最新长春理工大学光电检测填空和简答(考试必备)
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。
光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
二、概念题1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
光电检测期末考试试卷
光电检测期末考试试卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而与入射光的频率有关。
（对/错）2. 光电管的灵敏度与阴极材料的逸出功有关。
（对/错）3. 光敏电阻在光照下电阻值会发生变化，这种变化是可逆的。
（对/错）4. 光电倍增管的增益与阳极电压无关。
（对/错）5. 光纤通信中，单模光纤比多模光纤具有更高的带宽。
（对/错）6. 激光的相干性比普通光源的相干性要好。
（对/错）7. 光电二极管的响应速度比光电三极管快。
（对/错）8. 光电池的输出电压与光照强度成正比。
（对/错）9. 光通信中，波分复用技术可以提高通信容量。
（对/错）10. 光纤的损耗主要来源于材料吸收和散射。
（对/错）二、填空题（每空1分，共20分）1. 光电效应的条件是入射光的频率必须大于或等于材料的_________。
2. 光电倍增管的工作原理基于_________效应。
3. 光纤通信中，_________光纤可以实现信号的放大。
4. 激光器的工作原理基于_________放大。
5. 光电池的工作原理基于_________效应。
6. 光纤的折射率分布为_________型时，只能传输单一模式的光信号。
7. 光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而_________。
8. 光电倍增管的增益与_________电压有关。
9. 光纤通信中，_________复用技术可以提高通信容量。
10. 光电二极管的响应波长范围取决于材料的_________。
三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。
2. 描述光纤通信的基本原理，并说明其主要优点。
3. 解释激光的相干性，并讨论其在实际应用中的意义。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 给定某光电二极管的光电流与光照强度的关系为I = kP，其中I为光电流，P为光照强度，k为比例常数。
若在光照强度为P1时，光电流为I1；在光照强度为P2时，光电流为I2。
长春理工大学光电检测填空和简答考试必备
B 半导体对光的吸收:半导体受光照射时，一质型半导体光敏电阻。
部分光被反射，一部分光被吸收。
半导体对光G 光敏电阻的相对光电导随温度升高而降低，的吸收可分为 : 本征吸收，杂质吸收，激子吸光电响应受温度影响较大收，自由载流子吸收和晶格吸收。
能引起光G 光敏电阻结构设计的基本原则：为了提高光电效应的有：本征吸收、杂质吸收。
敏电阻的光电导灵敏度Sg，要尽可能地缩短B 本征半导体光敏电阻常用于可见光波段的光敏电阻两电极间的距离L 。
测探，而杂质型半导体光敏电阻常用于红外波G 光敏电阻的基本特性：光电特性，时间响应，段甚至于远红外波段辐射的探测。
光谱响应，伏安特性，噪声特性。
B 半导体激光器发光原理：受激辐射、粒子数G 光敏电阻的光电特性：随光照量的变化，电反转和谐振。
导变化越大的光敏电阻就越灵敏。
C 粗光栅和细光栅：栅距d大于波长λ的叫粗G 光敏电阻的噪声特性：热噪声、产生复合噪光栅，栅距 d 接近于波长λ的叫细光栅。
声、低频噪声。
热噪声：光敏电阻内的载流子C 由于电子的迁移率远大于空穴的迁移率，因热运动产生的噪声。
低频噪声：是光敏电阻再此 N 型 CCD 比 P 型 CCD 的工作频率高很多。
骗置电压作用下会产生信号光电流，由于光敏D 丹倍效应：由于载流子迁移率的差别产生受层内微粒的不均匀，会产生微火花电爆放电现照面与遮蔽面之间的伏特现象。
象，这种微火花放电引起的电爆脉冲就是低频F 发生本征吸收的条件:光子能量必须大于半噪声的来源。
导体的禁带宽度 Eg G 光敏电阻的光谱响应：光敏电阻的电流灵敏F 辐射源：一般由光源及其电源组成，是将电度与波长的关系 .决定因素 : 主要有光敏材料禁能转化成光能的系统。
带宽度 ,杂质电离能 ,材料掺杂比与掺杂浓度等F 发光效率：由内部与外部量子效率决定。
G 光敏电阻的设计的三种基本结构：梳状，蛇F 发光光谱：LED发出光的相对强度随波长形，刻线结构。
变化的分布曲线。
光电检测期末考试试题
光电检测期末考试试题### 光电检测期末考试试题#### 一、选择题（每题5分，共40分）1. 光电检测技术中，光电效应是指（）。
A. 光能转化为热能B. 光能转化为电能C. 电能转化为光能D. 热能转化为光能2. 下列哪种材料不适合用作光电探测器的材料？（）A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒3. 光电倍增管（PMT）的主要作用是（）。
A. 放大电流B. 放大电压C. 放大光信号D. 放大声音信号4. 在光电检测中，光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而（）。
A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少5. 光电二极管的工作原理基于（）。
A. 光电效应B. 热电效应C. 光电导效应D. 光伏效应6. 光电检测技术在以下哪个领域应用最广泛？（）A. 通信B. 医疗C. 军事D. 所有以上7. 光电检测系统的灵敏度主要取决于（）。
A. 光源的亮度B. 探测器的响应速度C. 信号处理电路的增益D. 所有以上8. 在光电检测系统中，滤光片的主要作用是（）。
