光電信息技術(shù)習(xí)題

1、題號(hào)-一一-二二四五總分得分專業(yè)年級(jí)學(xué)號(hào)姓名授課教師分?jǐn)?shù)（請(qǐng)將選擇題和填空題答案寫在試卷上，其余答案寫在答題紙上）、單選題（下列選擇題有一個(gè)答案）（14分，每題2分）授課 教師命題教師或命 題負(fù)責(zé)人簽字院系負(fù)責(zé) 人簽字年 月曰*線*訂*裝* *中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙（首頁(yè)）2007 2008學(xué)年第2學(xué)期試題名稱：光電技術(shù)（A卷）共4頁(yè)第1頁(yè)1、一個(gè)光源發(fā)出頻率為 540X 1012Hz的單色輻射，在此方向上的輻強(qiáng)度為（1/683） W/sr，則該光源在該方向上發(fā)光強(qiáng)度為（ A ）。A、1cd B、 2cd C、 3cd D、 4cd2、有兩塊材料制成的熱敏電阻，A為半導(dǎo)體材料，B為白金，當(dāng)溫度

2、升高， 則兩種材料的電阻將（C ）A、Ra變小；Rb變小B、Ra變大；Rb變大C、Ra變??；Rb變大D、Ra變大；Rb變小3、 常用的彩色膠卷一般分為日光型和燈光型，這是按照（ C）區(qū)分的。A、光照度B、光亮度C、色溫D、光視效率4、 一束線偏光通過兩個(gè)磁光法拉第轉(zhuǎn)子后偏振方向旋轉(zhuǎn)角，經(jīng)反射鏡反射，再一次經(jīng)過兩個(gè)法拉第轉(zhuǎn)子，其偏振方向與初始偏振方向的夾角為（C）A、0B、C、2D、45、光電倍增管中，產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（ A ）A、陰極B、陽(yáng)極C、二次倍增極D、玻璃窗6、通過對(duì)半導(dǎo)體激光器采用（ B ）來獲得調(diào)制光信號(hào)A、外調(diào)制B、直接調(diào)制 C、相位調(diào)制D、電光調(diào)制7、現(xiàn)有GDB 423型光電倍

3、增管的陰極靈敏度為 25 A/lm，倍增系統(tǒng)的放 大倍數(shù)為105,陽(yáng)極的額定電流為25 A，則允許的最大光通量為（A ）A、1X 105 ImB、1 X 103 Im V/WC、無法判斷D、1 lm二、多選題（下列選擇題有兩個(gè)或兩個(gè)以上答案）（12分，每題3分）1、下列器件運(yùn)用外光電效應(yīng)的是（AC ）A、光電倍增管B、光電池C、像增強(qiáng)管D、光敏電阻中 國(guó) 海 洋 大 學(xué) 命 題 專 用 紙（附頁(yè) A ）2007-2008學(xué)年第2學(xué)期試題名稱：光電技術(shù)（A卷）共4頁(yè) 第2頁(yè)2、對(duì)于大氣對(duì)可見光的散射，下列說法正確是（ ABC ）A、當(dāng)光波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于散射粒子尺度時(shí)，即產(chǎn)生瑞利散射。B、當(dāng)光波長(zhǎng)相當(dāng)于

4、或小于散射粒子的尺度時(shí)，即產(chǎn)生米氏散射。C、對(duì)于瑞利散射，藍(lán)光比紅光散射強(qiáng)烈。D、對(duì)于瑞利散射，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，散射越強(qiáng)。3、 關(guān)于直接探測(cè)和外差探測(cè)下列說法正確的是（ABD ）A、外差探測(cè)基于兩束光波在探測(cè)器光敏面上的相干效應(yīng)。B、外差探測(cè)適宜弱光信號(hào)的探測(cè)，直接探測(cè)適宜強(qiáng)光信號(hào)的探測(cè)。C、與外差探測(cè)相比直接探測(cè)具有良好的濾波性能。D、外差探測(cè)具有高的轉(zhuǎn)換增益。4、脈沖編碼調(diào)制包括（ACD ）A、編碼B、模擬C、量化D、抽樣三、填空（25分）1、（ 2分）光電探測(cè)器的平方律特性包含兩個(gè)層次的含義：光電流正比于光電場(chǎng)振幅的平方和電輸出功率正比于入射光功率的平方。2、（ 3分）接受系統(tǒng)對(duì)被探測(cè)景物的分

