光电检测技术

Isc与光照强度成正比。Voc与入射光强度的对数成正比；
如何选择最佳负载：作光电池伏安特性曲线，过Voc和Isc作特性曲线的切线，他们相交与PQ点，连接PQ点和原点O的直线即为最佳负载线。次直线与特性曲线交与PM，最大输出功率PM等于矩形O IM PM VM面积，此时流过负载RM上的电流为IM RM上的压降为VM
1、光电检测基本模型：光发射机（光源、光学系统）---光学信道（大气、光纤、水）---光接收机
2、光电检测技术优缺点：缺点：外界干扰光影响大，使用温度有限 优点：非接触式测量，响应速度快，检测范围宽，应用广。
3、光电效应：当光照射到物体上使物体发射电子，或导电率发生改变，或产生电动势等，这种因光照而引起物体电学性质的改变统称为光电效应。
4、外光电效应：物质受到光照后向外发射电子的现象称为外光电效应。
4.1、本征吸收：半导体材料吸收光电原因，在于光与处于各种状态的电子、晶格原子和杂质原子的相互作用。其中最主要的光吸收是由于光子的作用使电子由价带跃迁到导带而引起的，称为本征吸收；
14.5、PMT 的引起暗电流Id的因素：1）光电阴极和第一倍增极的热电子发射。2）极间漏电流，由于光电倍增管各级绝缘强度不够或极间灰尘放电引起漏电流。3）离子和光电反馈作用；4）场致放射；5）放射性同位素和宇宙射线的影响；
14.6、减少暗电流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方法：1）主要是选好PMT的极间电压。2）在阳极回路中加上与暗电流相反的直流成分来补偿；3）在倍增管输出电路中加一选频或锁相放大滤波暗电流;4）利用冷却法减少热电子发射；
工作原理：？？？
29、光电检测电路由光电器件、输入电路、和前置放大器
30、将光电信号转换成0，1数字量的过程称为光电信号的二值化处理。
31、光调制的原因：1）抑制背景光影响；2）减小暗电流的影响；3）交流放大器稳定性高，零点漂移小；
32、使光载波信号的一个或几个特征参数按被传递信息的特征变化以实现信息检测传送目的的方法称作调制；使载波光通量人为的随时间或空间变化，形成多变量的载波信号，然后再使其特征参数随被测信息改变这种方法称作二次调制；
15、光电导灵敏度：光敏电阻的光电导g与输入光照度即为光电导灵敏度。Sg=g/E=g-A/φ.
16、光电池与光电二极管的区别和联系：联系都是光生伏特效应制成的。区别：1光电池零偏压，光电二极管反向偏压2光电池光敏面积大，光电二极管光敏面积小3光电池掺杂浓度高，二极管掺杂浓度低。
17、光电池输出特性。开路电压：Voc 短路电流：Isc
22、发光二极管 由P型和N型半导体构成。禁带宽度Eg=hf=hc/Eg 入=hc/Eg;
23、光电耦合器件：就是发光器件（LED）和光敏器件（光敏二、三极管）密封装在一起形成的一个电-光-电器件；
24、光电耦合器件的特点：1、具有电隔离功能；2、信号传输是单向的，不论脉冲、直流都可以使用；3、具有抗干扰和噪声的能力；4、响应速度快；5、使用方便，具有一般固体器件的可靠性。
11、响应时间：当入射辐射到光电探测器后或入射辐射折断后，光电探测器的输出上升到稳定值或下降到照射前的值所需要时间称为响应时间。
12、频率响应：光电探测器的响应随入射辐射的调整频率而变化的特点称为频率响应。
13、光电倍增管结构及功能:五部分，1光窗：入射光的通道2光电阴极：光电变化3电子光学系统：光电阴极到 D1倍增间的系统，包括聚焦阴极，偏转电极（a、通过对电极结构的设计，使前一级发生的电子尽量没有损失b、使电子到达最后一级经
24.5、光电耦合器件抗干扰的原因：1）输入--输出用光耦合，封在密闭管壳中，不受外界光干扰；2）输入--输出寄生电容很小，绝缘电阻又非常大，因而输出系统内的各种噪声很难通过光电耦合器件反馈到输入系统中去；3）输入阻抗很低，10-1K欧，而干扰源的内阻一般很大；4）由于一般干扰噪声的内阻都很大，虽然也能供给较大的干扰电压，但可供出的能量却很小，只能形成很微弱的电流;
4.2、杂质吸收：处于杂质能级中的电子与空穴，也可以引起光的吸收；
4.3、半导体对光的吸收：1）本征吸收；2）杂质吸收；3）自由载流子吸收；4）激子吸收；5）晶格吸收；
5、内光电效应：物质受到光照后产生的电子只是在物质内部运行而不会逸出物质外部的现象叫内光电效应。
6、光电导效应：半导体受光照后，其内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减小的现象。
18、扩展型P-i-N硅光敏二极管频率特性好的原因：i层4点作用
1）i层展宽了光电转换的有效工作区域，提高了灵敏度 2）i层提高了及穿电压，而且减小了串联电阻和时间常数
