光电信息技术期末考试

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年月日中国海洋大学命题专用纸（附页A）

2007-2008学年第 2 学期试题名称：光电技术（B卷）共4 页第2 页

图2

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页C ）

b

c

a

入射光

一、单选题（12分，每题2分）

1、B

2、A

3、B

4、C

5、D

6、D

二、多选题（10分，每题2分）

1、CD

2、ABC

3、ABC

4、ABC

5、CD

三、填空题(20分)

1、（2分）0.1 ；200

6、（3分）直接调制；模拟调制；数字调制

4、（4分）电荷产生；电荷存储；电荷转移；电荷检测

5、（2分）1.220

2、（2分）17.1 lm/w

7、（2分）正；负

8、（3分）声波频率较高；声光作用长度L较大；光束与声波波面间以一定的角度斜入射

9、（2分）0

三、名词解释（6分）

1、（3分）噪声等效功率：投射到探测器敏感元件上的辐射功率所产生的输出电压（或电流）正好等于探测器本身的噪声电压（或电流），则这个辐射功率就叫“噪声等效功率”。

或答：信号功率与噪声功率之比为1时，入射到探测器上的辐射通量（功率），称为噪声等效功率。

2、（3分）光伏效应：当光辐射到半导体上时，产生光生载流子，电势垒的内建电场将把电子与空穴分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生伏特效应，简称光伏效应。

四、简答题（18分）

1、（7分）

像管的主要功能是把不可见辐射（红外或紫外）图像或微弱光图像通过光电阴极和电子光学系统转换成可见光图像。（2分）

像管结构：光电变换部分（光电阴极）、电子光学部分（电子透镜）、电光变换部分（荧光屏）。（3分）

象管和摄象管的主要区别是，象管内部没有扫描机构，不能输出电视信号，对它的使用就跟使用望远镜去观察远处景物一样，观察者必须通过它来直接面对着景物。（2分）

2、（5分）（1）高的转换增益。（2）良好的滤波性能。（3）良好的空间和偏振鉴别能力。（4）小的信噪比损失；有利于微弱光信号的探测。（5）探测灵敏度高（或具有极限灵敏度）。

3、（6分）

答：光子探测器和光热探测器分别应用了光子效应和光热效应。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。（3分）

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hγ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。（3分）

五、计算论述题（34分）

1、（5分）

ΩΦd d e e I =

， ααπα

απΩd r

rd r r dS sin sin 22d 2

2=== (2分) e R l l c

e I R

l l d I c

⎰

⎰++-

===)

arccos(

)(sin 2

200

22

0e 122d πααπΩΦ（3分）

2、（5分） 解：

不能产生光电效应． 2分

因为：铝金属的光电效应红限波长A hc /0=λ，而 A =4.2 eV =6.72×10-19 J

∴ λ0 =296 nm 2分

而可见光的波长范围为390 nm~770 nm > λ0． 1分 3、（7分）

解：

''""'SP gu u g += （2分） )(405.010

10

005.085.0""'''s u gu SP g μ=⨯+⨯=+=

（1分） 最大线性输出下，负载线正好通过M’点

"')"(u g G u V L =- (2分)

135.0405.010

4010

'""=⨯-=⋅-=

g u V u G L

Ω⨯≈=

6104.71

L

L G R （1分） 4、（7分） 解：

如图所示,磁光隔离器主要由起偏器、45°法拉第旋转器和检偏器构成. 起偏器和检偏器光轴间夹角为45°。来自起偏器的线偏振光,经45°法拉第旋转器之后,由于磁光效应， 振动面旋转45°,正好与检偏器的光轴平行,能通过检偏器传播。若传播的光受到反射,反射的光再度通过45°法拉第旋转器,振动面又旋转45°,正好与起偏器的光轴垂直,从而被挡住,避免了反射光进入作为光源的激光器而影响光源的稳定性，这样可以起到隔离的作用。

1分

起偏器

检偏器

5、（10分）光电倍增管（1分）

a.（半透明）阴极

b.栅网

c.阳极（3分）

光电倍增管主要由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极等部分组成。（2分）

光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。光电倍增管的工作原理：（1）光子透过入射窗口入射在光电阴极上；（2）光电阴极的电子受光子激发，离开表面发射到真空中；（3）光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极将发射出比入射电子数目更多的二次电子。入射电子经N级倍增极倍增后，光电子就放大N次。（4）经过倍增后的二次电子由阳极收集起来，形成阳极光电流，在负载上产生信号电压。（4分）