光电子复习)
光电效应知识总结与复习练习题
量子论初步一、光电效应现象⑴定义：物质在光照条件下释放出电子的现象，叫做光电效应。
⑵光电子和光电流：光电效应中释放出来的电子叫光电子，产生的电流叫光电流、⑶规律：①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率不能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大。
③入射光照在金属上时，光电子的发射，几乎是瞬时的。
④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光电流的强度成正比。
⑷光电管：利用光电效应把光信号转化为电信号，动作非常迅速灵敏。
1下列对光电效应的解释中正确的是（）A金属每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能溢出金属。
B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做得最小功，便不能发生光电效应。
C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大。
D由于不同金属的逸出功不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同。
2 光电效应实验的装置如图所示，已知紫光频率大于锌板的极限频率，则下列说法中正确的有（）A用紫光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B 用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷D使验电器发生偏转的是正电荷3在光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（）A A光的频率大于B光的频率B光的频率大于A光的频率C 用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD 用A光照射光电管时流过电流表的电流方向是b流向a二光子⑴定义：光在空间传播过程中不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。
⑵光子的能量：每个光子的能量E=hv。
其中h为普朗克常量，v为光子的频率。
三爱因斯坦的光子说对光电效应的解释⑴存在极限频率：Vo=W∕h。
⑵瞬时性：光照射在金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量；立刻增大动能，并逸出表面成为光电子。
光电期末复习题答案
光电期末复习题答案一、选择题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，与入射光的强度无关。
（对）2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。
（对）3. 光的偏振现象表明光是一种横波。
（对）4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。
（错）5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。
（对）二、填空题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，与入射光的强度无关。
2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。
3. 光的偏振现象表明光是一种横波。
4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。
5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。
三、简答题1. 简述光电效应的基本原理。
答：光电效应是指光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。
当光的频率高于金属的逸出功对应的频率时，光子的能量足以使电子克服金属的束缚力而逸出，形成光电子流。
光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
2. 激光有哪些主要应用？答：激光的主要应用包括：精密测量、光纤通信、医疗治疗、工业加工、科研实验等。
激光的高亮度、高单色性和高相干性使其在这些领域中具有独特的优势。
3. 什么是光的偏振现象？答：光的偏振现象是指光波在传播过程中，电场矢量在某一特定方向上的振动。
只有当光波的电场矢量在某一平面内振动时，才能通过偏振片。
偏振现象表明光是一种横波，因为只有横波才能产生偏振现象。
4. 光的干涉和衍射现象有何区别？答：光的干涉现象是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的相位差而产生的光强增强或减弱的现象。
干涉条纹是稳定的，可以产生明暗相间的条纹。
而光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，由于光波的弯曲而产生的光强分布变化。
衍射条纹则不稳定，随着观察位置的不同而变化。
光电子 复习)
光电子复习资料一、填空题1、光纤通信是以光纤为传输媒质，以光波为载波的通信方式。
2、17dBm等于 50 mw。
3、光纤通信中最常用的光电检测器是 PIN光敏二极管和 APD雪崩二极管。
4、STM-1中用于段开销的数据为 4.608Mbit/s。
5、EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构。
6、在光纤中折射率高的中心部分称为纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