A. 改变光的强度B. 改变光的波长C. 改变光的方向D. 改变光的相位#### 二、简答题（每题10分，共40分）1. 简述光电效应的基本原理，并说明其在光电检测中的应用。
2. 描述光电倍增管（PMT）的工作原理，并解释其在提高光电检测灵敏度方面的优势。
3. 说明光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化规律，并讨论其在光电检测中的作用。
4. 阐述光电二极管和光电晶体管的主要区别，并讨论它们在光电检测系统中的不同应用场景。
#### 三、计算题（每题10分，共20分）1. 假设一个光电二极管在无光照时的暗电流为10nA，光照强度增加后，其电流增加到1μA。
如果该二极管的光电流与光照强度成正比，求光照强度增加了多少倍？2. 在一个光电检测系统中，使用了一个增益为10^6的光电倍增管。
如果入射光信号产生的光电子数为100，计算经过光电倍增管放大后的信号电流（假设每个光电子产生一个电子-空穴对）。
光电检测技术课程作业及答案(打印版)概要
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（mμ）到（mμ）范围内的电磁辐射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。
光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
二、概念题1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
%2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为 (瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍。
答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为()122222222211221211001001010E E L I E L I L I L I E R IE L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光习题02 一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
长春理工大学光电检测填空和简答考试必备
B半导体对光的吸收:半导体受光照射时，一部分光被反射，一部分光被吸收。
半导体对光的吸收可分为:本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收和晶格吸收。
能引起光电效应的有：本征吸收、杂质吸收。
B本征半导体光敏电阻常用于可见光波段的测探，而杂质型半导体光敏电阻常用于红外波段甚至于远红外波段辐射的探测。
B半导体激光器发光原理：受激辐射、粒子数反转和谐振。
C粗光栅和细光栅：栅距d大于波长λ的叫粗光栅，栅距d接近于波长λ的叫细光栅。
C由于电子的迁移率远大于空穴的迁移率，因此N型CCD比P型CCD的工作频率高很多。
D丹倍效应：由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮蔽面之间的伏特现象。
F发生本征吸收的条件:光子能量必须大于半导体的禁带宽度EgF辐射源：一般由光源及其电源组成，是将电能转化成光能的系统。
F发光效率：由内部与外部量子效率决定。
F发光光谱：LED发出光的相对强度随波长变化的分布曲线。
F发光二极管基本结构：面发光二极管和边发光二极管。
G光电检测技术:采用不同的手段和方法获取信息，运用光电技术的方法来检验和处理信息，从而实现各种几何量和物理量的检测G光电系统组成:辐射源，光学系统，光电系统，电子学系统，计算机系统G光于物质作用产生的光电效应分为：内光电效应和外光电效应。
G光电导效应：半导体受到光照后，其内部产生光生载流子，使半导体中载流子数量显著增加而电阻减小的现象。
G（本征）光电导效应:在光的作用下由本征吸收引起的半导体电导率发生变化的现象G光电导的驰豫，决定了在迅速变化的光强下一个光电器件能否有效工作的问题。
G光生伏特效应:是基于半导体PN结基础上的一种将光能转换成电能的效应G光磁电效应：在垂直于光照方向与磁场方向的半导体上、下表面上产生伏特电压。
G光子牵引效应：在开路的情况下，半导体材料将产生电场，它阻止载流子的运动。
G光电检测典型器件:光电导器件，光生伏特器件，光电发生器件，辐射探测器件，热释电器件，光耦合器件和图像传感器件。
光电技术考试题及答案
光电技术考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，这是由哪位科学家提出的？A. 爱因斯坦B. 牛顿C. 普朗克D. 波尔答案：A2. 下列哪种材料不适合作为光电二极管的活性层材料？A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C3. 光电倍增管的主要作用是什么？A. 放大光信号B. 放大电信号C. 转换光信号为电信号D. 转换电信号为光信号答案：A4. 光电传感器中，响应时间最短的是哪种类型的传感器？A. 光电二极管B. 光电晶体管C. 光电倍增管D. 光电电阻答案：C5. 光电效应中，光电子的产生与光的强度有关吗？A. 有关B. 无关C. 有时有关有时无关D. 无法确定答案：B6. 光电探测器的量子效率是指什么？A. 探测器接收到的光子数与发射出的电子数之比B. 探测器接收到的光子数与发射出的光子数之比C. 发射出的电子数与接收到的光子数之比D. 发射出的光子数与接收到的光子数之比答案：C7. 光电效应的产生需要满足什么条件？A. 光的频率必须高于材料的截止频率B. 光的强度必须足够大C. 光的波长必须足够短D. 光的偏振方向必须与材料的晶格方向一致答案：A8. 在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度有关吗？A. 有关B. 无关C. 有时有关有时无关D. 无法确定答案：B9. 光电探测器的光谱响应范围主要取决于什么？A. 探测器的材料B. 探测器的温度C. 探测器的尺寸D. 探测器的电压答案：A10. 光电倍增管的增益主要受哪些因素影响？A. 倍增极的材料B. 入射光的波长C. 倍增极的数量D. 所有选项答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，这个关系可以用公式E_k = hν - φ来表示，其中E_k代表最大初动能，h 代表普朗克常数，ν代表入射光的频率，φ代表材料的______。