5、解方式?jīng)Q定了光電成像系統(tǒng)的類型，基本上可以分為三種：光機(jī)掃描、電子束掃描、固體自掃描。3、 （ 2分）光熱效應(yīng)與單光子能量無關(guān)，因而頻率沒有選擇性，響應(yīng)速度慢。4、 （2分）光度量和輻射度量之間的關(guān)系可以用和表示。5、 （4分）黑白顯象管由、和組成。6、 （ 4分）光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可分為 、和等。7、 （4分）熱致液晶可分為、和三種類型,其中液晶是目前顯示器的主要材料。8（ 2分）半導(dǎo)體激光器的發(fā)光屬于 受激 輻射，發(fā)光二極管發(fā)光屬于輻射。9、（2分）某一探測(cè)器靈敏度為10卩A/ uW噪聲電流為0.01 A，信號(hào)電流為20 uA，此探測(cè)器的噪聲等效功率（NEP）為。中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙

6、（附頁(yè)B）* * * *2007-2008學(xué)年第2 學(xué)期試題名稱：光電技術(shù)（A卷） 共4頁(yè)第3頁(yè)四、簡(jiǎn)答題（15分）1、（5分）簡(jiǎn)述光電三極管的工作原理。2、（ 5分）簡(jiǎn)述聲光相互作用中產(chǎn)生布喇格衍射的條件以及布喇格衍射的特 點(diǎn)。3、（ 5分）什么是熱釋電效應(yīng)？熱釋電器件為什么不能工作在直流狀態(tài)？五、計(jì)算分析題（34分）1、 （5分）假設(shè)將人體作為黑體，正常人體體溫為 36.5 C。計(jì)算（1）正常人 體所發(fā)出的輻射出射度；（2）正常人體的峰值輻射波長(zhǎng)。（斯忒藩-玻爾茲曼 常數(shù) 5.670 10 8（j/m2 s K4），維恩常數(shù)為 2897.9 m）2、 （7分）用Si光電二極管測(cè)緩變光輻射，

7、伏安特性曲線如圖 1所示，在入 射光最大功率為8W時(shí)，屈膝電壓10V，反向偏置電壓為40V, Si光電二極 管的靈敏度S=0.5卩A/訶結(jié)電導(dǎo)為0.005卩，求（1）畫出光電二極管的應(yīng) 用電路圖（2）計(jì)算二極管的臨界電導(dǎo)（3）計(jì)算最大線性輸出時(shí)的負(fù)載 Rl。圖1圖23、（7分）與象限探測(cè)器相比PSD有什么特點(diǎn)？如何測(cè)試圖中（如圖 2所示） 光點(diǎn)A偏離中心的位置？5、（8分）依據(jù)圖3提供的結(jié)構(gòu)和脈沖電壓圖說明 CCD6荷轉(zhuǎn)移的過程。中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙（附頁(yè)C）2007-2008學(xué)年第2 學(xué)期試題名稱：光電技術(shù)（A卷）共4頁(yè)第4 頁(yè)4、（7分）在晶體橫向調(diào)制器中，應(yīng)盡量消除自然雙折射對(duì)調(diào)制光的

8、影響，通常采用“組合調(diào)制器”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償。現(xiàn)有兩塊尺寸、性能完全相同的KDP晶體，其中一塊晶體如圖4放置，請(qǐng)問另一塊晶體如何放置才能消除雙折射影響？并說明其原理。（需標(biāo)明加電壓后晶體主軸x,y,z的方向和電壓正負(fù)）KDP晶體2008光電技術(shù)期末A卷參考答案一、選擇題（14分每題2分）二、1、A 2、C 3、C 4、C 5、A 6、B 7、A三、多選題（8分每題2分）1、AC 2、ABC 3、ABD 4、ACD三、填空題（24分）1、 （2分）光電流正比于光電場(chǎng)振幅的平方電輸出功率正比于入射光功率的平方2、（ 2分）光機(jī)掃描、電子束掃描、固體自掃描3、（ 2分）能量頻率4、（ 2分）光視效率和

9、光視效能5、（ 3分）電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏、玻璃外殼6、 （ 2分）振幅調(diào)制、相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制、脈沖調(diào)制（任填四種）7、 （ 4分）近晶相、向列相、膽甾相、向列相8、（2 分）0.001 計(jì)四、簡(jiǎn)答題1、（5 分）光電三極管的工作原理分為兩個(gè)過程：一是光電轉(zhuǎn)換；二是光電流放大。就是將兩個(gè)pn結(jié)組合起來使用。以 NPN型光電三極管為例，基極和集電極之間處于反偏狀態(tài)，內(nèi)建電場(chǎng)由集電極指 向基極。光照射 p區(qū)，產(chǎn)生光生載流子對(duì)，電子漂移到集電極，空穴留在基極，使基極與發(fā)射 極之間電位升高，發(fā)射極便有大量電子經(jīng)基極流向集電極，最后形成光電流。光照越強(qiáng)，由此 形成的光電流越2、 （5分）