7、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
8、表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA来表示。
9、光在光纤中传输是利用光的全反射原理。
10、对光信号实现分路、和路、插入和分配的无源器件叫光耦合器。
11、数字光接收机的主要性能指标是灵敏度和动态范围。
12、STM-1整个帧结构分成段开销、管理单元指针、信息净负荷三个区域。
13、在SDH帧结构中，段开销又可以分为再生段开销和复用段开销两种。
14、在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1－9N列第四行的区域中。
15、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
16、半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流增高，输出光功率会减小。
17、光源的作用是将电能变换为光能。
18、14dBm等于 25 mw。
19、光纤的色散分为波导色散、材料色散和模式色散。
20、写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：n=c/v 。
21、光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC = n2/n1。
22、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、 1.31 μm和 1.550 μm。
23、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。
24、色散的常用单位是Ps/(nm*km)， G.652光纤的中文名称是常规单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。
光电子 复习)
光电子复习资料一、填空题1、光纤通信是以光纤为传输媒质，以光波为载波的通信方式。
2、17dBm等于 50 mw。
3、光纤通信中最常用的光电检测器是 PIN光敏二极管和 APD雪崩二极管。
4、STM-1中用于段开销的数据为 4.608 Mbit/s。
5、EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构。
6、在光纤中折射率高的中心部分称为纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
7、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
8、表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA来表示。
9、光在光纤中传输是利用光的全反射原理。
10、对光信号实现分路、和路、插入和分配的无源器件叫光耦合器。
11、数字光接收机的主要性能指标是灵敏度和动态范围。
12、STM-1整个帧结构分成段开销、管理单元指针、信息净负荷三个区域。
13、在SDH帧结构中，段开销又可以分为再生段开销和复用段开销两种。
14、在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1－9N列第四行的区域中。
15、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
16、半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流增高，输出光功率会减小。
17、光源的作用是将电能变换为光能。
18、14dBm等于 25 mw。
19、光纤的色散分为波导色散、材料色散和模式色散。
20、写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：n=c/v 。
21、光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC = n2/n1。
22、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、 1.31 μm和 1.550 μm。
23、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。
24、色散的常用单位是 Ps/(nm*km) ， G.652光纤的中文名称是常规单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。
光电子学(南邮)复习要点
Chapter1 Optical Properties of Semiconductors 半导体光学特性 一．复折射率的实，虚部的意义： Refractive index n r21/2'''0/()r r r c n c v i n in σμεω==+=+ '''r r The real part of index n speed of lightThe imaginary part of index n attenuation of light↔↔二．折射率与增益吸收系数的关系： Absorption coefficient αThe absorption coefficient αis described by the absorption of the intensity.00(),(),1z z I z I e dI I e dz dI I dzαααα--==-⇒=-传播单位距离相对光强的吸收量。
量纲：/cm.三．电子与光子相互作用遵守能量与动量守恒：表达式： 课件1-1P16,17图：失去一个光子（光子被电子吸收），得到动量改变，光子数减一，能量从光场转变到电场，满足能量，动量守恒。
