影响最大？（）
A.调制器的长度
B.调制器的工作波长
C.调制器的材料
D.调制器的驱动电压
17.关于光子集成电路的应用，以下哪个说法是错误的？（）
5.光子集成电路的热管理可以完全依赖材料的本征散热。（）
6.光子集成电路的制造工艺与传统的微电子工艺完全相同。（）
7.光子集成电路中的微环谐振器只能用于滤波。（）
8.光子集成电路在数据中心的应用主要是为了提高能源效率。（）
9.光子集成电路的发展已经到达技术瓶颈，无法进一步提高集成度。（）
10.量子计算是光子集成电路在未来的一个潜在应用领域。（）
3.微环谐振器通过光在环内的谐振实现对特定波长的滤波和放大。它利用环内光程差与波长的关系，使特定波长的光在环内形成谐振。
4.光子集成电路在未来将推动通信和计算技术的发展，面临挑战包括高精度制造、热管理、成本控制和材料兼容性。随着技术进步，光子集成电路将实现更高的集成度和更广泛的应用。
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述光子集成电路与传统的微电子集成电路在原理和性能上的主要区别。
2.描述光子集成电路中波导的基本功能，并讨论影响波导传输效率的主要因素。
3.以微环谐振器为例，解释其在光子集成电路中的应用及其工作原理。
4.论述光子集成电路在未来通信和计算领域的发展趋势及其可能面临的挑战。
1.光子集成电路中，波导的主要作用是引导______的传播。（）
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考试题型及分值1.填空题：10空，每空2分，共20分。
2.概念题：5个，每个3分，共15分。
3.判断正误：10个，每个2分，共20分。
4.简答题(包含推导)：5题，每题6分，共30分。
5.简述题，2题，共15分。
C1 概论1.什么是集成光路？ 2.用光子作为信息载体，相比于电子，具有哪些优势？ 3.光电子集成的方式有哪两种？两种集成方式的概念是什么？分别举例2~3种。
4. 判断正误：（1）矩阵式光开关属于功能集成器件。
（2）集成调制光电二极管属于功能集成器件。
（3）混合集成的主要优势是材料选择的范围更宽。
(4)功能集成的主要优势是材料选择的范围更宽。
5. 什么是单片集成？什么是混合集成？单片集成及混合集成各自的优势是什么？C2 平面介质波导理论1. 在介质波导中，定义有有效折射率，请写出有效折射率的表达形式？对于图示的平板介质波导(32n n >)，使光波完全限定在芯层中传播，有效折射率需要满足怎样的条件？出现衬底辐射模的条件？出现包层衬底辐射模的条件？2. 光波在平板介质波导(芯层、衬底及包层折射率分别为123,,n n n ，且123n n n >≥)中导行传播的条件用传播常数表示应为：2010n k n k β<≤。
3. 在二维介质光波导中存在两种相互独立的模式，分别为？两种模式其基本场量具有什么样的特征？二维介质光波导中的导波模式的场分布在芯层、包层、衬底层分别具有什么样的特点？4. 求解梯度折射率波导中模式有效折射率的近似方法有哪些？5. 判断正误：(1)平板型的光波导，光只受到一个方向的限制，在光波导的芯层，光束能量会因为衍射而发散。
(2) 在折射率相差较小的介质构成的条形波导中，不存在纯粹的TE 模式及纯粹的TM 模式，而是构成所谓的混合模式(hybrid mode)。
（3）条载式光波导是一种平板光波导。
(4)在平板波导或者条形光波导中，导波模式的能量完全限定在芯层中传播，没有能量进入到包层或者衬底。
6. 折射率相差较小的介质构成的条形波导中存在哪些偏振模式？这些偏振模式是纯粹的TE 模式或者纯粹的TM 模式吗？7. 试描述条形光波导中导波模式的场分布的基本特征。
8. 马卡提利法求解条形光波导，采用了哪些近似？选取这些近似条件的理论依据是什么？C3 耦合模理论 1.什么是模式耦合?耦合模理论如何处理或者描述扰动波导中光波的传输行为的？ 2.判断正误: （1）波导结构决定的模式（包括辐射模）构成了一套完备的正交函数，输入波导的任意电磁场都可以分解为这些模式的叠加。
