光电子技术题库

1: 色温是指在规定的两波长处，具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。

1．自发跃迁是指处于高能级的一个原子自发的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的作用下，跃迁到低能级态并辐射出一个与入射光子相同的光子的过程。

2．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。

3．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：a:对于给定的介质，光振动面的旋转角与样品的长度外加的磁感应强度成正比。

B:光的传播方向反转时，法拉第旋转的左右互换。

4．光束调制按其调制的性质可分为：调幅，调频，调相，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，编码。

5．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变化，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电学性质或其他物理性质发生变化。

6．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。

7．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。

8．LCD可分为两大类：溶致液晶和热致液晶。

作为显示技术应用的LCD是热致液晶。

9．附加：光栅传感器反射的波长叫布喇格波长。

10．受激辐射下光谱宽度的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要有自然展宽，碰撞展宽，热振动展宽，非均匀展宽有多普勒展宽，残余应力展宽。

11．常见的固体激光器有红宝石，钕，钛宝石，气体激光器主要有氦氖和CO2. 12．电致折射率变化是指晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电场后，将引起束缚电荷的重新分布并导致离子晶格的微小变形，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率的变化。

13．光纤色散的主要危害是使脉冲信号展宽，限制了光纤的带宽或传输容量。

多模光纤的色散主要有：模，材料，波导。

14．光束扫描根据其应用的目的可以分为模拟式和数字式两种，前者用于显示，后者应用于光存储。

15．单片硅光电池的开路电压约0.45~0.6V`,短路电流为150~300A/m2.16．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。

主要特点有对光波频率表现出选择性，响应速度比较快。

17．固体摄像器件有三大类：电荷耦合，电荷注入，互补金属氧化物半导体图像传感器。

18．液晶是液态晶体的简称，热致液晶可以分为近晶相，向列相，胆甾相。

19．附加：半导体光放大器的简称SOA. 光纤测气体的浓度：光谱吸收20．光子和其他基本粒子一样，具有能量，动量，质量，其静止质量为0. 21．激光与普通光源相比具有明显特点，方向性好，单色性好，相干性好，强度大。

22．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。

23．按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可分为拉曼纳斯衍射，布拉格衍射两种类型。

24．内调制是指加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器的输出特性实现调制。

25．光电二极管是指以光导模式工作的结型光伏探测器。

常见的光电二极管有SI光电二极管，PIN光电二极管，雪崩光电二极管，肖特基势垒光电二极管。

26．光热探测器由热敏元件，热链回路，大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。

27．CCD的基本工作过程包括信号电荷的产生，存储，传输和检测。

28．等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，它是除去固，液，气三态以外的物质存在的第四态。

29．按光调制方式分类，光束调制分为强度调制，相位调制，频率调制，波长调制和偏振调制。

30．利用外界因素，对光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的探测器称为相位干涉型探测器。

31．半导体激光发光是由能带之间的电子空穴对复合产生的。

32．固体激光器发光是以参杂离子型绝缘晶体或玻璃为工作物质的激光器。

33．对光探测器的要求包括线性度好，灵敏度高，性能稳定.34．光纤传感器常用的光电探测器有光电二极管，光电倍增管，光敏电阻35．红外探测器的响应波长范围或光谱范围是表示电压响应率与入射红外辐射波长的关系.36．光子探测是利用半导体材料在入射光照射下产生光子效应.37．当红外辐射照在半导体表面时，使半导体电性能发生变化的现象称为光电导现象。

3. 彩色阴极射线管(CRT)主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉层和玻璃外壳五部分组成。

4. 1917年, 爱因斯坦提出了受激辐射可实现光放大的概念, 为激光的发明奠定了理论基础。

1960年7月,美国休斯公司实验室梅曼制成世界上第一台红宝石固态激光器,标志着激光器诞生。

5. 要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程：抽样，量化，编码。

38．6.光纤通信系统的三个传输窗口包括短波长的850nm波段,长波长的1300nm及1550 nm波段。

39．光纤主要由纤芯 , 包层 , 涂覆层三部分组成.40．彩色三要素是指亮度、色调和饱和度，由这三个参量可以确切地表示任何一种彩色光。

41．光与物质的三种相互作用过程包括自发辐射, 受激辐射, 受激吸收。

1：简述光子的基本特性。

答：1、光子能量E与光波频率v对应：E=hv2、光子具有运动质量m，m=E/c2=hv/c23、光子的动量与单色平面波矢对应：P=ħk4、光子具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向5、光子具有自旋性，并且自旋量子数为整数2：利用纵向电光效应和横向电光效应均可实现电光强度调制，纵向电光调制和横向电光调制各有什么优缺点？答：纵向：优点：结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响缺点：半波电压太高、调频较高时，功耗较大横向：优点：可降低半波电压缺点：存在自然双折射产生的固有相位延迟3：简述光电探测器的主要特性参数。