A schematic of an absorption process where a photon is absorbed (destroyed) and the energy and momentum of the electron is altered; the emission of a photon where a photon is created.P18, Band to band absorption and emission in semiconductors. An electron in the valence band absorbs a photon and moves into the conduction band; In the reverse process an electron in the conduction band emits a photon and moves "vertically" down into the valence band. Direct Interband TransitionsReduced e —h mass ( 折合质量 ) The interaction can cause absorption or 222222*11()()211()22C V e hg e h rk E E m m k E m m k m ωω****=-++-=+= *r memission of photons.The absorption process is proportional to the photon density ph n比较本征吸收与非本征吸收的条件，类型：Conditions: 本征吸收：光子能量大于材料带隙；非本征吸收：光子能量小于材料带隙。
光电技术复习资料
1.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。
2.光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。
其发光机理可以分为PN结注入发光与异质结注入发光两种类型。
4. 光电信息变换的基本形式信息载荷于光源的方式，信息载荷于透明体的方式，信息载荷于反射光的方式，信息载荷于遮挡光的方式，信息载荷于光学量化器的方式，光通信方式的信息变换。
D电极的基本结构应包括转移电极结构，转移沟道结构，信号输入单元结构和信号检测单元结构。
1. 对于P型半导体来说，以下说法正确的是 （D）A 电子为多子B 空穴为少子C 能带图中施主能级靠近于导带底D 能带图中受主能级靠近于价带顶2. 下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压 （C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C 雪崩光电二极管D 光电三极管3. 对于光敏电阻，下列说法不正确的是： （D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动4. 在直接探测系统中, (B)A 探测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力5. 对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD内部可没有谐振腔D LED辐射光的波长决定于材料的禁带宽6. 对于N型半导体来说，以下说法正确的是 （A）A 费米能级靠近导带底B 空穴为多子C 电子为少子D 费米能级靠近靠近于价带顶7. 依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管B 光电三极管C 光电倍增管D 光电池8. 硅光二极管在适当偏置时，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。
光电子技术复习
光电⼦技术复习第⼀章1、光电⼦技术的定义光电⼦技术是光学技术与电⼦技术结合的产物，是电⼦技术在光频波段的延续和发展。
是研究光（特别是相⼲光）的产⽣、传输、控制和探测的科学技术。
2、电磁波的性质1.电磁波的电场和磁场都垂直于博得传播⽅向，三者相互垂直，电磁波是横波，和传播⽅向构成右⼿螺旋关系。
2.沿给定⽅向传播的电磁波，电场和磁场分别在各⾃平⾯内振动，称为偏振。
3.空间个点磁场电场都做周期性变化，相位同时达到最⼤或最⼩。
4.任意时刻，在空间任意⼀点，H E µε=5.电磁波真空中传播速度为001µε=c ，介质中的为εµ1=v3、⾊温的概念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。
4、辐射度学与光度学的基本物理量作业：1、2第⼆章⼀、光波在⼤⽓中的传播1、光波在⼤⽓中传播时，引起的光束能量衰减和光波的振幅和相位起伏因素光波在⼤⽓中传播时，⼤⽓⽓体分⼦及⽓溶胶的吸收和散射会引起的光束能量衰减，空⽓折射率不均匀会引起的光波振幅和相位起伏2、⼤⽓分⼦散射的定义、特点；瑞利散射的定义和特点定义：当光线穿过地球周围的⼤⽓时，它的⼀些能量向四⾯⼋⽅反射。
特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。
瑞利散射定义：在可见光和近红外波段，辐射波长总是远⼤于分⼦的线度，这⼀条件下的散射为瑞利散射。
瑞利散射特点：波长越长，散射越弱；波长越短，散射越强烈。
所以天空呈蓝⾊。
3、⼤⽓⽓溶胶的定义、瑞利散射、⽶-德拜散射；⼤⽓⽓溶胶：⼤⽓中有⼤量的粒度在0.03 µm到2000 µm之间的固态和液态微粒，它们⼤致是尘埃、烟粒、微⽔滴、盐粒以及有机微⽣物等。
由这些微粒在⼤⽓中的悬浮呈胶溶状态，所以通常⼜称为⼤⽓⽓溶胶。
瑞利散射：散射粒⼦的尺⼨远⼩于光波长时，散射光强。
⽶德拜散射：散射粒⼦的尺⼨⼤于等于光波长时，散射光强对波长的依赖性不强。
⼆、光波在电光晶体中的传播1、电光效应的定义及分类电光效应：在外电场作⽤下，晶体的折射率发⽣变化的现象。
半导体光电子学复习
简答题
