光电技术知识点总结.docx
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光电技术知识点总结
光电技术知识点总结
篇一：
光电技术第三版复习重点总结
试求一束功率为30mw、波长为0.6328激光束的光子流速率?
e,?
d?
因
dne,?
?
hv
，激光器只辐射特定波长的光，因此该式可变换为：
?
?
?
?
n?
?
30?
10?
3?
0.6328?
10?
6
?
?
9.55?
1016在卫星上测得大气层外太阳光谱的最高峰值在hvh?
c6.626?
10?
34?
3?
108（1/s）0.465处若把太阳作
为黑体计算表面温度以及辐射度
若已知光生伏特器件的光电流分别为50ua与300ua暗电流为1ua计算它们的开路电压
计算人体正常温度和当发烧到38.5℃时其峰值波长分别是多少
某只cdS光敏电阻的最大功耗为30mw,光电导灵敏度S/lx暗电导试求偏置电压为20V时的极限照度
设某光敏电阻在100lx的光照下阻值为2KΩ
激光单路干涉测位移的装置中
（1）反光镜m3移动多少毫米时脉冲个数为100、
（2）该测位移装置的灵敏度是多少、最高精度是多少？
已知He-ne激光器发出的波长为0.6328μm的激光。
被测位移量有关系
n?
2L
2?
10
6
?
?
?
3.160556?
106
个脉冲
0.6328
灵敏度为：
，?
12?
?
2?
?
0.1582?
m
或0.3614μm。
最高测量精度不
低于?
0.16?
m。
假设两块光栅的节距为0.2mm两光栅的栅线夹角为1°，求莫尔条纹的间隔，求相互移动的距离条纹间隔的宽度为：
m?
dd
0.2
?
11.4592（mm）
2sin（?
?
?
当光电器件探测出
2
180
莫尔条纹走过10个，则两光栅相互移动了2mm
利用2cU2光电二极管和3dG40三极管构成的探测电路二极管的电流灵敏度S=0.4ua/uw，其暗电流id=0.2ua,三极管放大倍率为50倍最高入射功率400uw，拐点电压1.0V求入射辐射变化50uw时输出电压变化多少
3.10已知光电三极管伏安特性曲。
若光敏面上的照度变换e=120+80sinωt（lx），为使光电三极管输出电压不小于4V的正弦信号，求负载电阻RL、电源电压Ubb及该电路的电流、电压灵敏度，
解Φ=120+180=200（lx）Φmin=120-80=40（lx）
U
ce?
?
4?
11.314（V）
则Ubb=20（v）或者18v当Φ=40（lx）时，ic=1.1（ma）,Φ=200（lx），ic=5.4（ma）
则：
Δic=5.4-1.1=3.3（ma）
?
U?
U?
?
ic?
RRL?
?
i?
11.314
?
3.428（k）Lc3.3
电流灵敏度：
ii
cP
?
Si?
?
得：
S?
?
?
3.3
i?
?
160
?
0.0206（ma/lx）电压灵敏度：
?
U
?
SU?
?
?
得：
S?
UU?
?
?
?
11.314
160
?
0.0707（V/lx）4.14照灵敏度为光电倍增管内。
求：
50a/GdB44F的阴极光照灵敏度为0.5μa/lm，阳极光
时，（3）若已知该光电倍增管为
（1）阴极面上允许的最大光通量。
lm，要求长期使用时阳极允许电流限制在12级的cs3Sb
（2）当阳极电阻为2μ倍增级，其倍增系75ka以Ω数δ=0.2（Udd）0.7，（4）当要求输出信号的稳定度为1%时，。
解1）根据：
Sa得：
a,?
?
i?
e,?
?
iamax2?
10?
6
e,?
|max?
?
?
4?
10?
8（lm）Sa,?
