光电检测技术真题精选.docx
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光电检测技术真题精选
光电检测技术真题精选
[填空题]
1求光零差相干检测在输出负载RL端的峰值信号功率。
参考答案：
[填空题]
2光电效应包括（）、（）。
参考答案：
内光电效应；外光电效应
[填空题]
3可见光波长范围（）。
参考答案：
380~780nm
[填空题]
4有一光子探测器运用于相干探测。
假设入射到光混频器上的本振光功率PL=10mW，光混频器的量子效率η=0.5，入射的信号光波长λ=1μm，负载电阻RL=50Ω，试求该光外差探测系统的转换增益PIF/PS=？
参考答案：
[填空题]
5描述辐射强度的量：
（）、（）。
参考答案：
光度学量；辐射度学量
[填空题]
6对直接检测系统来说，如何提高输入信噪比？
参考答案：
对于光电检测系统来说，其噪声主要有三类：
（1）光子噪声包括：
A.信号辐射产生的噪声；
B.背景辐射产生的噪声。
（2）探测器噪声包括：
热噪声；散粒噪声；产生—复合噪声；1/f噪声；温度噪声。
（3）信号放大及处理电路噪声在实际的光电探测器中，由于光电转换机理不同，各种噪声的作用大小亦各不相同。
在频率很低时，1/f噪声起主导作用；当频率达到中间范围频率时，产生——复合噪声比较显著；当频率较高，甚至于截至频率时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小。
很明显，探测器应当工作在1/f噪声小、产生-复合噪声为主要噪声的频段上。
因此，对于直接探测系统，提高输入信噪比的措施有：
（1）利用信号调制及选频技术可抑制噪声的引入白噪声的大小与电路的频带宽度成正比，因此放大器应采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁相放大器。
（2）将器件制冷，减小热发射，降低产生-复合噪声。
采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。
（3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N）最大。
[多项选择题]
7、属于非相干光源的是（）。
A.气体放电灯
B.黑体辐射器
C.固体激光器
D.发光二极管
E.气体激光器
参考答案：
A,B,D
[填空题]
8已知某Si光电二极管的灵敏度为0.5μA/μW，结间电导G=0.01μs（微西），转折电压U0=10V，入射光功率从p"=15μW变到P′=25μW，偏压Ub=50V。
求最大输出功率时的最佳负载RL、输出电流ΔI、输出电压ΔU和输出功率PL。
参考答案：
[填空题]
9物体根据导电性能分为（）、（）、（）。
参考答案：
导体；半导体；绝缘体
[判断题]
10、不同类型光电检测器确定静态工作点的方法主要有图解计算法和解析计算法。
参考答案：
对
[填空题]
11载流子在PN结中运动方式有（）、（）。
参考答案：
扩散；漂移
[单项选择题]
12、辐通量相同时，光通量较大的光的波长是（）nm。
A.555
B.590
C.620
D.780
参考答案：
A
[填空题]
13热释电效应应如何理解？
热电检测器为什么只能检测交变辐射信号？
参考答案：
[填空题]
14光电池种类有：
（）、（）。
参考答案：
太阳能光电池；测量光电池
[单项选择题]
15、辐射量是光度度量的（）倍。
A.683
B.V（λ）
C.683V（λ）
D.1/683V（λ）
参考答案：
D
[填空题]
16光敏三极管的两个过程：
（）、（）。
参考答案：
光电转换；电流放大
[填空题]
17简述半导体激光器的工作原理。
它有哪些特点？
参考答案：
原理：
半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：
（1）要产生足够的粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；
（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；
（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。
半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。
特点：
体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。
[填空题]
18ILTCCD指的是（）CCD。
参考答案：
行间转移型
[填空题]
19光电倍增管的组成：
（）、（）、（）。
参考答案：
阴极K；倍增极D；阳极A
[填空题]
20为什么由发光二极管与光电二极管构成的光电耦合器件的电流传输比小于1，而由发光二极管与光电三极管构成的光电耦合器件的电流传输比大于等于1？
参考答案：
[单项选择题]
21、波长为17μm的光线属（）。
A.近红外线
B.中红外线
C.远红外线
D.极远红外线
参考答案：
D
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[填空题]
22光热辐射检测器件包括（）、（）、（）。
参考答案：
热敏电阻；热电偶检测器件；热释电器件
[填空题]
23产生激光的三个必要条件是什么？
参考答案：
产生激光的三个必要条件是：
（1）必须将处于低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去，为此需要泵浦源；
（2）要有大量的粒子数反转，使受激辐射足以口服损耗；
（3）有一个谐振腔为出射光子提供正反馈及高的增益，用以维持受激辐射的持续振荡。
[单项选择题]
24、在发光二极管中，产生发光的是在（）。
A.P区
B.N区
C.结区
D.玻璃窗
参考答案：
C
[填空题]
25直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：
直接检测系统（）；光外差检测特性（）
参考答案：
信噪比、通项带宽度、检测距离、视角；获得信息全部、转换增益高、良好流没特性、信噪比损失小、最小可检测功率
[单项选择题]
26、通过对半导体激光器采用（）来获得调制光信号