简要阐述半导体中电子扩散与漂移的区别. 扩散运动是由载流子的浓度差引起的， 浓度高处的载流子总是要向浓度低处扩散 运动。漂移：假设给半导体一个电场，此 场产生力作用在自由电子及空穴而产生漂 移。电子和空穴在电场E的作用下，要发生 漂移运动。电子逆场强方向运动，空穴则 顺场强方向而运动。 扩散(diffusion)：由浓度改变(浓度梯度)所引起 漂移(Drift)：由电场引起
• 半导体：邻近原子形成的键结合强度适中，热振 动会使一些键破裂，产生电子和空穴。能带图上 表现为禁带宽度较小，价带内的能级被填满，一 部分电子能够从价带跃迁到导带，在价带中留下 空穴。外加电场，导带电子和价带空穴都将获得 能量，参与导电。Eg≤1eV • 金属(导体)：导带或者被部分填充，或者与价带重 叠。很容易产生电流。
直接带隙与间接带隙
简答题
结合下图阐述太阳能电池(光伏元件)的基本工 作原理。
n型半导体很薄（p型通常是n型的100倍以上）掺杂比较高 鱼骨状电极，增透膜 掺杂浓度高，相应的空间电荷区（耗尽层）的宽度小 波长0.5~0.7μm 中波长 耗尽区； 波长0.4μm附近1μm范围吸掉； 0.9~1.1μm长波长的光 ▲在耗尽区产生的电子空穴对，在内建电场的作用下进行分离；而在n区 和p区要依据扩散作用。 ▲长波长光子在p区被吸收，Le少数载流子 穿透深度 ▲短波长光子在n区被吸收，Lh少数载流子
I ph0
是一次的没有经过倍增的光电流，这个电流是 在没有倍增之下测量的，比如在小的反向偏压下 测量。
名词解释
视敏函数
在等能量分布的光谱中，虽然各种波长的光 辐射功率相同，但是人眼感到最暗的是红 色，其次是蓝色与紫色，而最亮的则是黄 绿色。由此可见，人眼对不同波长的光具 有不同的视觉敏感程度。显然，人眼的视 敏度是波长的函数，我们通常将这一关系 称为视敏函数。
光电子各章复习要点
各章复习要点第1章 激光原理概论1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布）• 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布 • 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗 •7.激光的特点？•(1)极好的方向性（θ≈10-3rad)•(2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.•(3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)•(4)极高的亮度•光亮度:单位面积的光源,在其法向单位立体角内传送的光功率.•8激光器构成及每部分的功能νh E =λνc h c h c E m ///22===1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性•9激光产生的基本原理(以红宝石激光器为例)•⑴Cr3+的受激吸收过程．•⑵无辐射跃迁•⑶粒子数反转状态的形成•⑷个别的自发辐射 •⑸受激发射 •⑹激光的形成 •10.模式的概念及分类11.纵模的谐振条件的推导及纵模间隔的计算。
第2章 激光谐振腔技术、选模及稳频技术 • 1.掌握三个评价谐振腔的重要指标•最简单的光学谐振腔是在激活介质两端适当的位置放置两个具有高反射率的反射镜来构成的，与微波相比，采用开腔。
1）平均单程功率损耗率πλπφ222⋅=⋅=∆q nL qnL q 2=λnLcqv q 2=反射损耗：衍射损耗：（圆形平行平面腔）2）谐振腔寿命3）谐振腔Q 值• 2.了解横模选择的两种方法(1)只改变谐振腔的结构和参数,使高阶模具有大的衍射损耗(2)腔内插入附加的选模器件 3两种常用的抑制高阶横模的方法 1.调节反射镜 ✓ 优点:方法简单易行 ✓ 缺点:输出功率显著降低 2.腔内加光阑高阶横模的光束截面比基横模大，减小增益介质的有效孔径，可大大增加高阶横模的衍射损耗• 4.理解三种单纵模输出的方法 •1）短腔法10ln21I I =δ4.12)(207.0aLd λδ=)1(R c Lt c -=dr L L R c L cQ δδλπλδπλπ+==-=1.22)1(.221210010ln 21ln 21ln21r r r r I I I I -===δ•2）法布里-珀罗标准距法•3）复合腔选纵模第5章 光电子显示技术• 1.黑白CRT 的构成及每部分的功能？ • 电子枪、偏转系统和荧光屏三部分构成• 2.黑白CRT 的基本工作原理？ndc m 2=∆ν•电子枪发射出电子束，电子枪受阴极或栅极所加的视频信号电压的调制，电子束经过加束极的加速，聚焦极的聚焦，偏转磁场的偏转扫描到屏幕前面的荧光涂层上，产生复合发光，最终形成满足人眼视觉特性要求的光学图像。
光电子技术复习题(一)
一．单项选择题1. 光电转换定律中的光电流与 BA 温度成正比B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 AA 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短3.光束调制中，下面属于外调制的是 ABDA 声光调制B 电光波导调制C 半导体光源调制D 电光强度调制4.红外辐射的波长为[ d ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770-1000 nm5.激光具有的优点为相干性好、亮度高与[ b ]A 多色性好B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱6．能发生光电导效应的半导体是 cA本征型和激子型 B本征型和晶格型C本征型和杂质型D本征型和自由载流子型7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子γ描述，在强辐射作用下AA. γ=0.5B. γ=1C. γ=1.5D. γ=28.电荷耦合器件分 [ A ]A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD9.