50
2）由于：
测技术知识点总结
1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光生伏特效应）。
2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。
结构特点是有一个真空管，其他元件都放在真空管中
3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。
4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光生伏特模式）。
5、变象管是一种能把各种（不可见）辐射图像转换成为可见光图像的真空光电成像器件。
6、固体成像器件（ccd）主要有两大类，一类是电荷耦合器件（ccd），另一类是（SSPd）。
ccd电荷转移通道主要有：
一是Sccd（表面沟道电荷耦合器件）是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输；二是Bccd称为体内沟道或埋沟道电荷耦合器件，电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并沿着半导体内一定方向传输
7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。
8、场致发光有（粉末、薄膜和结型三种形态。
9、常用的光电阴极有正电子亲合势光电阴极（PEa）和负电子亲合势光电阴极（nEa），正电子亲和势材料光电阴极有哪些（ag-o-cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。
10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为（2dU）型和（2cU）型两种。
11、像增强器是一种能把微弱图像增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。
12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。
13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相干）和（非相干）光源。
14、光纤的色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。
15、光纤面板按传像性能分为（普通oFP）、（变放大率的锥形oFP）和（传递倒像的扭像器）。
16、光纤的数值孔径表达式为，它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的（集光）能力，决定了能被传播的光束的半孔径角
17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有一个（真空管），其他元件都置于（真空管）。
18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为2dR（以P型硅作基底）型和（2cR）型两种。
19、根据衬底材料的不同，硅光点二、三级管可分为2cU和2dU、3cU和3dU
20、为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V（f）,视见函数有（明视见函数）和（暗视见函数）。
21、PmT由哪几部分组成？
入射窗口d、光子阴极、电子光学系统、电子倍增系统和光电阳极。
22、电子光学系统的作用是：
（1）是光阳极发射的光电子尽可能全部汇聚到第一倍增级上，而将其他部的杂散热电子散射掉，提高信噪比。
（2）使阴极面上各处发射的光电子在电子学系统的中渡越时间尽可能相等
23、PmT的工作原理
1．光子透过入射窗口入射在光电阴极K上
2．光电阴极K受光照激发，表面发射光电子
3．光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极d1上，将
发射出比入射电子数更多的二次电子。
入射电子经n级倍增后，
光电子数就放大n次.4．经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流ip，在负载RL上产生信号电压0。
22、PmT的倍增极结构有几种形式个有什么特点？
（1）鼠笼式：
特点结构紧凑，时间响应快。
（2）盒栅式：
特点光电子收集率高，均匀性和稳定性较好，但时间响应稍慢些。
（4）百叶窗式，特点：
管子均匀性好，输出电流大并且稳定，响应时间较慢。
（5）近贴栅网式，特点：
极好的均匀性和脉冲线性，抗磁场影响能力强。
（6）微通道板式，特点：
响应速度快，抗磁场干扰能力强，线性好
23、什么是二次电子？
并说明二次电子发射过程的三个阶段是什么？
光电子发射过程的三步骤？
答：
当具有足够动能的电子轰击倍增极材料时，倍增极表面将发射新的电子。
称入射的电子为一次电子，从倍增极表面发射的电子为二次电子。
二次电子发射3阶段：
（1）材料吸收一次电子的能量，激发体内电子到高能态，这些受激电子称为内二次电子。
（2）内二次电子中初速指向表面的那部分像表面运动。
（3）到达界面的内二次电子能量大于表面垒的电子发射到真空中成为二次电子。
光电子发射过程的三步骤：
（1）物体吸收光子后体内的电子被激发到高能态；
（2）被激发电子向表面运动，在运动中因碰撞损失部分能量；（3）克服表面势垒逸出金属表面。
24、简述Si-Pin光电二极管的结构特点，并说明Si-Pin管的频率特性为什么比普通光电二极管好？
p69
25、简述常用像增强器的类型？
并指出什么是第一、第二和第三代像增强器，第四代像增强器在在第三代基础上突破
的两个技术室什么？
p130
答：
1）类型：
级联式像增强器、第2代像增强器（微通道板像增强器）、第3代像增强器、X射线像增强器。
2）级联式像增强器由几个分立的单极变像管组合成属于第一代像增强器；微通道板像增强器属于第三代像增强器；第二代像增强其的微通道板结构配以负电子亲和势光电阴极构成第三代像增强器。
3）突破技术：
一是管子采用新材料制成的寿命高、高增益、低噪声的无膜mcd；二是nEa光电阴极采用的自动控制门电流，有利于减小强光下达到mcd的电子流，以降低强光下图像模糊效应。
26、什么是光电子技术?
