光电子技术题目跟答案

1) 色温是指在规定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

2) 自发跃迁是指处于高能级的粒子自发地跃迁到低能级上。

受激跃迁是指由于外界辐射场作用而产生的粒子能级间的跃迁。

3) 受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中

均匀展宽有自然展宽、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。

4) 常见的固体激光器有红宝石激光器、钕激光器、钛宝石激光器（写出两

种），常见的气体激光器有He-Ne激光器、Ar激光器、CO2激光器（写出两种）。

5) 光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有

能量、动量和质量；其静止质量为零。

6) 激光与普通光源相比具有如下明显的特点：方向性好、单色性好、相干性好、强度大

7) 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=hv

2、光子具有运动质量m，m=E/c2=hv/c2

3、光子的动量与单色平面波矢对应：P=ħk

4、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

8) 简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。

答：必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数

充分条件：激光在谐振腔内的增益要大于损耗

稳定振荡条件：增益饱和效应

组成：工作物质、泵浦源、谐振腔

作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转

泵浦源：将粒子从低能级抽运到高能级的装置

谐振腔：1、使激光具有极好的方向性 2、增强光放大作用 3、使激光具有极好的单色性

1) 声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，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，布喇格衍射 两种类型。

2) 磁光效应是指 外加磁场作用所引起的材料光学各项异性 ，法拉第磁光效应的规律（1） 对于给定的介质，光振动面的旋转角与样品的长度和外加的磁感应强度成正比 （2） 光的传播方向反转时，法拉第旋转的左右方向互换 。

3) 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型变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象 。

4) 光纤色散的主要危害是 使脉冲信号展宽，限制了光纤的宽带或传输容量，多模光纤的色散主要有 模色散、材料色散、波导色散

5) 声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。简述它们产生的条件和特征。

答：拉曼-纳斯衍射：声波频率较低，光波平行于声波面入射，声光相互作用长度较短时，声光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅”。由出射波阵面上各子波源发出的次波发生相干作用，形成与入射方向对称分布的多级衍射光。

布拉格衍射：声波频率较高，声光作用长度较大，光束与声波波面间以一定的角度入射，介质具有“体光栅”的性质。衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或-1级）衍射光。

6) 何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？

答：当光波的两个垂直分量Ex ’、Ey ’的光程差为半个波长时所需要加的电压，称为半波电压。63302r n V λπ=

，由波长，0光折射率，电光系数共同

决定

1) 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。

2)光束扫描根据其应用的目的来可以分为模拟扫描、数字扫描两种；前者主要应用各种显示，后者主要应用于光存储。

3)在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个 /4波片，波片的轴向取向为快慢轴与晶体的主轴成45度角时最好。

4)根据调制器与激光器的关系，光束的调制方法可以分为内调制和外调制两种。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，从而改变激光器输出特性以实现调制。

5)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

6) 简述光束调制的基本原理。

答：应用某种物理方法改变光波的振幅、频率、相位、强度、偏振等参数之一，使其按调制信号的规律变化，达到“运载”信息的目的

1)一纵向运用的KDP电光调制器，长为2cm，折射率为2.5，

，工作频率为1000kHz,则此时光在晶体中的渡越时间为 1.67ns 。

2) 光热效应是指材料受光照后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质发生变化

3) 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。

4)单片硅光电池的开路电压约为0.45V-0.6V，短路电流密度约为

150-300A/m2。

5)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，其主

要特点有：光子能量的大小能直接影响内部电子状态改变的大小。

6) 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、雪崩光电二极管等类型（写

出两种）。

7)光热探测器由热敏元件、热链回路、大热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（写出两种）。

8) 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

9)简述光子效应和光热效应。（看上面2、5两填空题）

10)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。

1) 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、面阵CCD。

2) 固体摄像器件主要有三大类，它们是电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体图像传感器（CMOS）、电荷注入器件（CID）。

3) CCD的基本工作过程包括信号电荷的产生，存储，传输，检测。CCD摄

像器件的基本工作原理是依靠半导体的光电特性，用光注入的办法产生4) 简述带像增强器的CCD的特点。（看下面（6））