光通亮φ的单位是[ C ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd)10.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光与红外光谱区 B可见光与紫外光谱区 C可见光区 D 可见光与红外光谱区13．光视效能Kλ为最大值时的波长是AA．555nm B.666nm C．777nm D.888nm14.可见光的波长范围为[C ]A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和C ]A 计算B 显示C 检测D 输出16. 辐射通亮φe的单位是[B ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)二.填空题1. 光在大气中传播，将会使光速的能量衰减，其主要因素来源于大气衰减、大气湍流效应。
光电子技术复习总结
光电子技术复习题总结（2012.6.1）第一章：光的基础知识及发光源1.光的基本属性？光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。
2.激光的特性？（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。
原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、……、En ，而不能采取其它值。
（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为h4.光与物质的共振相互作用的三种过程？受激吸收、自发辐射、受激辐射5.亚稳态？自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。
寿命特别长的激发态称为亚稳态。
其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。
6.受激辐射的光子性质？受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。
7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。
当吸收过程比受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。
8.受激辐射与自发辐射的区别？最重要的区别在于光辐射的相干性，由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性，而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致，即有高度的简并性。
9.光谱线加宽现象？由于各种因素影响，自发辐射所释放的光谱并非单色，而是占据一定的频率宽度，分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内，自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。
10.谱线加宽的原因？由于能级有一定的宽度，所以当原子在能级之间自发发射时，它的频率也有一个变化范围△vn.11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类？它们的区别？分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。
光电子(1,2章)复习题(1)
光电器件基础·期末复习指导第一章半导体光学基础知识[基本概念]1.光电子技术:光子技术和电子技术相结合而形成的一门技术。
2.光的波粒二象性：某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
3.直接带隙半导体:导带底和价带顶在k 空间同一点的半导体4.间接带隙半导体:导带底和价带顶不在k 空间同一点的半导体5.内建电场:半导体pn结界面处两侧的离子带电类型不同，使得空间电荷层中存在着从n 型区一侧指向p 型区一侧的电场6.半导体异质结构：专指不同单晶半导体之间的晶体界面。
[基本理论]1.光的电磁波谱众所周知，光是一种电磁波。
如图1.5 所示，从无线电波到γ射线的整个电磁波谱中，光辐射只是从波长1 nm ~ 1 mm（频率为3×1011 Hz ~ 3×1017 Hz）范围内的电磁辐射，它包括真空紫外线、紫外线、可见光、红外辐射等部分。
可见光是波长为380 nm ~ 780 nm 的光辐射，这一波段范围内的电磁波被人眼所感知。
图1.5 光的电磁波谱2.pn 结的伏安特性pn 结加正向偏压时，通过pn 结的电流主要为扩散电流，电流随电压成指数增加；加负向偏压时，扩散运动受到严重抑制，通过pn 结的电流主要是很小的漂移电流。
这里仅给出电流电压关系为[exp(/)1]s a b J J eV K T =-其中0[]p n n p p n eD P eD n Js L L =+上式称为理想二极管方程。
它是在很大电流与电压范围内pn 结电流电压特性的最佳描述。
图1.17 为pn 结电流电压关系曲线。
假如V a 为负值（反向偏压），反偏电流会随着反偏电压的增大而迅速趋向于一个恒定值-J s ，与反向偏压的大小就无关了。
J s 称为反向饱和电流密度。
很显然，pn 结的电流电压特性是非对称的。
[综合问题]1.单晶硅、锗与砷化镓能带结构有何特点？硅和锗的能带结构有何特点：硅和锗的导带在布里渊区中心虽然都有极小值，但导带中最小的极小值却不在布里渊区中心Γ 点，如图1.10所示，硅导带中的最小极值在空间[1 0 0]方向上，Γ 点之间的距离约为Γ 点和X 点间距的5/6，锗导带中的最小极值在空间[1 1 1]方向上的L 点处。
集成光学和光电子技术期末复习试题
一填充题（40分）1 光度学中的基本量是，其单位为。
CIE定义一个光强单位为。