光电子技术以什么为特征？
光电子技术是：
光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术。
主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。
以光源激光化、传输光纤化、手段电子化、现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征：
是一门新兴的综合性交叉学科。
27、光源的光谱功率分为哪几种情况？
画出每种情况对应的分布图？
分为：
线状光谱（有若干条明显分割的西线组成）、带状光谱（由一些分开的谱带组成，没个谱袋中包含许多连续谱线）、连续光谱（光源发出的谱线连成一片）、混合光谱（前三种谱线混合而成）
28、荧光屏表面蒸镀铝膜的作用是：
引走荧光屏上积累的电荷，同时避免光反馈，增加发射光的输出。
29、从传输模式角度考虑，光纤分为：
多模光纤和单模光纤。
根据折射率变化规律分为阶跃型和梯度型
31、什么是负电子亲和势光电阴极？
具有哪些优点？
nEa是指：
将半导体表面做处理是表面区域能弯曲，真空能级降到导带之下，从而使有效地电子亲和势能变为负值。
优点：
1）量子率高；2）光谱响应率均匀，且光谱响应延伸到红外。
3）热电子发射小；4）光子的能量集中
32、什么是‘胖0’电荷？
什么是‘胖0’工作模式？
引入‘胖0’电荷的优缺点？
“胖0”电荷的引入：
降低了势阱的深度；减小了信号电荷的最大存储量；
降低了ccd的动态范围；增大了器件的转移噪声。
P158
36、ccd有哪几部分组成，并说明每部分的作用？
为什么说ccd是非稳态器件？
ccd能否工作，其电极间距为？
p147
1）电耦合器件组成：
信号输入部分、电荷转移部分、信号输出部分。
信号输入部分作用：
将信号电荷引入到ccd的第一个转移栅下的势阱中；电荷转移部分作用：
将重复频率相同、波形相同并且彼此间有固定相位关系的多相时钟脉冲分组依次加到ccd转移部分的电极上，是电极按一定规律变化，从而在半导体表面形成一系列分布不对承德陷阱；信号输出部分作用：
讲ccd最后一个转移栅下势阱中的信号电荷引出
2）ccd是利用在电极下Sio2-半导体界面形成的深耗尽层进行工作的，所以属于非稳态器件
3）ccd能否成功工作首先取决于金属电极排列，需找金属栅极间的最佳间隙宽度，一般小于3um
37、对于ccd来说电荷注入方式有电注入和光注入，什么是电注入？
什么是光注入？
p147,148
电注入：
主要由输入二极管id和输入栅ig组成。
可以将信号电压转换为势阱中等效电荷，即给输入栅施加适应的电压，在其下面道题表面形成一个耗尽层。
在滤波、延迟线和存储器应用情况下用电注入。
光注入：
摄像器件采取的唯一注入方法。
（P148）光注入过程如下：
摄像时光照射到光敏面上，光子被敏元吸收产生电子一空穴对，多数载流子进入耗尽区以外的的衬底，然后通过接地消失，少数载流子便被收集到势阱中成为信号电荷。
当输入栅开启后，第一个转移栅上加以时钟电压时，这些代表光信号的少数载流子就会进入到转移栅的势阱中，完成注入过程。
38、画出zncdTe靶的结构图，并说明每层的作用？
p138
第1层：
znSe层属于n型半导体，厚50～100nm；无光电效应，其作用是增强对短波光的吸收，提高整个可见光区的灵敏度。
另外它也阻止光生空穴向成象面一边扩散，有提高灵敏度，减小暗电流的作用；
第2层：