光电工程考试题及答案
光电工程考试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 光的波粒二象性是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B2. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的频率成正比，这是哪位科学家的发现？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B3. 下列哪种材料不适合用于制造光电探测器？A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒答案：C4. 光纤通信中，光信号的传输介质是什么？A. 空气B. 真空C. 玻璃D. 水答案：C5. 激光的产生原理是基于哪种物理现象？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C二、填空题（每题2分，共10分）1. 光的波长、频率和速度之间的关系可以用公式______来表示。
答案：c = λν2. 光电效应中，当入射光的频率大于金属的截止频率时，会发生______。
答案：光电效应3. 光纤的折射率分布通常采用______型结构。
答案：梯度折射率4. 激光器中，工作物质被泵浦到高能级后，通过______过程释放能量。
答案：受激辐射5. 光电探测器的响应时间通常与材料的______有关。
答案：载流子寿命三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。
答案：光电效应是指光照射到物质表面时，物质中的电子被光子激发出来的现象。
其基本原理是光子的能量被物质表面的电子吸收，当光子的能量大于电子的逸出功时，电子就能从物质表面逸出。
光电效应的应用非常广泛，包括光电探测器、光电倍增管、太阳能电池等。
2. 描述光纤通信的基本原理及其优缺点。
答案：光纤通信是利用激光在光纤中传播的特性进行信息传输的一种通信方式。
其基本原理是将激光信号通过光纤传输到接收端，然后通过光电探测器将光信号转换为电信号。
光纤通信的优点包括高带宽、低损耗、抗干扰能力强等；缺点则包括成本较高、需要专业的安装和维护等。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 已知激光器的输出功率为100mW，求其对应的光子数流强度。
光电检测技术题库
《光电检测》题库一、填空题1. 对于光电器件而言，最重要的参数是 ______________________ 、_____________________ 和___________________ 。
2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、______________________ 和______________________ 等构成。
3. 光电三极管的工作过程分为 _______________________ 和____________________________ 。
4. 激光产生的基本条件是受激辐射、 _____________________________ 和__________________________ 。
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为 _____________________________ 和_______________________ 。
6. 在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。
价带以上的能带_____________ ，其中最低的能带常称为__________ ，_______ 与 _________ 之间的区域称为 __________ 。
7. 本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有_____ ，价带中没有_______ ，所以不能__________ 。
8. 载流子的运动有两种型式， ________________ 和________________ 。
9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的 ___________________ 决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由_______________ 、___________ 、___________ 组成。
11. 光电效应分为内光电效应和_____________ 效应，其中内光电效应包括________________ 和_____________ ，光敏电阻属于______________ 效应。
光电检测复习资料(有答案)
用相位测距法测量距离，设被测距离最大范围为10Km，要求测距精度为1cm，而各尺的测量精度为1‰。试给出测尺的个数以及各测尺的长度和频率。
如果题目精度为1%，那么需要三把尺子，一把10KM，能精确到100m。还需要一把100m的尺子，能精确到1m，再要一把1m的，能精确到1cm。综上需要三把尺子。对应工作频率...