2 某光源的相对色温为T1意指。
光源的色温为T2意指。
红色光源的色温比蓝色光源的色温。
3 显色指数用于度量光源的。
用于电影放映、电视摄影照明和影像冲印等用途，应选择显色指数的光源。
4 直流气体放电灯使用型镇流器；低频交流气体放电灯使用型镇流器；高频交流气体放电灯使用型镇流器。
5 按工作气体压力分类，气体放电灯可分为放电灯和放电灯。
其中的光谱具有原子谱线特征，而的光谱具有连续背景。
6 典型的大功率气体激光器是。
它的输出波长为微米。
它的泵浦方式为。
7 激光锁模技术包括、和三类。
激光器中的模包括和。
激光锁模技术中所指的模为。
锁模指。
8 钛宝石激光器能够产生飞秒脉冲，是基于技术。
这种技术是基于钛宝石晶体的效应。
9 P型半导体是向本征半导体中掺入元素形成的。
P型半导体中的导电粒子为。
本征半导体的费米能级位于。
费米能级的位置随电子浓度的增加而。
10 对某些晶体，一束光入射，会产生两束折射光，这种现象称为。
出射的两束光的偏振面相互。
偏振方向垂直于主截面的光称为。
11 光束在非均匀介质中传播时，光束的传播路径为曲线。
光束总是向折射率的方向弯曲。
激光束的偏转可分为和。
若用8位A/D 采样模拟调制信号，然后，用脉冲编码强度调制传输此数字化调制信号。
接收端应使用个脉冲来恢复原始模拟电信号。
12 光辐射测量法可分为、和三种。
其中利用了光子的动量。
其余测量法利用光子的。
13 光电倍增管属于光电效应型光电探测，它的改进型为。
基于改进型制作的面阵高增益器件为。
14 线阵CCD探测器分为和结构。
面阵CCD分为和结构。
CCD的函意是。
15 要实现高效率非线性光学频率上转换，要求满足相位匹配条件。
相位匹配条件指；用负单轴双折射晶体实现相位匹配倍频，可能的一类匹配的偏振组合为，二类匹配的偏振组合为。
二简答题（20分，每小题4分）1简述通道电子倍增器（CEM）的结构和工作原理？2 声光偏转器的布拉格入射角的自动跟踪原理？3摄象器件与象管的异同？4 解释光电探测器的红限波长的起因？5 简述卤钨循环原理及卤钨灯高效、长寿命的奥秘？三 （6分）绘出如下单异质P-N 结的能带图。
光电子技术复习提纲(含标准答案)要点
第1章绪论1.半导体光电器件是利用什么效应制作的器件？答：利用半导体光电效应制成的器件。
2.半导体光电器件是哪两种粒子相互作用的器件？答：是一种利用光子与电子相互作用所具有的特性来实现某种功能的半导体器件。
3.半导体发光器件主要包括哪两种？答：（1）发光二极管；（2）半导体激光器。
4.光电器件主要有利用哪些效应制作的器件？答：光电器件主要有利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。
5.什么是半导体发光器件？答：利用半导体PN结正向通过电时载流子注入复合发光的器件称为半导体发光器件。
6.光电探测器件是如何转换信号的器件？答：通过电子过程探测光信号的器件，即将射到它表面上的光信号转换为电信号。
7.光电检测器工作在反向偏置状态。
8.光电池是利用什么效应制作的？答：光伏打效应。
9. 光纤通信的两个重要窗口是哪些？答：1.55um和1.3um。
第2章1. 光信号的频率在哪个频段？需要用什么器件检测？答：光信号的频率在1014 Hz以上，常用的电子器件无法对这一频率段产生良好的响应，必须使用光电子器件。
2. 常用的光电检测器：PIN、APD3. 光电检测器的工作过程？答：光电检测器件的工作过程：（1）光吸收——（2）电子-空穴对产生——（3）载流子扩散和漂移——（4）检测4. 光信号（光束）入射到半导体材料后，如何产生电子空穴对？答：光信号（光束）入射到半导体材料后，首先发生的过程就是半导体材料对光子的吸收，吸收光子以后才能产生价带电子的跃迁，从而产生电子空穴对。
5. 半导体材料中的吸收过程可以分为哪两大类？答：本征吸收和非本征吸收6. 本征吸收又包括哪些？答：（1）直接吸收；（2）间接吸收7. 非本征吸收包括哪些？答：（1）激子吸收；（2）带内吸收；（3）杂质吸收8．本征吸收的必要条件？9.直接吸收中参与的粒子是什么？遵守哪两种守恒？答：只有电子和光子的参与，没有第3种粒子的参与。
半导体光电子器件复习总结
半导体光电子器件课程梳理Chap 1 绪论1. 半导体激光器的发展➢第一发展阶段——同质结构注入型激光器（二十世纪60年代初）特点：对注入的载流子和光场没有限制，阈值电流密度高，只能在液氮和脉冲状态下工作➢第二发展阶段——单异质结注入型激光器（二十世纪60年代末）特点：利用异质结提供的势垒把注入电子限制在GaAS P-n结的结区内，降低阈值电流密度➢第三发展阶段——双异质结注入型激光器（二十世纪70年代初）特点：1）窄带隙的有源区两侧的宽带隙材料对注入的载流子有限制作用；2）有源区为高折射率材料，两侧包层是低折射率材料，形成的光波导能够将光场的大部分限制在有源区内，从而减小阈值电流密度。
➢第四发展阶段——量子阱激光器（二十世纪80年代初）半导体物理研究的深入及晶体外延生长技术的发展（包括分子外延MBE，金属有机化学气相沉积MOCVD和化学束外延CBE），使得量子阱半导体激光器研制成功。
2. 半导体激光器的特点•小而轻、转换效率高、省电、寿命长；•制造工艺与电子器件和集成电路工艺兼容，便于实现单片光电集成；•半导体激光器的激射功率和频率可直接调制；•激射波长范围宽。
3. 半导体激光器的应用光通讯、光存储、固体激光器的泵浦源、激光器武器、3D显示4. LEDs 的应用交通指示、照明、背光源、屏幕显示、投影仪光源、汽车、医疗、闪光灯、栽培、防伪。
Chap 2 异质结半导体异质结的定义：由两种基本物理参数不同的半导体单晶材料形成的晶体界面（过渡层）。
1.异质结的能带图（1）pN异质结的能带图φ-功函数，χ-电子亲和势尖峰的位置与pN结两边的掺杂浓度有关：p区掺杂比N区多时，尖峰位于势垒的顶端，称为高势垒尖峰；p区掺杂比N区少时，尖峰位于势垒的根部，称为低势垒尖峰（2）nN同型异质结的能带图2. 异质结的参数平衡态下内建电场强度耗尽区内电中性条件内建电势差内建电势差分配比故(由于带边的不连续，内建电势差不再代表势垒的总高度了。