10、產(chǎn)生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長(zhǎng)度L較大，光束與聲波波面間以一 定的角度斜入射。（3分）特點(diǎn)：衍射光各高級(jí)次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0級(jí)和+1級(jí)（或1級(jí)）衍射光，合理選擇參數(shù)，并使超聲場(chǎng)足夠強(qiáng)，可使入射光能量幾乎全部轉(zhuǎn)移到+1級(jí)（或1級(jí)）（2分）。3、（5 分）答：熱釋電效應(yīng)： 熱釋電晶體吸收光輻射溫度改變，溫度的變化引起了熱電晶體的自發(fā)極化強(qiáng) 度的變化，從而在晶體的特定方向上引起表面電荷的變化，這就是熱釋電效應(yīng)。（3分）-JTdt根據(jù)熱釋電效應(yīng)，熱釋電探測(cè)器的電流和溫度的變化滿足i，如果照射光是恒定的，那么（2 分）溫度T是恒定值，電流為零，所以熱電探測(cè)器是一種交流器件。五、計(jì)算

11、分析題1、（ 5分）解：（1）人體正常的絕對(duì)溫度 T=36.5+273=309.5（K），根據(jù)斯忒藩-玻爾茲曼輻射定律，正常人 體所發(fā)出的輻射出射度為4 842M eb T5.67 10（309.5）520.3（W/m ）（3 分）（2）由維恩位移定律，正常人體的峰值輻射波長(zhǎng)為2897.9T2897.9309.59.36（ m）（3 分）2、（7 分）（2 分）（1 分）（2分）（1 分）（Vu）Glguu10Glg 0.4050.135V u40 10Rl17.4 106Gl解:根據(jù)公式gu gu SP,SP gu 0.5 80.005 10g0.405（ s）u10最大線性輸出下，負(fù)載線正

12、好通過M點(diǎn)3、（7 分）答：PSD是利用離子注入技術(shù)制成的一種可確定光的能量中心位置的結(jié)型光電器件，其特點(diǎn)是,（1）它對(duì)光斑的形狀無嚴(yán)格要求，只與光的能量中心有關(guān)（2）光敏面上無須分割，消除了死區(qū)，可連續(xù)測(cè)量光斑位置，分辨率高。（3）可同時(shí)檢測(cè)位置和光強(qiáng)，PSD器件輸出總電流和入射光強(qiáng)有關(guān)， 所以從總的電流可求得相應(yīng)的入射光強(qiáng)。（3分）工作原理：當(dāng)光束入射到PSD器件光敏層上距中心點(diǎn)的距離為Xa時(shí)，在入射位置上產(chǎn)生與入射輻射成正比的信號(hào)電荷，此電荷形成的光電流通過電阻p型層分別由電極1與2輸出。設(shè)p型層的電阻是均勻的，兩電極間的距離為 2L,流過兩電極的電流分別為 11和|2,則流過n型層上電

13、極的電流 10 為 11 和 I2 之和（10= 11+12）。計(jì)算公式為IlI 2I 24、（7 分）XaL xA Io 2L.L XaI 0 2LgIl（3 分）+nznz2 nyny L2（n。1 n2o63 E zne）2ne （n。如花3（Ez）2Jn 63Ez23 L4分）d由自然雙折射引起的相位的符號(hào)相反所以相互抵消5、(8 分)2、1電極下的勢(shì)阱中。1、0 2下的兩個(gè)勢(shì)阱的空阱深度相同，但2電極下面的勢(shì)阱淺，01下面的電荷將向02下(1) 在tl時(shí)刻，0 1高電位，0 2、0 3低電位。此時(shí)0 1電極下的表面勢(shì)最大，勢(shì)阱最深。假設(shè) 此時(shí)已有信號(hào)電荷(電子)注入，則電荷就被存儲(chǔ)在0(2) t 2時(shí)刻，0 1、0 2為咼電位，0 3為低電位，則0因0 1下面存儲(chǔ)有電荷，則01勢(shì)阱的實(shí)際深度比0轉(zhuǎn)移，直到兩個(gè)勢(shì)阱中具有同樣多的電荷。32下的勢(shì)阱中轉(zhuǎn)移。1、(3) t 3時(shí)刻，0 2仍為高電位，0