第三章
P52,第六题。
用CdS光敏电阻用做光电传感器，光敏电阻最大功耗为300mW，。。
(电子电荷量e：1.6×10-19，普朗克常量h：6.63×10-34)
(主要涉及公式： )
( ，ΔU=ΔI×RL)
3.已知Δf的值为1，量子效率η的值为1，那么直接检测的最小功率相当于2个光子，相干检测的最小功率相当于1个光子。( )
4.求量子效率：
5.如果两块光栅的栅距均为P=0.2mm，两光栅的栅线夹角为θ=1°。所形成的莫尔条纹的宽度__11.46mm__( )。若光电探测器件测出莫尔条纹共走过12个，两光栅相互移动的距离___2.4mm__(L=NP)。
光电检测复习资料
简答(6′×5)
长波限实际值小于理论值的原因
LED为何正偏，光电二极管为何反偏
光电池特性曲线分析
用PSD测量两平面的相对平行度
环境监测
计算(10′×5)
光敏电阻
光电二极管
光电倍增管
视场角
填空(1′×20)
1.ZeS基于场致发光。
2.砷化镓禁带宽度1.44,那么其长波限为_861.11nm_( )，实验值测得的长波限是1000nm，原因是1在振荡过程中，经多次反射后，长波和短波吸收不一样，短波更易被吸收，长波被吸收少。2随着PN结的温度的升高，波长向长波方向移动。
光电操作考试题及答案
光电操作考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的频率成正比，这一现象最早由哪位科学家提出？A. 普朗克B. 爱因斯坦C. 牛顿D. 波尔答案：B2. 下列哪种材料不适合作为光电探测器的材料？A. 硅B. 锗C. 石墨D. 硒答案：C3. 光电倍增管的工作原理是基于哪种效应？A. 光电效应B. 康普顿效应C. 光电导效应D. 光致发光效应答案：A4. 光电二极管的响应波长范围通常是多少？A. 200nm-1100nmB. 400nm-700nmC. 800nm-1600nmD. 1000nm-2500nm答案：A5. 光电传感器的灵敏度与下列哪个因素无关？A. 入射光的强度B. 传感器的温度C. 传感器的尺寸D. 传感器的电源电压答案：D6. 在光电效应中，光电子的动能与入射光的波长成什么关系？A. 正比B. 反比C. 无关D. 先增加后减少答案：B7. 光电传感器的输出信号通常是什么形式？A. 数字信号B. 模拟信号C. 光信号D. 声音信号答案：B8. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的强度有什么关系？A. 正比B. 反比C. 无关D. 先增加后减少答案：C9. 光电传感器的响应时间通常与下列哪个因素有关？A. 入射光的波长B. 传感器的温度C. 传感器的材料D. 传感器的电源电压答案：C10. 光电效应中，光电子的发射与入射光的极化方向有什么关系？A. 正比B. 反比C. 无关D. 极化方向影响发射效率答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的______无关。
答案：强度2. 光电倍增管的增益可以达到______数量级。
答案：10^63. 光电二极管在没有光照时，其工作状态为______。
答案：截止4. 光电传感器的灵敏度通常与入射光的______成正比。
答案：波长5. 光电效应中，光电子的动能与入射光的频率成______。
光电检测技术考点整理
光电检测技术考点整理一、填空题（35分）1.能带形成原因电子共有化。
2.本征吸收在长波方向存在一个界限0λ，称为长波限。
也称红线：gg E E hc 24.10==λ 半导体的禁带宽度愈窄，长波限0λ愈长。
掺杂半导体的长波限大于本征半导体的长波限。
本征吸收发生条件：光子能量必须大于等于材料禁带宽度：g E hc ≥λ3.载流子包括自由电子和自由空穴。
4.N 型：由施主（易释放电子的原子）能级激发到导带中去的电子来导电的半导 体称为N 型半导体。
自由电子的浓度＞自由空穴浓度； 施主能级E d 靠近导带E c ；施主电离能△E d ↑，电子更容易跃迁到导带。
P 型：由受主（容易获取电子）控制材料导电性的半导体。
自由空穴的浓度＞自由电子浓度； 受主能级E a 靠近价带E v ； 受主电离能△E a ↓，电子更容易跃迁到受主能级。
5.载流子复合过程一般有直接复合和间接复合两种。
掺杂半导体一间接复合为主。
同一类材料掺杂半导体吸收光的长波限比本征半导体吸收光的长波限长。
6.单色辐出度：任何物体的单色辐出度和单色吸收比之比，等于同一温度时绝对 黑体的单色辐出度。
),(),(),(T M T T M eB e λλαλ= ),(),(),(),(T T M T M T eB e λαλλλε==，含义：物体光谱发射率总等于其光谱吸收比，也就是强吸收体必然是强发射体。
7.黑体中温度位移关系（维恩位移定律）：B T m =λ，B 不变。
得：当绝对黑体的温度增高时，单色辐出度的最大值向短波方向移动。