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光电子复习资料一、填空题1、光纤通信是以光纤为传输媒质，以光波为载波的通信方式。
2、17dBm等于50 mw。
3、光纤通信中最常用的光电检测器是PIN光敏二极管和APD雪崩二极管。
4、STM-1中用于段开销的数据为Mbit/s。
5、EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构。
6、在光纤中折射率高的中心部分称为纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
7、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
8、表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA 来表示。
9、光在光纤中传输是利用光的全反射原理。
10、对光信号实现分路、和路、插入和分配的无源器件叫光耦合器。
11、数字光接收机的主要性能指标是灵敏度和动态范围。
12、STM-1整个帧结构分成段开销、管理单元指针、信息净负荷三个区域。
13、在SDH帧结构中，段开销又可以分为再生段开销和复用段开销两种。
14、在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1－9N列第四行的区域中。
15、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
16、半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流增高，输出光功率会减小。
17、光源的作用是将电能变换为光能。
18、14dBm等于25 mw。
19、光纤的色散分为波导色散、材料色散和模式色散。
20、写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：n=c/v 。
21、光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC= n2 /n1。
22、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是μm、μm和μm。
23、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。
24、色散的常用单位是Ps/(nm*km) ，光纤的中文名称是常规单模光纤，它的0色散点在微米附近。
25、光电检测器的噪声主要包括量子噪声、暗电流、热噪声和放大器噪声等。
26、光接收机中,PIN光电二极管引入的主要噪声有量子噪声和暗电流噪声。
27、光检测器的作用是将光能转换为电能。
28、光纤通信系统中最常用的光检测器有：PIN光敏二极管和雪崩光电二极管。
29、光接收机的主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。
30、数值孔径越大，光纤接收光线的能力就越强，光纤与光源之间的耦合效率就越高。
31、光纤数字通信系统的两种传输体制是：准同步数字系列、同步数字系列。
32、光接收机的关键指标有光接收机的灵敏度和动态范围。
33、目前实用的光纤通信系统普遍采用的调制方式是强制调制-直接调制。
34、STM-N帧结构中段开销包括再生段开销和复用段开销。
35、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和，而对于多模光纤来说，占主要地位。
36、掺铒光纤放大器EDFA采用的泵浦源工作波长为1480nm和。
37、采用渐变型光纤可以减少光纤中的色散38、光调制可分为和两大类。
39、根据光纤的传输模式数量分类，光纤可分为和。
40、SDH的主要复用步骤是：、、。
41、EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式为线路放大、功率放大和前置放大。
42、对于SDH的复用映射单元中的容器，我国采用了三种分别是：C12、C3和C4。
43、开销字节的传输速率为。
选择题1、光纤通信是以（ ）为载体，光纤为传输媒体的通信方式。
A 光波B 电信号C 微波D 卫星2、目前，通信用光纤的纤芯和包层构成的材料绝大多数是( )。
A ．多成分玻璃B ．石英和塑料C ．石英D ．塑料3、表示光纤色散程度的物理量是( )。
A 时延B 频带带宽C 时延差D 相位差4、光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是（ ）。
A n1≈n2B n1=n2C n1>n2D n1<n25．从射线理论的观点看，在阶跃型光纤中，入射子午光线形成波导的条件是：光线在光纤端面上的入射角φ必须满足的条件为( )。
A ． 21arcsin n n φ≥ B ． 0φ≤≤C ． φ>D ． 210arcsinn n φ≤≤ 6.目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( )。
A ．红外区B ．远红外区C ．紫外区D ．近红外区7．将光限制在有包层的光纤纤芯中的作用原理是( )。
A ．折射B ．在包层折射边界上的全内反射C ．纤芯—包层界面上的全内反射D ．光纤塑料涂覆层的反射8．目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是( )。
A ． μm, μm, μmB ． μm, μm, μmC ． μm, μm, μmD ． μm, μm, μm9从射线光学的角度看，光纤是一种利用（ ）进行光信号传递的导波介质。