A.外调制
B.直接调制
C.相位调制
D.电光调制
参考答案：
B
[填空题]
27光删副是由（）和（）组成。
参考答案：
主光栅；指示光栅
[填空题]
28为什么说发光二极管的发光区在PN结的P区？
这与电子、空穴的迁移率有关吗？
参考答案：
对于PN结注入发光的发光二极管，当PN结处于平衡位置时，存在一定的势垒区。
当加正向偏压时，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。
这是因为发光二极管在正向电压的作用下，电子与空穴做相对运动，即电子由N区向P区运动，而空穴向N区运动。
但由于电子的迁移率N比空穴的迁移率P高20倍左右，电子很快从N区迁移到P区，因而复合发光主要发生在P区。
[填空题]
29光电管、光电倍增管的光谱特性取决于什么、结构和原理？
参考答案：
光电管：
光谱特性——阴极材料不同时，对不同波长的光敏感度不同工作原理和结构如图。
光电倍增管：
光谱响应宽特别是对红光和红外光。
工作原理：
阴极在光照下发射出光电子，光电子受到电极间电场作用而获得较大的能量，当电子以足够的速度打到倍增电极上时，倍增电极便会产生二次电子发射，使得向阳极方向运动的电子数目成倍的增加，经过多极倍增，最后到达阳极被收集而形成阳极电流随着光信号的变化、在倍增极不变的条件下，阳极电流也随光信号而变化达到把小的光信号变成大的电信号的目的。
结构：
光阳极K，倍增极D，阳极A。
[填空题]
30光电效应
参考答案：
当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电子，产生感应电动势）发生变化的现象称为光电效应。
[填空题]
31写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项的物理意义。
参考答案：
[填空题]
32什么是热光源？
参考答案：
物体由于温度较高而向周围温度较低环境发射热量的形式称为热辐射，这种物体称为热辐射源。
[填空题]
33导带
参考答案：
导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
[填空题]
34光生伏特器件有几种偏置电路？
各有什么特点？
参考答案：
（1）光生伏特器件有反向偏置电路，零偏置电路，自偏置电路。
（2）特点：
自偏置电路的特点是光生伏特器件在自偏置电路中具有输出功率，且当负载为最佳负载电阻时具有最大的输出功率，但是自偏置电路的输出电流或输出电压与入射辐射间的线性关系很差，因此在测量电路中好少采用自偏置电路。
反向偏置电路：
光生伏特器件在反向偏置状态，PN结势垒区加宽，有利于光生载流子的漂移运动，使光生伏特器件的线性范围加宽，因此反向偏置电路被广泛应用到大范围的线性光电检测与光电变换中。
零偏置电路：
光生伏特器件在零伏偏置下，输出的短路电流Isc与入射辐射量（如照度）或线性关系变化，因此零伏偏置电路是理想的电流放大电路。
[填空题]
35光电二极管的PN结工作在反偏状态，它的反向电流会随光照强度的增加而（）。
参考答案：
增加
[填空题]
36热电检测器件
参考答案：
由于入射光与物质相互作用的热效应而制成内光电检测器件。
[填空题]
37试分析图（a），（b）所示的放大电路中，光敏电阻Rp的作用。
参考答案：
（a）无光照时，Rp阻值很大，即同相反馈支路的反馈电阻很大，输出电压高。
光强增加↑，使得Rp↓，使得同相反馈支路阻值减小，输出电压下降。
（b）无光照时，Rp阻值很大，输入近似开路，输出电压低。
光强增加↑，使得Rp↓，使得输入信号进入，输出信号增大。
[单项选择题]
38、光的发射，属于受激发射的器件是（）。
A.LD
B.LED
C.CCD
D.PMT
参考答案：
A
[填空题]
39光电位置敏感器（PSD）
参考答案：
对位置的变化进行检测的器件。
[填空题]
40比较光电效应和热电效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异。
参考答案：
所谓光电效应是指，光辐射入射到光电材料上时，光电材料发射电子，或者其电导率发生变化，或者产生感生电动势的现象。
光电效应实质上是入射光辐射与物质中束缚于晶格的电子或自由电子的相互作用所引起的。
光电效应就对光波频率（或波长）表现出选择性。
在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。
按照是否发射电子，光电效应又分为内光电效应和外光电效应。
具体有光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应、光子牵引效应和光电磁效应等。
光热效应的实质是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改变，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与温度有关的电学性质或其他物理性质发生变化。
原则上，光热效应对光波频率（或波长）没有选择性，因而物质温度的变化仅决定于光功率（或其变化率），而与入射光辐射的光谱成分无关。
因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。
光热效应包括热释电效应、温差电效应和测热辐射计效应等。
[单项选择题]
41、任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都等于1，称为（）。
A.黑体
B.灰体
C.黑洞
D.绝对黑体
参考答案：
A
[填空题]
42辐射热计效应
参考答案：
入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象。
[填空题]
43电子计数器如何实现既能测量频率又能测量周期？
为什么要通过测量周期的方法来测量低频信号的频率？
参考答案：
采用多周期同步测量技术，这种测量方法实际上是对信号周期进行测量，信号的频率是经过倒数运算求出来的。
因而，从测频的角度，上述测量方法也称为倒数计数器法。
数字频率计测量频率的原理：
石英振荡器1MHz标准脉冲信号，经过分频器分频为
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