光电信息技术【期末考试】复习指南

1、光电发射效应：物体受到光照后向外发射电子的现象

原理：第一规律：入射光线的频谱成分不变，光电阴极的饱和光电发射电流Ik与被阴极所吸收的光通量ΦK成正比。

第二规律：发射出光电子的最大动能随入射光频率达的增高而线性地增大，而与入射光的光强无关

第三规律：光照射某一给东金属或物质时，无论光强度如何，如果入射光的频率小于这一金属的红限V0，就不会产生光电子发射

光电发射的瞬时性：

2、光导电效应：指固体受光照而改变电导率

原理：电导率正比于载流子浓度及其迁移率的乘积。因此凡是能激发出载流子的入射光都能产生光电导。入射光可使电子从价带激发到导带，因而同时增加电子和空穴的浓度，也可使电子跃迁发生在杂质能级与某一能带之间，因而增加电子和空穴的浓度，前者是本征光电导，后者是杂质光电导，都属于光电导。

3、光生伏特效应：指的是由光照引起电动势的现象

原理：在这些界面（PN结、金属和半导体接触界面、不同半导体材料制成的异质结界面、金属---绝缘体---半导体组成系统的界面）处存在着一个空间电荷区，其中有很强的电场，称为自建电场。光照产生的电子空穴对，在自建电场作用下运动，就形成光生伏特效应。

4、热释电效应：指的是某些晶体的电极化强度随温度变化而释放表面吸附的部分电荷。

原理：在晶体表面上总电矩的正负端容易吸附异性电荷，当温度变化时，由于计划强度的改变而释放出表面吸附的部分电荷。

5、电磁感应调制基本原理

在激磁线圈中加入交变电流，则铁心两端产生交变磁场，在永磁铁作用下挡片产生左右摆动，对光束进行调整，其调制频率是激磁电流交变频率的两倍

6、磁光调制基本原理(采用磁光效应实现光偏振调制)

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磁光效应指的是介质或者晶体在磁场作用下，其光学性质发生变化的各种现象。

7、掌握激光产生原理与条件，并能够推导出激光输出与谐振频率

产生条件：光增益和光反馈

产生原理：

8、掌握扭曲向列型液晶显示器与等离子显示器工作原理。

扭曲向列型液晶显示器工作原理：当对排列好的液晶盒施加电压时，从某一阀值电压Vth起，液晶分子的长轴开始向电场方向倾斜。而且，施加电压大于2Vth时，大部分分子发生长轴与电场方向平行的再排列，90度的旋光性消失，在这种情况下，与没有施加电压的情况正好相反，使平行偏振片间的光透过，而使垂直偏振片间的光遮断、等离子显示器工作原理：在真空放电胞中封入放电气体，放电胞内壁涂覆的荧光体发红、绿、蓝三原色光。对放电胞施加电压，放电胞中发生气体放电，产生等离子体，等离子体产生的紫外线照射荧光体，产生可见光。

9、掌握光电倍增管组成结构及工作原理。

光电倍增管组成：光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统、阳极

工作原理：是利用二次电子发射现象制成的。当高速电子打击金属表面，动能被金属吸收，改变了金属电子能量的状态，使有些电子从金属表面逸出。当高速电子有足够大的速度时，由它产生的二次电子流很可能比它的一次电子流还大，这时任何一个一次电子不只从金属中放出一个电子，而是几个二次电子。

10、掌握电荷耦合器（CCD）组成与显示原理。

电荷耦合器组成：MOS光敏元、移位寄存器、电荷转移栅组成

显示原理：CCD可以把光信息转换成电脉冲信号，而且每个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光照的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这样就起到了图像传感的作用。

11、掌握ROM光盘存储原理及批量生产工艺。

光盘是一种圆盘状的信息存储器件。它利用受调制的细束激光改变盘面介质不同位置处的光学性质，记录下待存储的数据。当用激光束照射介质表面时，依靠各信息点处光学特性的不同提取出被存信息。

批量生产工艺：是压制的，不是刻录的。就是做一张金属母盘，用光盘压制机压制。速度非常快，成本也很便宜。但是金属母盘的成本很高，所以只适用于批量生产。

12、掌握四种基本的干涉仪工作原理，如MZ干涉仪、Sagnac干涉信等。

13、光纤种类与产生原因，并掌握光纤损耗存在的原因。

光纤分类：按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤

按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤

按折射率分布情况分：阶跃折射率分布光纤和渐变折射率分布光纤光纤损耗存在原因：

光纤附加损耗

光纤的附加损耗一般由辐射损耗和应用损耗构成。其中辐射损耗是由于光纤拉制工艺、光纤直径、椭圆度的波动、套塑层温度变化的胀缩和涂层低温收缩导致光纤微弯所致;应用损耗是由于光纤的张力、弯曲、挤压造成的宏弯和微弯所引起的损耗。

光纤结构不完善，如由光纤中有气泡、杂质，或者粗细不均匀，特别是芯-包层交界面不平滑等，光线传到这些地方时，就会有一部分光散射到各个方向，造成损耗。这种损耗是可以想办法克服的，那就是

要改善光纤制造的工艺

光纤的散射损耗

光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。光纤材料在加热过程中，由于热骚动，使原子得到的压缩性不均匀，使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀。这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。

光纤弯曲产生的辐射损耗

光纤是柔软的，可以弯曲，可是弯曲到一定程度后，光的传输途径发生改变。由传输模转换为辐射模，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生损耗。

14、掌握直接探测与相干探测原理及相应的优缺点。

直接探测信号光直接入射到光电探测器的光敏面上，探测器只响应入射光辐射的强度，无论是相干光还是非相干光，其系统只能解调出由光强度调制所形成的信息，不涉及光辐射的相干性质，因而又称为非相干探测。

优点：

缺点：装置简单，光源必须为相干光源或非相干光源，只能探测光频率（光强）

相干探测.信号光和参考光同时入射到探测器的光敏面上，形成光的干涉图样，光电探测器响应两光束的干涉光场，其输出信号不仅与入射光波的强度（或振幅）有关，还与频率和相位等其他波动参数有关。

优点：探测能力强、转换增益高、信噪比高、滤波性好、稳定性和可靠性高

缺点：装置复杂，光源必须为相干光源。