A ．全反射原理B ．光的折射原理C ．光的反射原理D ．散射原理10．光纤相对折射指数差的定义为（ ）A ．Δ=n 1－n 2B ．Δ=n 2－n 1C ．2122212/)(n n n -=∆ D ．212221/)(n n n -=∆ 11.下面说法正确的是：（ ）A ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率B ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率C ．为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率D ． 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率12.下面说法正确的是：（ ）A ．单模光纤只能传输次模模式B ．单模光纤只能传输一路信号C ． 单模光纤只能传输一种模式D ．单模光纤只能传输高次模模式13、在单模传输的条件为( )。
A V ≥B V>C V ≥D V<14、在光纤中，主要存在哪些色散（ ）。
A 模式色散、材料色散和波导色散B 材料色散、波导色散和偏振模色散C 模式色散、材料色散和偏振模色散D 模式色散、波导色散和偏振模色散15.当V→∞时，光纤中的光能（）A．大部分集中在纤芯，小部分在包层B.大部分集中在包层，小部分在纤芯C．都集中在包层中，纤芯中没有D. 都集中在纤芯中，包层中没有16．下列现象是光纤色散造成的，是( )。
A.光散射出光纤侧面B.随距离的增加，信号脉冲不断展宽C.信号脉冲衰减D.随距离的增加，信号脉冲收缩变窄17、光纤是指A.渐变多模光纤B.标准单模光纤C.色散位移光纤D.非零色散光纤18．下列现象是光纤色散造成的，是( )。
A．光散射出光纤侧面B．随距离的增加，信号脉冲不断展宽C．信号脉冲衰减D．随距离的增加，信号脉冲收缩变窄19．表示光纤色散程度的物理量是( )。
A.时延B.频带带宽C.时延差D.相位差20.阶跃型光纤中，导模的传输条件为（）A．V<Vc B．V>C．V>Vc D．V>021、注入光纤的光功率为10mW，经过10Km的传输过后输出的光功率为1mW，则这段光纤的损耗系数为（）A KmB 1dB/KmC 10 dB/KmD 100dB/Km22、光纤包层需要满足的基本要求是()A.为了产生全反射，包层折射率必须比纤芯低B.包层不能透光，防止光的泄漏C.必须是塑料，使得光纤柔软D.包层折射率必须比空气低23、光纤的数值孔径与( )有关。
A. 纤芯的直径B. 包层的直径C. 相对折射指数差D. 光的工作波长24、光时域反射仪（OTDR）是利用光在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密仪表，它不可以用作（）的测量。
A.光纤的长度B.光纤的传输衰减C.故障定位D.光纤的色散系数25、17dBm是（）mw。
A 100 mwB 50 mwC 1000mwD 10 mw26、13dBm等于（）mw。
A 5mwB 10 mwC 15 mwD 20 mw27、发光二极管发出的光是非相干光，它的基本原理是（）。
A 受激吸收B 自发辐射C 受激辐射D 自发吸收28、在激光器中，光的放大是通过（）Ａ．粒子数反转分布的激活物质来实现的Ｂ．光学谐振腔来实现的Ｃ．泵浦光源来实现的Ｄ．外加直流来实现的29、激光器的发光机理是（）A 受激吸收B 自发吸收C 自发辐射D 受激辐射30、随着激光器使用时间的增长,其阈值电流会( )A 逐渐减少B 保持不变C.逐渐增大 D 先逐渐增大,后逐渐减少31、在下列的传输码型中，不属于插入比特码的是A. mB1PB. 4B1HC. 5B6BD. mB1C32、光发射机的消光比，一般要求小于或等于A．5％B．10％C．15％D．20％33、日前采用的LD的结构种类属于A．F-P腔激光器（法布里—珀罗谐振腔）B．单异质结半导体激光器C．同质结半导体激光器D．双异质结半导体激光器34、DFP激光器与FP激光器相比有什么优点（1）单纵模激光器（2）普线窄，动态普线好，线性好（3）普线宽（4）纵横模数多A．(1)(2) B．(3)(4) C．(2)(3) D．(2)(3)(4)35、半导体激光器对光的频率和方向进行选择的器件是A.泵浦源B.激活物质C.耦合器D.光学谐振腔36、光发射机中实现电/光转换的关键器件是A.光源B.调制电路C.光检测器D.放大器37、激光是通过什么产生的A.受激辐射B.自发辐射C.热辐射D.电流38、目前光纤通信系统中广泛使用的调制─检测方式是A.相位调制—相干检测B.强度调制—相干检测C.频率调制—直接检测D.强度调制—直接检测39、随着激光器温度的上升,其输出光功率会A.减少B.增大C.保持不变D.先逐渐增大,后逐渐减少40、光纤通信系统中常用的光源主要有A．光检测器、光放大器、激光器B．半导体激光器、光检测器、发光二极管C．PIN光电二极管、激光、荧光D．半导体激光器LD、半导体发光二极管41、随着激光器使用时间的增长,其阈值电流会A.逐渐减少B.保持不变C.逐渐增大D.先逐渐增大,后逐渐减少42、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是A.光源不能产生负信号光B.将出现长连“1”或长连“0”C.编码器太复杂D.码率冗余度太大43、不宜在光纤中传输的码型为码码光状态不能为负码码44、为了使LD能正常工作，需在其两端加上A.正向电压B.反向电压C.低反向电压D.高正向电45、为了使雪崩光电二极管正常工作，在其P－N结上应加（）。
A 高正向偏压B 低正向偏压C 低反向偏压D 高反向偏压46、数字光接收机的灵敏度Pr=10微瓦，则为（）dBm。
A -10B 10C -20D -3047、光电检测器是利用材料的（）来实现光电转换的。
A 时延B能量 C 光电效应 D 衰减48、关于PIN和APD的偏置电压表述,正确的是( )。
A 均为正向偏置B 均为反向偏置C 前者正偏,后者反偏D 前者反偏,后者正偏49、为增大光接收机的接收动态范围，应采用（）电路。
A ATCB AGC C APCD ADC50、光发射机的消光比，一般要求小于或等于（）A 5％B 10％C 15％D 20％51、数字光接收机的灵敏度Pr=100微瓦，则为（）dBm。