(2)耦合模理论表明，受到扰动的波导中的广场，可以表示为不受扰动的波导各阶模式的叠加；(3) 耦合模方程通常只考虑很少数量的模式，选择哪些模式，由实际的物理条件而定;(4)各向同性介质，正交偏振的模式之间的耦合不可能发生; (5)各向异性介质，正交偏振的模式之间的耦合不可能发生;(6)在不存在损耗的波导中传输的互相耦合的模式总的传输能量不变；(7)根据耦合模理论，理想条件下，逆向耦合可以实现100%的耦合效率；(8)根据耦合模理论，理想条件下，同向耦合可以实现100%的耦合效率。
(9) 一个波导中可以存在多个导波模。
这些模式可以被选择性的单独激发，也可以被一起激发。
选择波导中的导波模是激发的导波模式的叠加。
理想条件下这些模式相互独立的传播，并始终保持各自初始的状态。
3.概述同向耦合光波导(两个波导)中光波传输的基本规律。
4. 由于严重的相位失配，在光波导中逆向传播的导播模式之间很难发生耦合，为了使其高效耦合，需要引入附加因素。
例如，可以通过在两波导间引入折射率的周期扰动，实现该目的。
5. 解释光波导中逆向传播的模式很难发生的原因。
6. 周期性折射率扰动引入的耦合系数可以表示为j z ab eδκκ-=，其中κ为正实数。
为了使传播常数为a β的前向传输模式与传播常数为b β的后向传输模式高效率地耦合，δ应满足____________。
C4 电光集成器件 1.对于LiNbO 3晶体，沿哪个方向施加电场可以获得最强的线性电光效应？ 2. 判断正误:（1）泡克尔斯效应，或者线性电光效应不是非线性效应；（2）克尔效应是三阶非线性效应，并且折射率的改变与光强成正比；(3)光调制用于将信息加载与光波，而光开关则用于实现光信号的通断；(4)一般而言，电光开关的速度要比声光开关的速度慢。
3. 使用具有电光效应，声光效应，磁光效应，非线性效应的材料作为衬底形成光波导，利用外部信号控制光，或者将信息加载于光频载波之上，以实现波导型光调制器。
4.试概述定向耦合器型电光调制器的工作原理。
5. 用=表示直通态，×表示交叉态。
试在由定向耦合器型矩阵式光开关上标注，实现特定的光路切换。
例如：1,2,3,4输入信号分别切换至4’，3’，2’，1’输出。
11'(a) 横梁式（b）简单树状6.描述马赫-增德尔干涉仪型电光开关的工作原理。
7.,TE TMn n分别为电光条形光波导中类TE模式和类TM模式的有效模系数，在波导上施加eff eff有周期为Λ的电场。
为了实现能量在TE模式和TM模式之间的高效转换，两模式的传播常数应满足相位匹配条件，假定光波波长为λ，相应公式应写为。
8.图示为一种电光可调谐滤波器的结构。
试描述滤波器实现滤波的基本原理?滤波的可调谐性是如何实现的，请具体描述。
1.什么是弹光效应？2.声光衍射一般可以分为布拉格衍射和拉曼-奈斯衍射。
3.共线声光效应和非共线声光效应的区别是什么？分别可以对光波有怎样的影响？答:非共线声光作用：入射光波与入射声波的传播方向存在一个夹角；共线声光作用:入射光波与声波传播方向在同一条直线上。
非共线的声光相互作用，利用声波形成的光栅的布拉格衍射改变光波的传播方向；共线声光作用利用声场改变光波的传播模式4.什么是声表面波？声表面波(瑞利波)有什么样的特点？5.产生声表面波所采用的压电基片有压电单晶、压电陶瓷和压电薄膜三大类。
6.共线集成声光集成器件的基本结构单元是集成声光偏振模转换器和偏振模分束器。
集成声光偏振模转换器和偏振模分束器各有什么功能？7.图示为一种偏振无关型声光可调谐滤波器。
(1)它由哪些基本的结构单元构成，试在图中标出。
(2)请描述器件的工作原理。
8.图示声光分/插复用器如何实现特定波长光信号的插入和分出功能的？C6 集成光源和波长转换器1.为了满足光纤通信系统对带宽的要求，需要半导体激光器在高速调制条件下也能保持单模工作，即实现动态单模激光。