3）i层的存在减少了或根本在少数载流子通过扩展区的扩展时间 4）i层的存在提高了频率响应
19、APD与PMT的异同：共同点：增益大（响应快） 区别：APD噪声大，体积小； PMT噪声小，体积大。
34、扫描型与非扫描型光电成像器件的成像方式：1、扫描型：接受光学图像或热图像，利用光敏面的光电效应或热电效应转变为电荷图像，而后通过电子束扫描或电荷耦合转移方式产生视频信号；2、非扫描型：将入射的辐射图像通过外光电效应转换为电子图像，而后由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强，以及由二次电子发射作用进行电子倍增，经增强的电子图像激发荧光屏产生可见光图像。
25、影响电荷转移到主要因素是界面态对电荷的俘获。解决办法：采用“胖零”工作模式，认为注入电荷，提高工作效率，减小损失率。
26、线性CCD摄像器件的基本结构：转移栅、光栅、读出寄存器时钟。
27、变相管：把各种不可见图像（包括红外图像，紫外图像及X射线图像）转换成可见图像的器件称为变相管。
28、像增强管:把强度低于视觉阀值得图像增强到可以观察程度的光电成像器件称为像增强管。
37、微弱光信号检测技术：1）锁相放大器；2）取样积分器3）光子计数器；
38、光子计数系统是一种利用光电倍增管能检测单个光子能量的功能，通过光电子计数的方法测量极微弱光脉冲信号的装置；
历的时间尽量相同）4电子倍增系统：是电子倍增5阳极：收集Dn的电子
14、PMT的馈电方法：1阳极接地的负高压接法 2阴极接地的正高压接法。
14.3、PMT的工作过程:光照射到光电阴极上，光电阴极激发出的光电子在电场的加速作用下，打到第一倍增极（二次发射级）上，由于光电子能量很大，在倍增极上被激发出若干二次电子，这些电子在电场作用下，有打到第二倍增极处，又引起二次电子发射，直到阳极收集为止；
7、光生伏特效应：光照射到半导体PN结或金属-半导体接触上时，会在PN结或金属-半导体接触的两侧产生光电动势的现象。
8、光电效应：光子探测器1）外光电效应：光电管、光电倍增管 2 ）内光电效应：a、光电导效应：光敏电阻 b、光生伏特效应：光电池，光电二极管，光电三级管。
9、热电检测器和光子检测器的区别：工作原理不同：热电检测器应用热效应，特点是响应波长无选择性，响应慢。
20、光电检测器件的应用选择要点：1）光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配。2）光电检测器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配。3）光电检测器件必须和光信号的调整形式、信号频率及波形相匹配，以保证得到没有频率失真的输出波形和良好的时间响应。4）光电检测器件必须和输入电路在电特性上良好的匹配；以保证有足够大的转换系数，线性范围，信噪比及快速的动
光子检测器特点是响应波长有选择性，响应快。
9.5、热电检测器件工作原理：1）器件吸收光辐射能量，温度升高，辐射能转换为热能；2）把温度升高所引起的物理特性转化为电信号，将热能转化为热能；
10、光谱响应度：光谱响应度S（入）是光电探测器的输出电压或输出电流与入射到探测器上的单色辐射量（光通量）之比.S（入）=V0/ΦW(V/W)
态响应。5）为使器件具有长期的可靠性必须注意选好器件的规格和使用的环境条件。
21、热释电探测器的工作原理：有一类被称为“铁电体”的电介质，在外加电压除去向仍保持着极化状态，这就是所谓自发极化。一般铁电体的计划强度Ps(单位面积上的电荷)与温度有关，温度升高，激活强度减低。升高到一定温度，自发极化就突然消失，这个温度称为“居里温度”或“居里点”。在居里点一下，极化强度Ps是温度的函数，利用这一关系制造的热敏类探测器称为热释电探测器。
35、脉冲激光测距的原理：就是通过发射激光脉冲控制计时开门，接收返回的激光脉冲控制计时器关门，测量出激光光束在待测距离上往返传播的时间，完成测距；公式：d=1/2ct;
36、要得到激光必须满足的3个基本条件：1）首先要把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去，为此需要泵源；2）要有大量粒子分布反转，使受激辐射足以克服损失；3）要有一个共振腔提供正反馈及增益，用以维持受激辐射的持续时间；
33、消除背景光的方法：1)光学法：在探测器感光面上加上一透过波长与信号光源匹配的干涉滤光片；2）电学法：a）先
测出信号光源熄灭时背景光强的大小，然后点亮光源，将检测到的输出信号减去背景光的成分；b）将光源某一固定频率调整成脉冲光对输出信号锁相放大器进行同步检波，滤去背景光成分；