绝对黑体的光谱吸收比是物体的光谱发射率；称：？8.光电二极管：加反偏电压工作物质激光器 谐振腔 电学光泵泵浦原 化学光泵热学光泵光学光泵发光二极管：加正偏电压激光器（优）与发光二极管（缺）比较优点：高亮度、单色性好（相干性）、方 向性强。
液晶：被动型发光。
9.半导体结型光器件按结的种类不同，分为：PN 结型、PIN 结型和肖特基结型 等。
光电检测技术复习
一、填空题 二、简答题 三、计算题 四、推导题
贯穿灵敏度、 贯穿灵敏度、光度学参数的计算
第一章 光电检测技术概论 第二章 光辐射的光度学基础
2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 辐射量和光学量及其单位 辐热辐射光源 气体放电光源 金属卤化物灯 电致发光光源 激光光源— 激光光源—激光器
η n = (1 − ε ) n ≈ 1 − n ε = 0 . 5
0 .5 1 ε = = = 0 . 0244 % 2048 4096
第三章 光电检测系统中的常用光源
第四章 光电检测常用器件
4.1 4.2 4.3 4.4 半导体基础知识 光电器件的性能参数 光电器件的噪声 光电发射器件
4.4.1 光电发射效应 4.4.2 光电真空器件及其特性 4.5 光电导器件 4.5.1 光电导效应 4.5.2 光敏电阻及其特性
4.6 光伏器件 4.6.1 光伏效应 4.6.2 光电池 4.6.3 光敏二极管 PIN光敏二极管 4.6.4 PIN光敏二极管 4.6.5 雪崩光敏二极管 光电位置敏感器件（PSD） 4.6.6 光电位置敏感器件（PSD） 4.6.7 光伏器件的特性与使用要点 4.7 各种光子探测器性能比较和应用选择 4.8 光电成像器件 4.8.1 像管 4.8.2 摄像管 4.8.3 电荷耦合器件工作原理
I 3 = I1 + I 2
L ( I1 + I 2 ) − 2 LI1 I 2 − I1 = L I3 I3
由此可以计算出：
2 LI1 L − xA = I3
xA = L −
2 LI1 LI 3 − 2 LI1 = I3 I3
=
五、一个二相驱动CCD，像元数 m=1024，若要求最后位仍有 50%的电荷输出，求电荷转移损失效率ε为多少？ 解： 二相CCD，电极数： n = 2 m = 2048 总转移效率： 所以：
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
光电检测技术课程作业及答案(打印版)思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。
光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
二、概念题1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。
光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
二、概念题1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴==ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
《光电检测技术-题库》(2)
《光电检测》题库一、填空题1.对于光电器件而言，最重要的参数是、和。
2.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。
3.光电三极管的工作过程分为和。
4.激光产生的基本条件是受激辐射、和。
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。
6.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。
价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。
7.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。
8.载流子的运动有两种型式，和。
9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。
11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。
12.半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。
13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。
14.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。
15.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。