碲化锌和碲化镉的固溶体（znxcd1-xTe），属于P型半导体，厚3～5μm；光电效应主要发生在该层，x值的大小对灵敏度、暗电流和光谱特性都有较大的影响，x值小，灵敏度高，体内暗电流增大，光谱特性的峰值波长向长波方面移动；
第3层：
无定形三硫化二锑Sb2S3，厚100nm；其作用是减小扫描电子束的电子注入效应，减小暗电流和惰性第1层与第2层之间形成异质结；第2层与第3层之间不形成结。
39、画出cdSe靶的结构图，并说明每层的作用？
p138
第1层：
沉积在玻璃板上的透明的导电层Sno2，作信号电极,属n+；
第2层：
是n型cdSe层,它与n+型层Sno2构成对空穴的阻挡层；cdSe层是异质结cdSe靶的基体，厚2微米；是完成光电转换的光敏层，其禁带宽度为1.7eV，具有良好的光电导特性；
第3层：
亚硒酸镉（cdSeo3）层是由cdSe氧化而成,是一层绝缘体,有利于降低暗电流,但不影响光电灵敏度；
第4层：
as2S3层是靶的扫描面，是在高空状态下气湘沉积而成，呈玻璃态，厚0.2微米；是一个高阻层，禁带宽度为2.3eV，具有很高的电阻率。
其作用是防止电子进入靶内，形成对电子的阻挡层，并且承担电荷的积累和储存。
40、什么是mcP？
简述微通道板（mcP）的工作原理？
p130
微通道板是由成千上万根直径为15～40μm、长度为0.6～1.6mm的微通道排成的二维列阵，简称mcP。
微通道板（mcP）的工作原理：
微通道是一根根的玻璃管，内壁镀有高阻值二次发射材料，具有电阻梯度，施加高电压后，内壁出现电位梯度，光电阴极发出的一次电子轰击微通道的一端，发射出的二次电子因电场加速轰击另一端，再发射二次电子，连续发射二次可得约10的四次方的增益。
41、什么是微通道板（mcP）的自饱和效应？
二代像增强器利用该效应解决了什么问题？
p130
在近聚焦式的mcP位增益中，光电阴极和第一微通道板的间距约为0.3mm，级间电压为150V，第二微通道板和阴极的间距为1.5mm，级间电压为300V，外加偏置电压的变化只改变微通道板上的电压，可以调节总增益
第二代像增强器利用它代替电子光学系统，实现电子图像的增强。
在第二代增强器中光电阴极的光电在电场作用下，进入微通道板输入端，经mcP电子倍增加速后达到荧光屏上，输出光学图像。
42、以p型n沟道moS电容器为例，说明势阱存储电荷的原理。
（第七章）
43、什么是光纤面板？
简述光纤面板由哪几种玻璃组成？
每种玻璃的作用？
p197
用多根单光纤经热压工艺而制成真空气密性良好的光纤棒，然后进行切片、抛光而成的一种可传递光学图像的光纤器件；
光纤面板主要由3种玻璃组成，芯玻璃，包皮玻璃和光吸玻璃
芯玻璃：
是一种高折射率，是光的通路；
包皮玻璃为低折射率玻璃，起界面全反射作用；
光吸收玻璃是一种不透明的黑色玻璃，作用是将穿透包皮玻璃的杂散光吸收掉，以提高图像的对比度和分辨率；
44、什么是光纤面板的三环效应？
该效应对传像有什么影响？
三环效应出射角最小的第一环带光；出射角相等的第二环带光；出射角最大的第三环带光
45、简述光纤面板的传像原理，像管应用光纤面板有什么优点?
光纤面板的传像原理：
光纤间相关排列，由棒中切出的每块面板的输入和输出端面空间阵列相对应，从而正确传递图像。
优点是：
●增加了传递图像的传光效率；
●提供了采用准球对称电子光学系统的可能性，改善了像质；
●可制成锥形oFP或光纤扭像器。
篇三：
光电技术第三版复习重点总结2
1.一台氦氖激光器发出波长为0.6328μm的激光束，其功率为5mw，光束平面发散角为0.3mrad，放电毛细管直径为1mm。
试求：
（1）当V0.6328=0.235时此光束的辐射通量?