分布反馈半导体激光器(DFB-LD)及分布布拉格反射半导体激光器(DBR-LD)可以满足这样的要求。
2.画出分布反馈半导体激光器的基本结构，标出各部分名称。
请问：(1)振荡波长与哪些因素有关？(2)怎样可以改变分布反馈半导体激光器的输出波长？3.合波光路是多波长半导体光源的重要构成部分，合波光路可使用Y分支回路，星型耦合器，多模干涉光路及阵列波导光栅等。
4.半导体可调谐激光器由哪三部分构成？有哪些方式可以实现半导体激光器输出波长的调谐？5.按照波长转换过程是否经过光/电变换，波长转换器可以分为: 光/电/光波长转换器和全光型波长转换器。
6.基于半导体光放大器的全光波长转换器可以采用交叉增益调制、交叉相位调制以及四波混频效应等不同的工作机制。
7.试描述半导体光放大器型全光波长转换器的交叉增益调制机制？8.判断正误: 利用四波混频效应，可以实现100Gb/s以上的信号转换能力。
9.光/电/光型波长转换器可以采用那些方法。
它们是如何实现波长转换的?答:的输入光信号，由光电探测器转变为电信号，然直接调制法和外调制法。
载波光波长为i后驱动（调制）一个波长为j λ的激光器，或者通过外调制器去调制一个波长为j λ的激光器的输出，实现波长转换。
C7 磁光隔离器和环行器 1. 判断正误：(1) 法拉第旋光效应中，光波偏振面的旋转方向仅与磁场H 方向有关，而与光波的传播方向无关；(2) 线偏振光沿非磁性单轴晶体晶轴传播，偏振面会发生旋转，该偏振面的旋转具有互易性。
2. 磁性物质沿不同方向磁化的性质不同，此现象称为磁性的各向异性。
磁化性质的各向异性来源于哪三个因素？3. 什么是磁光效应？举出三种不同类型的磁光效应。
4. 什么是法拉第旋光效应？试简述法拉第旋光效应的基本原理。
5. 目前在集成光电子学中最常用的磁光材料主要是钇铁石榴石(YIG)，它在波长1.1~1.5微米之间吸收系数很低，而且有很大的法拉第旋转角，各个波长范围包含了光通信传输的最佳范围，因此可以制成调制器、隔离器、开关、环形器等磁光器件。
6. 磁光隔离器的基本构成？各个元件的基本功能是什么？磁光隔离器的基本工作原理是什么？如果去掉其中的检偏器，会对隔离器的性能产生怎样的影响？7. 什么是环形器？环行器的基本功能是什么？环形器有哪些重要应用？8.图示为四端口光环形器。
(1) 它由哪些部件构成？试在图中标出。
(2) 请概述该环行器的工作原理。
(3) 任意给出一束光(非偏振，或者任意方向偏振)，能够画出偏振光在整个光路中的偏振态。
9. 如何利用图示三端口光学环形器和布拉格光栅(FBG)实现对两复用信号1λ和2λ的解复用功能？试画出系统结构简图，并阐述基本原理。
C8 光纤光栅及阵列波导光栅1.试由相位匹配条件，推导光纤布拉格光栅的布拉格波长的表达形式。
2.判断正误：(1) Taper光栅是去除了旁瓣的光栅，因此可以降低光纤通信系统中信道之间.的串扰。
（2）长周期光栅可以将纤芯内传输的前向传输模式耦合成一个前向的包层模，满足相位匹配条件需要的光纤光栅周期 较长。
3.光纤布拉格光栅是FBG传感器的核心器件。
(1)试写出光纤布拉格光栅的布拉格波长的表达形式。
试通过分析该表达形式，给出FBG传感器的基本工作原理。
4.比较实用的光纤光栅的制作方法有：全息干涉法、相掩模法、点-点写入法，其中，点-点写入法比较适宜于长周期光纤光栅的写入。
5.阵列波导光栅一般为对称结构，基本结构由三部分组成：输入输出光波导阵列；自由传播区（平板波导）；弯曲的光栅波导阵列。
长度不同的多个弯曲波导引起各波长通道具有不同的相位延迟，在输出的扇状平板波导上变换为衍射角的变化，使不同波长分离后出射。
当弯曲波导之间的相位延迟满足光栅方程时，阵列波导可以实现复用/解复用功能。
6.阵列波导光栅，输入/输入波导的端口的位置和弯曲阵列波导端口的位置配置需要满足罗兰(Rowland)圆规则。
7.。