16.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。
17.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。
18..使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换有两个优点，分别是和。
19.电荷耦合器件（CCD）的基本功能是和。
20.光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。
21.交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。
22.随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。
23.硅光电池在偏置时，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。
24.发光二极管的峰值波长是由决定的。
二、名词解释1. 光亮度：2. 本征半导体：3. N型半导体：4. 载流子的扩散运动：5. 光生伏特效应：6. 内光电效应：7.光电效应8.量子效率9.分辨率10.二次调制11.二值化处理12.光电检测技术13.响应时间14.热电偶15.亮度中心检测法三、判断正误1. A/D变换量化误差不随输入电压变化而变化，是一种偶然误差。
光电考试题目及答案
光电考试题目及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。
（）A. 正确B. 错误答案：B2. 光的波粒二象性是指光既具有波动性也具有粒子性。
（）A. 正确B. 错误答案：A3. 光电管在反向偏压下工作时，其灵敏度会降低。
（）A. 正确B. 错误答案：B4. 激光的特点是单色性好、方向性强、亮度高。
（）A. 正确B. 错误答案：A5. 光纤通信中，光信号的传输不受电磁干扰影响。
（）A. 正确B. 错误答案：A6. 光的干涉现象说明光是一种波动现象。
（）A. 正确B. 错误答案：A7. 光的衍射现象说明光是一种粒子现象。
（）A. 正确B. 错误答案：B8. 光的偏振现象说明光是一种横波。
（）A. 正确B. 错误答案：A9. 光的多普勒效应表明光速会随着观察者和光源的相对运动而变化。
（）A. 正确B. 错误答案：B10. 光的全反射现象只能在光从光密介质射向光疏介质时发生。
（）A. 正确B. 错误答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 光电效应的实验结果表明，只有当入射光的频率大于金属的________时，才能产生光电效应。
答案：截止频率2. 激光器的工作原理基于________效应。
答案：受激辐射3. 在光纤通信中，光信号通过________来传输信息。
答案：全反射4. 光的偏振现象可以通过________来实现。
答案：偏振片5. 光的干涉现象可以通过________来观察。
答案：双缝实验6. 光的衍射现象可以通过________来观察。
答案：单缝实验7. 光的多普勒效应表明，当光源向观察者靠近时，观察到的光波频率会________。
答案：增加8. 光的全反射现象中，光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于________时，会发生全反射。
答案：临界角9. 光的波粒二象性由________提出。
答案：爱因斯坦10. 光的双缝干涉实验中，相邻亮条纹之间的距离与________有关。
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B半导体对光的吸收:半导体受光照射时，一部分光被反射，一部分光被吸收。
半导体对光的吸收可分为:本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收和晶格吸收。
能引起光电效应的有：本征吸收、杂质吸收。
B本征半导体光敏电阻常用于可见光波段的测探，而杂质型半导体光敏电阻常用于红外波段甚至于远红外波段辐射的探测。
B半导体激光器发光原理：受激辐射、粒子数反转和谐振。
C粗光栅和细光栅：栅距d大于波长λ的叫粗光栅，栅距d接近于波长λ的叫细光栅。
C由于电子的迁移率远大于空穴的迁移率，因此N型CCD比P型CCD的工作频率高很多。
D丹倍效应：由于载流子迁移率的差别产生受照面与遮蔽面之间的伏特现象。
F发生本征吸收的条件:光子能量必须大于半导体的禁带宽度EgF辐射源：一般由光源及其电源组成，是将电能转化成光能的系统。
F发光效率：由内部与外部量子效率决定。
F发光光谱：LED发出光的相对强度随波长变化的分布曲线。
F发光二极管基本结构：面发光二极管和边发光二极管。