强度i
v,?
e,?
得：
R
P4
?
3.4286（k）
e
，光通量?
v,?
，发光
当R?
3.3k时，输出电压
，光出射度m
v,?
等各为多少？
Uo1?
12?
ic1?
RP5?
12?
3.4286?
8.57（V）
当R?
6k时，输出电压
e
4）当R当R
e
（2）若将其投射到20m远处的屏幕上，屏幕的光照度为多少？
1）因
?
3
?
e,?
?
3?
10w（，且）V（?
）|?
?
0.6328?
m?
0.235则：
Uo2?
12?
ic2?
RP5?
12?
0.55?
3.4286?
10.114（V）
e
?
3.3k时，电压灵敏度
Sv?
?
U9?
6
?
?
75（mv/lx）?
E80?
40
?
V,?
?
Km?
V（?
）?
?
e,?
?
683?
0.235?
3?
10?
0.4815（Lm）
其中K
mV,?
?
?
V,?
a
?
0.4815
?
0.6134?
106（Lm）?
d24
m
?
3
?
6k，光照为40lx和80lx时，
）?
0.55（6?
3）?
1.65（V）
?
683（Lm/w）为峰值波长（555nm）光视效能。
?
U?
ic2（RP1?
RP2
电压灵敏度
Sv?
iV,?
0.4815
?
?
?
2.4?
140c（d）?
0.02?
10
?
V,?
?
U1.65
?
?
41.25（mv/lx）?
E80?
40
在室温300K时，已知2cR21型硅光电池（光敏面积为5mm×5mm）在辐照度为100mw/cm2时的开路电压微Uoc=550mV，短路电流iSc=6ma。
试求：
（1）室温情况下，辐照度降低到50mw/cm2时的开路电压Uoc与短路电流iSc。
（2）当将该硅光电池安装在如图琐事的偏置电路中时，若测得输出电压Uo=1V，求此时光敏面上的照度。
解
硅光电池输出电流包括光生电流
2）投射10m处，光斑直径
d?
L?
?
?
d?
10?
0.02?
10?
3?
1?
10?
3?
1.2（mm）
EV?
?
V0.48150.4815
＝?
?
0.426（Lm）a屏幕?
d2?
（1.2?
10?
3）
44
iP、扩散电流与暗电流三部分。
如图所示的电路中，已知Rb=820Ω，Re=3.3kΩ,Uw=4V，光敏电阻为Rp，当光照度为40lx时输出电压为6V，80lx时为9V。
设该光敏电阻在30-100lx之间的γ值不变。
试求：
（1）输出电压为8V时的照度。
（2）若Re增加到6kΩ，输出电压仍然为8V，求此时的照度。
（3）若光敏面上的照度为70lx，求Re=3.3kΩ与Re=6kΩ时的输出电压（4）求该电路在输出电压为8V时的电压灵敏度。
iL?
iP?
id（e
Uoc?
U?
qU
?
1）令负载电流iL?
0，则得开路电压
iiikT
ln（P?
1）?
26（mv）ln（P?
1）?
26（mv）lnPqididid
令几题U=0得短路电流
isc?
iP其中iP?
S?
e,?
S?
3
（ma?
mw?
1?
cm2）50
U?
Ube4?
0.7
ie1?
ic1?
w?
?
1（ma）
Re13.3
P1
由已知条件得：
6（ma）=S*100（mw/cm_）则由已知条件得：
：
1、当照度降到50mw/cm2时，，此
ln
3（ma）550
?
?
ln2id26
当照度为40lx，输出电压6V时，光敏电阻R
550（mv）?
26（mv）ln
iP则6（ma）550
ln?
idid26
输出电压9V时，光敏电阻R：
6?
Ubb?
ic1?
RP1当照度为80lx，P2
?
?
iP?
?
S?