答：1、积分灵敏度2、光谱灵敏度3、频率灵敏度4、量子效率5、用量阀6、噪声等效功率7、归一化探测度等4：简述光子效应和光热效应。

5：总结选用光电探测器的一般原则。

答：按照光电探测器的性能参数评价探测器性能的优劣，比较不同探测器之间的差异，从而达到根据需要合理选择和正确使用光电探测器的目的。

6：简述电荷耦合摄像器件的主要特性参数。

答：1、转移效率2、不均匀度3、暗电流4、灵敏度5、光谱响应6、噪声7、分辨率8、动态范围与线性度7: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。

8:红外成像系统A的NETDA 小于红外成像系统B的NETDB，能否认为红外成像系统A对各种景物的温度分辨能力高于红外成像系统B，试简述理由。

答：不能。

NETD放映的是系统对低频景物的温度分辨率，不能表征系统用于观测较高频率景物时的温度分辨率性能9:试说明注入电致发光和高场电致发光的基本原理。

答：注入：利用少数载流子流入PN结直接将电能转换为光能高场：将发光材料粉末与介质的混合体或单晶薄膜夹持于透明电极板之间，外施电压，由电场直接激励电子与空穴复合而发光。

10:简述等离子体的概念和等离子体显示板工作的基本原理。

答：原理：显示屏上排列有上千个密封的低压气体室，电流激发气体，使其发出肉眼看不到的紫外线，碰击后面玻璃上的红，绿，蓝三色荧光体，再发出我们所看到的可见光。

11:简述液晶显示器的主要特点。

答：优点：1低压，微功耗 2平板结构 3被动显示型 4显示信息量大 5易于彩色化 6长寿命 7无辐射，无污染缺点：显示视角小响应速度慢非主动发光12:比较TN－LCD和STN－LCD的特点。

答：TN-LCD利用扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角为90度，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180-240度范围内，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。

14: 简述光敏电阻的主要参数。

亮电阻，暗电阻，最高工作电压，亮电流，暗电流，时间常数，电阻温度系数，灵敏度。

15: 简述光电池的工作原理，请比较光电二极管和光电池的异同点。

光电池是利用光生伏特效应直接将光能转换为电能光电池工作原理：当光照射到PN结时，如果光子能量足够大，将在PN结附近激发出电子—空穴对，在N区附近积累负电荷，P区积累正电荷，这样在N区和P区之间出现电位差—光生电动势。

相同：都是利用利用内光电效应，光照射在PN结上，在其周围产生电子、空穴对。

不同：光电二极管的PN结需要反向偏置，而光电池的PN结不需要偏置电压即可工作。

16:.简述光电导的弛豫现象。

光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流要经过一定时间，同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。

光电流的变化对光具有时间上的滞后。

这些现象称为光电导驰豫。

17:.概括光纤弱导的意义。

答：光纤的弱导特性是光纤与微波元波导之间的重要差别之一，弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构，为制造提供了很大的方便。

实际使用的单模光纤，其掺杂浓度很小，使纤芯和包层共有很小的折射率差。

19:.简述LCD的主要特点。

答：厚度薄，仅为数毫米；工作电压低，只有几伏，可用CMOS电路直接驱动；功耗低，可用电池长期供电；采用彩色滤色器，易实现彩色显示；显示质量达到或可超过CRT的水平。

成本高，显示视角小，低温时响应速度慢。

20:.简述激光产生的条件，激光器的组成及各部分的作用。

答：必要条件：粒子数反转分布和减小振荡模式数。

充分条件：起振阈值条件：激光在谐振腔内增益大于损耗。

稳定振荡条件：形成增益饱和效应组成及作用：工作物质（在该种物质中可实现粒子数的反转），泵浦源（将粒子从低能级抽运到高能级），谐振腔（使激光具有良好的方向性，增强光放大作用，使激光具有极好的单色性）。

21:.简述光束调制的基本原理。

答：以激光为载体，将信息加载到激光的过程，称为光束调制。

光束具有振幅，频率，相位，强度，偏振等参量，可以应用某些物理方法使其参量置一，按照调制信号的规律变化，实现光束的调制，所以光束调制可以分为调幅，调频，调相和强度调制。