G光电检测技术:采用不同的手段和方法获取信息，运用光电技术的方法来检验和处理信息，从而实现各种几何量和物理量的检测G光电系统组成:辐射源，光学系统，光电系统，电子学系统，计算机系统G光于物质作用产生的光电效应分为：内光电效应和外光电效应。
G光电导效应：半导体受到光照后，其内部产生光生载流子，使半导体中载流子数量显著增加而电阻减小的现象。
G（本征）光电导效应:在光的作用下由本征吸收引起的半导体电导率发生变化的现象G光电导的驰豫，决定了在迅速变化的光强下一个光电器件能否有效工作的问题。
G光生伏特效应:是基于半导体PN结基础上的一种将光能转换成电能的效应G光磁电效应：在垂直于光照方向与磁场方向的半导体上、下表面上产生伏特电压。
G光子牵引效应：在开路的情况下，半导体材料将产生电场，它阻止载流子的运动。
G光电检测典型器件:光电导器件，光生伏特器件，光电发生器件，辐射探测器件，热释电器件，光耦合器件和图像传感器件。
G光敏电阻：在均匀的具有光电效应的半导体材料的两端加上电极便构成光敏电阻。
G光敏电阻分类：本征半导体光敏电阻、杂质型半导体光敏电阻。
G光敏电阻的相对光电导随温度升高而降低，光电响应受温度影响较大G光敏电阻结构设计的基本原则：为了提高光敏电阻的光电导灵敏度Sg，要尽可能地缩短光敏电阻两电极间的距离L。
G光敏电阻的基本特性：光电特性，时间响应，光谱响应，伏安特性，噪声特性。
G光敏电阻的光电特性：随光照量的变化，电导变化越大的光敏电阻就越灵敏。
G光敏电阻的噪声特性：热噪声、产生复合噪声、低频噪声。
热噪声：光敏电阻内的载流子热运动产生的噪声。
低频噪声：是光敏电阻再骗置电压作用下会产生信号光电流，由于光敏层内微粒的不均匀，会产生微火花电爆放电现象，这种微火花放电引起的电爆脉冲就是低频噪声的来源。
G光敏电阻的光谱响应：光敏电阻的电流灵敏度与波长的关系.决定因素:主要有光敏材料禁带宽度,杂质电离能,材料掺杂比与掺杂浓度等G光敏电阻的设计的三种基本结构：梳状，蛇形，刻线结构。
G光敏电阻电流与光照强度的曲线：当照度很低时，曲线近似为线形，照度升高，曲线近似为抛物线形。
G光生伏特器件：利用光生伏特效应制造的光电器件。
G光敏二极管的光谱响应：以等功率的不同单色辐射波长的光作用于光敏二极管上时，其响应程度或电流灵敏度与波长的关系。
G光电位置敏感器件(PSD)：是基于光生伏特器件的横向光电效应的器件，是一种对入射到光敏面上的光斑位置敏感的光电器件。
主要特性：位置检测特性。
近似于线性，但边缘部分线性较差。
G光电倍增管：是一种真空光电发射器件，主要由入射窗，光电阴极，电子光学系统，倍增极和阳极等部分构成。
具有灵敏度高和响应速度快等特点，使它在光谱探测和极微弱快速光信息的探测方面成为首选。
G光电倍增管的量子效率、光谱响应这两个参数主要取决于光电阴极材料。
G光敏晶体管工作原理:光电转换,光电流放大G光耦合器件：将发光器与光电接收器件组合成一体，制成的具有信号传输功能的器件。
G光谱分布的两个主要参量：峰值波长和发光强度的半宽度。
G光电检测电路：由光电器件、输入电路和前置放大器等组成。
G光电效应：因光照而引起物体电学特性的改变的现象G光电耦合器件：可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件。
J激光产生的基本条件：受激辐射，粒子数反转和共振腔J交替变化的光信号，必须使所选器件的上限截止频率大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。
M莫尔条纹：当两块光栅以微小倾角重叠时，在与刻线大致垂直的方向上。
将看到明暗相间的粗条纹。
特点：1.位移放大作用。
2.误差平均效应。
3.输出信号与光栅位移相对应。
4.实现自动控制、自动测量。
N能量最高的是价电子填满的能带,称为价带.价带以上的能带基本上是空的,其中最低的带称为导带.价带与导带之间的区域则称为禁带P PN结：PN结是将P型杂质和N型杂质分别对半导体掺杂而成的。
一般把P型区和N 型区之间的过度区域称为PN结。
R热辐射探测器件：基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的器件。
R热敏电阻：吸收入射辐射后引起升温而使电阻值改变，导致负载电阻两端电压的变化，并给出电信号的元件。
基本原理：半导体对光的晶格吸收和激子吸收，不产生载流子，而在不同程度上转变为热能，引起晶格震动加剧，使器件温度上升，即器件的阻值发生变化。
结构：由热敏材料制成的厚度为0.01mm左右的薄皮电阻粘合在导热能力高的绝缘垫衬底上，电阻体两端蒸发金属电极以便与外电路连接，再把衬底与一个热容很大、导热性能良好的金属连接，构成热敏电阻。
R热电偶：是利用物质温差产生电动势的效应探测入射辐射的。
R热释电器件：是一种利用热释电效应制成的热探测器件。
W温差(泽贝克)热电效应：两种金属材料A 和B组成一个回路时，若两金属连接点的温度存在着差异，则在回路中会有电流产生。