?
isce,?
?
时开路电压：
3
50?
3（ma）50
3（ma）
?
531.98（V）id
9?
Ubb?
ic1?
RP2
设U
bb
2/图可以认为是零伏偏置电路。
U
o
?
12V，则RP1?
6（k），RP2?
3（k）
?
?
26（mv）lnUoc
?
?
isc?
Rf?
?
S?
?
?
Rf
根据光敏电阻线性化关式：
?
?
0.694（mw/cm2）
lg6?
lg3
?
1
lg80?
lg40
P3
得：
?
?
lgRP1?
lgRP2lgE2?
lgE1
即：
?
?
解（原题中R
bb
L
?
51（k）值太大）
1）设输出电压为8V时，光敏电阻阻值为R得R
P1
，则8?
U
?
ic1?
RP3
1）R
L
?
i2?
iB?
RB?
0.7
?
U?
ic?
Rc?
?
?
iB?
Rc
?
4（k）
?
?
lgRP1?
lgRP3
lgE3?
lgE1
式：
得：
E?
60（lx）
3
i1=i2+ib
选择关系
取RL=0.051（k），Rc=0.2（k），求解上述三式得：
RB=9.9（k）2）当背景光为10lx时，则i?
?
0.15?
10?
1.5（ma）
1
2）当
Re增大到6k时，则：
ie2?
ic2?
Uw?
Ube4?
0.7
?
?
0.55（ma）Re26
bb
此时9014三极管发射极不能导通，处于截止状态，输出电压U0=12（v）
此时输出电压仍然为8V，则：
8?
U
?
ic2?
RP4
得：
RP4?
7.2727（k）
选择得：
3）当光照为70lx时，设此时光敏电阻的阻值为
选择关系式：
RP5，
?
?
lgRP1?
lgRP4
lgE4?
lgE1
关系式：
E4?
33（lx）
?
?
lgRP1?
lgRP5lgE5?
lgE1
篇四：
光的知识点总结全
光的本性
一:
光的干涉
1.现象：
符合一定条件的相干光在相遇时出现了稳定相间的加强区域和减弱区域．
2.相干条件：
两束光________相同，_______一致，_______恒定（步调差恒定）.
3．双缝干涉：
（杨氏双缝实验）
（1）光的干涉现象中,产生明条纹的条件__________________________________,
产生暗条纹的条件____________________________________________.
（2）图象特点：
中央为_____条纹（明、暗）,两边等间距的对称分布着明暗相间
条纹.如果用白光做干涉实验,则产生_________________.
（3）光的干涉现象证明了________________________________________.
（4）双缝干涉现象的应用:
求波长或频率.根据公式?
x?
L?
得波长λ=___________,其中ΔX是__________________;d图1-1
L是__________________;d_______________.
4.薄膜干涉（等厚干涉）
⑴相干光源的由来：
利用薄膜（如肥皂泡液膜）前后两表面的________射光束相遇而形成干涉现象．
⑵图象特点：
①同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度_________．（“相等”、“不相等”）
②单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成___________状明暗相间条纹。
（“水平”、“竖直”）
③如果是白光,则形成__________________________。
5.光的干涉的应用:
（1）检查平面光洁度:
如图1-2所示，用____色光,入射光从_______层的上下两表面反射出两列光波,于是根据______射光的干涉条纹的弯曲形状可以判断被测表面平整情况.
（2）增透膜:
当薄膜的厚度是入射光在_____中波长的______倍时,在薄膜的两个面上反射的光,路程差恰好等于半个波长的奇数倍,因而______________________。
图1-2二:
光的衍射
1.现象：
光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象．
2.产生条件：
障碍物或孔的尺寸与波长可比（相差不多）．
由于可见光波波长较小，所以光的衍射需在特定的条件下才能被明显观察到．
3.单缝衍射：
图象特点：
中央条纹最宽最亮，两侧为不等间隔的明暗相间的条纹（白光入射为彩色条纹）．
4.单孔衍射:
对单色光,产生的是______
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