X雪崩效应：在光敏二极管PN结上，加相当大略低于击穿电压的反向偏压，在结区将产生一个很高的电场，使载流子雪崩倍增，输出电流迅速增加。
X陷阱效应：杂质能积累非平衡载流子的作用Z只有本征吸收和杂质吸收能够直接产生非平衡载流子，引起光电效应Z载流子的运动形式：扩散运动和漂移运动。
扩散运动：载流子由热运动造成的从高浓度处向低浓度的迁移运动。
漂移运动:除了热运动以外获得的附加运动。
Z杂质吸收：N型半导体和P型半导体吸收足够能量的光子，产生电离的过程。
B半导体光电导效应与入射辐射通量的关系：在弱辐射作用的情况下是线性的，随着辐射增强，线性关系变差，当辐射很强时，变为抛物线关系。
C MOS与CCD比较：1.结构和工作原理：CCD 产生图低噪声，高性能，但结构复杂，耗电量大，成本高。
CMOS通过X-Y寻址技术直接从开关阵列中直接输出，比CCD快，方便 2.制造：CCD要求严格，CMOS制造简单 3.性能：CMOS较CCD信号读取方式简单，速度快耗电低，但成像质量和灵敏度CCD要优于CMOS。
D电子运动的三个重要特点： 1.电子绕核运动2.由于微观粒子具有粒子与波动的两重性，所以电子没有完全确定的轨道 3.在一个原子或由原子组成的系统中，不能有两个电子同属一个量子态。
F发光二极管的发光机理：是一种注入式电致发光器件,它由P型和N型半导体组合而成,其发光机理常分为PN结注入发光与异质注入发光两种。
PN结注入发光:PN结处于平衡状态时,存在一定的势垒区。
当加正偏压时，PN 结区势垒降低，从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，并主要发生在P区。
G光电检测系统的组成及各部分作用：包括辐射源：将电能转换成为光能，得到符合后面光学系统要求的波段范围和光强度；光学系统：将辐射源发出的光进行光学色散、几何成像、分束和改变辐射流的传送方向；光电系统：将光信号转换成电信号的系统；电子学系统：对光电系统传输过来的电信号进行放大；计算机系统：包括自动控制、数据处理、显示输出等G光生伏特效应与光电导效应的区别和联系：同属于内光电效应。
区别：光生伏特效应是少数载流子导电，而光电效应是多数载流子导电的光电效应。
G光磁电效应：半导体外加磁场，磁场方向与光照方向垂直，当半导体受光照射产生丹倍效应时，由于电子和空穴在磁场中运动会受到洛伦兹力的作用，使它们的运动轨迹发生偏转，空穴向半导体的上方偏转，电子偏向下方。
结果在垂直于光照方向与磁场方向的半导体上、下表面产生伏特电压，称光磁电场。
G光敏电阻的基本原理：当光敏电阻的两端加上适当的电压后便有电流流过，可用电流表检测该电流。
改变照射到光敏电阻上的光度量，发现流过光敏电阻的电流发生变化，说明光敏电阻的阻值随照度变化。
G光敏二极管与光电池的异同：相同：都是光生伏特效应器件。
不同：截面积比光电池小，输出电流普遍比光电池小；电阻率比光电池高；制作衬底材料掺杂浓度比光电池低；光敏二极管在反向偏置电压下工作而光电池多工作在零偏。
G光电位置敏感器件(PSD)工作原理：当光束入射到PSD器件光敏层上距中心点的距离为Xa时，在入射位置上产生于入射辐射成正比的信号电荷，此电荷形成的光电流通过P型层电阻分别由电极1与2输出。
设P型层的电阻是均匀的，两电极间的距离是2L，流过两电极的电流分别为I1和I2，则流过N型层上电极的电流为I0=I1+I2，若以PSD器件的几何中心点O为原点，光斑中心A距原点O 的距离为Xa，则I1=I0((L-Xa)/2L)，I2=I0((L-Xa)/2L)，Xa=((I2-I1)/(I2+I1))L。
G光电倍增管的基本特性： 1.灵敏度(阴极灵敏度、阳极灵敏度)2.电流放大倍数(增益)3.暗电流(影响因素:欧姆漏电;热发射;残余气体放电;场致发射;玻璃壳放电和玻璃荧光)4.噪声G光耦合器件的特点：1具有电隔离功能2信号传输方式：单向性3具有抗干扰和噪声的能力4响应速度快5实用性强6既具有耦合特性又具有隔离特性。
应用：1.电平转换 2.逻辑门电路 3.隔离方面的应用4.晶闸管控制电路G光电检测器件与热电检测器件区别： 1.热电检测器件：常用热释电探测器、热敏电阻、热电偶、热电堆。
响应波长无选择性，响应慢。
2.光电检测器件：常用PMT、光电池、光敏二极管。
响应波长有选择性，存在截止波长，超过无光谱响应，响应快。
G光学调制（调制盘）的作用： 1.避免了直流放大器零点漂移的缺点。
2.过滤背景。
3.消除探测器和前置放大器的低频噪声。
4.可以判别辐射信号的幅值和相位。
类型：幅度调制盘、相位调制盘、频率调制盘。
G光电导是什么，为什么产生光电导，从半导体理论：光电导效应可分为本征光电导效应和杂质光电导效应两种。
本征半导体或杂质半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本征吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴。