南京理工大學光電檢測-習題解答

1、南京理工大學光電檢測課后習題答案第1章1、舉例說明你說知道的檢測系統(tǒng)的工作原理 。（1）光電檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應用：在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位，（2 ）光電檢測技術(shù)在日常生活中的應用：家用電器一一數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦-紅外測距傳感器自動感應燈：亮度檢測-光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測 -熱敏電阻、熱電偶 遙控接收：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管 可視對講、可視電話：圖像獲取 -面陣CCD 醫(yī)療衛(wèi)生一一數(shù)字體溫計：接觸式-熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器辦公商務一一掃描儀：文檔掃描-線陣CCD 紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管（3）光電檢測技術(shù)在

2、軍事上的應用： 夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù) 激光測距儀：可精確的定位目標 光電檢測技術(shù)應用實例簡介點鈔機（1） 激光檢測一激光光源的應用用一定波長的紅外激光照射第五版人民幣上的熒光字， 會使熒光字產(chǎn)生一定波長的激光，通過對此激光的檢測可辨別鈔票的真假。由于仿制困難， 故用于辨?zhèn)魏軠蚀_。（2） 紅外穿透檢測一紅外信號的檢測紅外穿透的工作原理是利用人民幣的紙張比較堅固、密度較高以及用凹印技術(shù)印刷的油墨厚度較高，因而對紅外信號的吸收能力較強來辨別鈔票的真假。人民幣的紙質(zhì)特征與假鈔的紙質(zhì)特征有一定的差異，用紅外信號對鈔票進行穿透檢測時，它們對紅外信號的吸收能力將會不同，禾U用這一原理，可以實

3、現(xiàn)辨?zhèn)?。?） 熒光反應的檢測一熒光信號的檢測熒光檢測的工作原理是針對人民幣的紙質(zhì)進行檢測。人民幣采用專用紙張制造（含85%以上的優(yōu)質(zhì)棉花），假鈔通常采用經(jīng)漂白處理后的普通紙進行制造，經(jīng)漂白處理后的紙張在紫外線（波長為365nm的藍光）的照射下會出現(xiàn)熒光反應（在紫外線的激發(fā)下衍射出波長為420 460nm的藍光），人民幣則沒有熒光反應。所以，用紫外光源對運動鈔票進行照射并同時用硅光電池檢測鈔票的熒光反映，可判別鈔票真假。（4 ）紙寬的檢測一紅外發(fā)光二極管及接收二極管的應用主要是用于根據(jù)鈔票經(jīng)過此紅外發(fā)光及接收二極管所用的時間及電機的轉(zhuǎn)速來間接的計算出鈔票的寬度，并對機器的運行狀態(tài)進行判斷，比如

4、有無卡紙等；同時也能根據(jù)鈔票的寬度判斷出其面值。（5）喂鈔臺、接鈔臺傳感器一紅外對管的應用在點鈔機的喂鈔臺和取鈔臺部分分別有一個作為有無鈔票的發(fā)射接收紅外對管，用來檢測是否有鈔票放入或取出。2、如何實現(xiàn)非電量的測量？為實現(xiàn)非電量的電測量，首先要實現(xiàn)從非電量到電量的變換，這一變換是靠傳感器來實現(xiàn)的。傳感器接口電路是為了與傳感器配合將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換成低輸出電阻的電壓信號以方便后續(xù)電路的處理。一般說來，信號都需要進一步放大并濾除噪聲。放大后的信號經(jīng)模擬/數(shù)字變換后得到數(shù)字信號，以便于微處理器或微控制器。微處理器或微控制器是測控系統(tǒng)的核心，它主要有兩個作用：一是對數(shù)字信號進行進一步處理并將信號輸出

5、顯示、存儲和控制。二是管理測控系統(tǒng)的各個部分以實現(xiàn)測控系統(tǒng)的智能化，即根據(jù)信號和測量條件的變化，自動地改變放大器的增益、 濾波器的參數(shù)及其它的電路參數(shù)。在選用合適的傳感器之后， 就要設(shè)計傳感器的接口電路。 從電子學的角度來看， 不同的傳感器具有不同的電特性和需要不同 的驅(qū)動信號（也有的傳感器不需要驅(qū)動信號），為取得更高的精度和最佳的性能，需要設(shè)計傳感器接口電路。3、影響檢測測量精度的主要因素有哪些，而其中哪幾個因素有時最基本而且需要特別注意的？測量器具本身存在的誤差。環(huán)境因素，如氣溫，氣壓，干燥程度，震動，磁場等。人為因素，如視覺誤差等等。還有使用測量器具時的方法不得當造成的誤差。4、什么是噪

6、聲和干擾？什么是有用信號？噪聲是來自元器件內(nèi)部粒子； 而干擾是指其他的有害信號， 有系統(tǒng)外部的，也可以有內(nèi)部的。 有用信號指傳遞用戶所需信息的信號，或是用來讓接收設(shè)備收到信號后產(chǎn)生一個預先設(shè)定的 動作的信號。從物理角度看，噪聲是由聲源作無規(guī)則和非周期性振動產(chǎn)生的聲音。噪聲為電子系統(tǒng)中任何不需要的信號。噪聲會導致信號質(zhì)量下降以及精確測量方面的錯誤。噪聲包括固有噪聲及外部噪聲，這兩種基本類型的噪聲均會影響電子電路的性能。外部噪聲來自外部噪聲源，固有噪聲由電路元件本身生成，最常見的例子包括寬帶噪聲、熱噪聲以及閃爍噪聲等。干擾分3部分，干擾源、耦合通道和敏感對象。在不同空間和時間尺度上偶然發(fā)生，不可預

7、知。5、如何判斷干擾？如何避免干擾？常見的信號的干擾有：（1）器件工作的噪聲干擾， 比如說數(shù)字電路正負邏輯的轉(zhuǎn)換導致的電 磁場干擾，電搜索壓電流變化產(chǎn)生的電磁場干擾。（2）高頻信號噪聲干擾（串擾和回損），因為高頻電路能產(chǎn)生強電磁場，產(chǎn)生感應信號。（3）電源噪聲干擾，現(xiàn)在大部分電源系統(tǒng)采用的都是開關(guān)電源，開關(guān)電路的高頻開關(guān)動作會導致嚴重的高頻噪聲。（4 ）地線噪聲干擾，都知道只要是線就會存在電阻，當一條地線上掛有多個設(shè)備時，而且工作電流較大時， 小電阻也會產(chǎn)生電位差，從而影響設(shè)備?？傊蓴_無處不在，在設(shè)計電路或畫PCB時可以考慮從3點處理，即屏蔽干擾源、切斷耦合通道、保護敏感對象。6、電子計數(shù)器

8、如何實現(xiàn)既能測量頻率又能測量周期？為什么要通過測量周期的方法來測量 低頻信號的頻率？采用多周期同步測量技術(shù)，這種測量方法實際上是對信號周期進行測量，信號的頻率是經(jīng)過倒數(shù)運算求出來的。因而，從測頻的角度，上述測量方法也稱為倒數(shù)計數(shù)器法。數(shù)字頻率計測量頻率的原理：石英振蕩器1MHz標準脈沖信號，經(jīng)過分頻器分頻為1Hz周期1s的尖波信號接到控制門的控制端，被測信號通過放大整形變?yōu)檎氩饷}沖信號，接到 控制器的信號端；第一個秒信號觸發(fā)控制門打開，尖脈沖通過控制門，第二個秒信號到來后控制門關(guān)閉，脈沖計數(shù)器記錄兩個秒信號間隔時間內(nèi)通過控制門的尖脈沖個數(shù)就等于被測信 號的頻率值。數(shù)字頻率計測量周期的原理：

9、采用上述方法測量低頻信號時可能產(chǎn)生較大的誤 差，因為第一個秒信號到來的時間是隨機的，計數(shù)器從開啟到關(guān)閉可能多記一個或少記一個數(shù)；因此，為了保證低頻信號測量的精度，可以用周期測量法：即用被測信號脈沖去控制門 電路的開啟，讓標準時間通過控制門，進入計數(shù)器進行計數(shù)，這樣計數(shù)器的值就等于一個被 測電壓的周期內(nèi)有幾個標準時間脈沖通過，相當于一個周期等于幾個時間單位。這就是為什 么要通過測量周期來測定低頻型號的頻率搜索的原因。8、試敘述光電檢測系統(tǒng)的組成及特點。P6組成：（1 ）光學變換時域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬空域變換：光學掃描光學參量調(diào)制：光強、波長、相位、偏振形成能被光電探測器接收，便于后

10、續(xù)電學處理的光學信息。（2 ）光電變換光電/熱電器件（傳感器）、變換電路、前置放大將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動電路處理系統(tǒng)的電信息（電信號的放大和處理）。（3 ）電路處理放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、A/D、D/A、微機與接口、控制。第2章1、 簡述光電效應的工作原理。什么是暗電流？什么是亮電流？P11 221暗電流指的是在無光照時，由外電壓作用下P-N結(jié)內(nèi)流過的單向電流。光敏電阻兩端加電壓（直流或交流）。無光照時，阻值很大，電流（暗電流）很??；光照時， 光生載流子迅速增加，阻值急劇減少，在外場作用下，光生載流子沿一定方向運動，形成亮 電流。2、簡述光生伏特效應的工作原理。為什么光伏效應器件比光電導效應器件有

11、更快的響應速 度？答：（1）光生伏特效應的工作基礎(chǔ)是內(nèi)光電效應當用適當波長的光照射 PN結(jié)時，由于內(nèi)建場的作用（不加外電場），光生電子拉向n區(qū)，光生空穴拉向p區(qū)，相當于PN結(jié)上加一個正 電壓。（2）光伏效應中，與光照相聯(lián)系的是少數(shù)載流子的行為，因為少數(shù)載流子的壽命通常很短，所以以光伏效應為基礎(chǔ)的檢測器件比以光電導效應為基礎(chǔ)的檢測器件有更快的響應速 度。3、 簡述光熱效應工作原理。熱電檢測器件有哪些特點？P154、比較光電效應和熱電效應在作用機理、性能及應用特點等方面的差異。答：所謂光電效應是指， 光輻射入射到光電材料上時，光電材料發(fā)射電子，或者其電導率發(fā)生變化，或者產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象。光電效

12、應實質(zhì)上是入射光輻射與物質(zhì)中束縛于晶格的 電子或自由電子的相互作用所引起的。光電效應就對光波頻率（或波長）表現(xiàn)出選擇性。在光子直接與電子相互作用的情況下，其響應速度一般比較快。按照是否發(fā)射電子，光電效應又分為內(nèi)光電效應和外光電效應。具體有光電子發(fā)射效應、光電導效應、光生伏特效應、光 子牽引效應和光電磁效應等。光熱效應的實質(zhì)是探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\動能量，引起探測元件溫度上升， 溫度上升的結(jié)果又使探測元件與溫度有關(guān)的電學性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。原則上，光熱效應對光波頻率（或波長）沒有選擇性，因而物質(zhì)溫度的變化僅決定于光功率(或

13、其變化率)，而與入射光輻射的光譜成分無關(guān)。因為溫度升高是熱積累的作用，所以光熱效應的響應速度一般比較慢，而且容易受環(huán)境溫度變化的影響。光熱效應包括熱釋電效應、溫差電效應和測熱輻射計效應等第3章1試說明為什么本征光電導器件在越微弱的輻射作用下，時間響應越長，靈敏度越高。解：在微弱信號的輻射下，將式(1-80)可心療£/(1_訂)代入(1-83),并對苴求導即可得半導體材料在弱辛下的光電導靈敏度為»=$-=丿攀(1-* ),由此可知時間t響應越長，靈敏度越高。2、對于同一種型號的光敏電阻來講，在不同光照度和不同環(huán)境溫度下，其光電導靈敏度與 時間常數(shù)是否相同？為什么？如果照度相同

14、而溫度不同時情況又會如何？解：同一型號的光敏電阻，在不同光照度下和不同的環(huán)境溫度下，其光電導靈敏度和時 間常數(shù)不相同。在照度相同而溫度不同時，其光電導靈敏度不相同和時間常數(shù)也不相同。其材料性質(zhì)已經(jīng)一樣，只是決定了的值一定，光照度和環(huán)境溫度不同，則產(chǎn)生的光生電子 濃度和熱生電子濃度各異，決定了值不同，照度相同決定光生電子濃度相同，溫度不同決 定熱生電子濃度不同，同樣也決定了 值不同。由(1-85)和(1-88)推岀光電靈敏度不相 同，由(2d)和(2-11)推岀其時間常數(shù)不相同。3、為什么結(jié)型光電器件在正向偏置時，沒有明顯的光電效應？它必須在哪種偏置狀態(tài)？為什么？答：因為p-n結(jié)在外加正向偏壓時

15、，即使沒有光照，電流也隨著電壓指數(shù)級在增加，所以有光照時，光電效應不明顯。p-n結(jié)必須在反向偏壓的狀態(tài)下，有明顯的光電效應產(chǎn)生，這是因為p-n結(jié)在反偏電壓下產(chǎn)生的電流要飽和，所以光照增加時，得到的光生電流就會明顯增加。4、 在如圖3-70所示的照明燈控制電路中，將題3所給的CdS光敏電阻用作光電傳感器&在如右圖所示的照明燈控制電路種*用CdS光敏電阻用作光電傳感器，光敏電阻 最大功耗為300罰，光電導靈敏度Sg=0. 5X10-6S lx,暗電導g0=0T若已知繼電 器繞組的電阻為5kQ7繼電器的吸合電流為沁 電®R=lkQ .試求：為使繼 電器吸臺所需要的照度；姜使繼電器在

16、照度為3 lx時吸合，應如何調(diào)整電阻?。?0 分帕 光電阻的）t電流* =易用7T1堆駙光照的卜（=1慝嫦畏a = l.0為（4雉電的彌廈欄足耳二側(cè)上= 2mAIt詵歆電洌用大功It為300 mW,電測為時爾£ JOO/2 = 150VeS53b（時囁ft, 5?= 133333V>220化tttS判這幺鬲的電另一而電用12勢.站丫亡性嚴H超出光敏電嵐的樓限電斥150M即使醴達艸這么福的電床，先敏可童躺殊即尤ifcli么謝整電電耳吸律5、光電導器件響應時間（頻率特性）受哪些因素限制？光伏器件與光電導器件工作頻率哪 個高？實際使用時如何改善其工作頻率響應？響應時間主要受光電導器件

17、中載流子的平均壽命.有關(guān)，減小.，則頻率響應提高；其次，光電導器件的響應時間與運用狀態(tài)也有光，例如，光照強度和溫度的變化，因為它們都影響載流子的壽命。光伏特器件的工作頻率高于光電導器件。要改善光伏器件的頻率響應，主要是減小響應時間，所以采取的措施主要有： 減小負載電阻；減小光伏特器件中的結(jié)電容， 即減小光伏器件的受光面積；適當增加工作電壓。6、硅光電池的開路電壓為什么隨著溫度的升高而下降？影響光電倍增管工作的環(huán)境因素有 哪些？如何減少這些因素的影響？溫度升高時，半導體的導電性將發(fā)生一定的變化，即少數(shù)載流子濃度隨著溫度的升高而指數(shù)式增大，相對來說多數(shù)載流子所占據(jù)的比例即越來越小，這就使得多數(shù)載流

18、子往對方擴散的作用減弱，從而起阻擋作用的p-n結(jié)勢壘高度也就降低。 從Fermi能級的變化上來理解： 溫 度越高，半導體 Fermi能級就越靠近禁帶中央（即趨于本征化），則兩邊半導體的 Fermi能級之差也就越小，所以 p-n結(jié)勢壘高度也就越低，也就是開壓降低。光電倍增管的響應度受多方面的因素影響，比如：偏置電壓的高低、 環(huán)境光和溫度變化等多方面因素的影響。無光時光電倍增管對光的響應度更趨于平穩(wěn)，使實驗數(shù)據(jù)也更具有可靠性。因此，無光環(huán)境是決定光電倍增管對微弱光信號的檢測能力的重要因素之一。光電倍增管工作時由于陰極材料發(fā)熱， 這樣對光電倍增管的響應度產(chǎn)生較大的影響，因此不穩(wěn)定的工作溫度對光電倍增

19、管的響應度也會帶來不同程度的影響。降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少熱電子發(fā)射，從而降低暗電流。另外，光電倍增管的靈敏度也會受到溫度的影響。7、分析光電信號輸出電路工作原理。試以光電導器件為例，說明為什么光電檢測器件的工 作波長越長，工作溫度就越低？8、 簡述發(fā)光二極管的發(fā)光原理及半導體激光器的工作原理。P44 它們的結(jié)構(gòu)簡單說就是三明治的夾心結(jié)構(gòu)，中間的夾心是有源區(qū)。二者的結(jié)構(gòu)上是相似的，但是 LED沒有諧振腔，LD有諧振腔。LD工作原理是基于受激輻射、LED 是基于 :自發(fā)輻射。LD發(fā)射功率較高、光譜較窄、直接調(diào)制帶寬較寬，而LED發(fā)射功率較小、光譜較寬、直接調(diào)制帶寬較窄。9、 試判別下

20、列結(jié)論，正確的在括號里填寫T,錯誤的則填寫F:（1） 光電導器件在方波輻射的作用下，其上升時間大于下降時間。（F ）（2） 光敏電阻的阻值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度升高時光敏電阻的阻值也隨之升高。（T）（3）光敏電阻的是由于被光照后所產(chǎn)生的光生電子與空穴的復合需要很長時間，而且，隨著復合的進行，光生電子與空穴的濃度與復合幾率不斷減小，使得光敏電阻恢復被照前的阻值需要很長時間。（T）10、簡述光電耦合器件的工作原理？P51光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組 裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電一光和光一電的轉(zhuǎn)換器件。11、利用光敏電阻等器件設(shè)計樓梯內(nèi)的節(jié)能燈控

21、制電路及測量應用中的自動增益控制電路。2樓道照明燈自動控制電路設(shè)計原理圖樓逍照明燈仃動控制電路設(shè)計總電路圖如閤7和閤10所示，它由電源電路、光控電路和延時 控制珀路、熱樣電紅外感尿電路以加電話控制電路四部鉗組成= 220V電用經(jīng)過電源電賂部分進廿降 壓.整流、濾波及穩(wěn)床后，為其它電略提供嗆V的直流H作電壓°冋時迺過光敏電阻、新塑熱釋電 紅外傳感棒及時基集詼電路砧我同控制，使白天燈不亮，阪間有人來的時候燈'門動點亮，人走 后延時一段時間|'1動熄滅.就而達到節(jié)能的UI的n電路還加上i電話控制系統(tǒng)以保證電路在異常 情況卜釗以遠程控制.圖7樓石戸田門方助控制電話控制電路燈n

22、功拎制電WLJlTffS理'WWitH境魅線較晴時a 光叢電阻的組值很畜. 維電M耳的罐戡脛施芟鬥很小軍瓏址恃工作麗關(guān)閉*i有適勺大 小的聲評時.直拎IC甘開關(guān)MK連通HIE. ttit-t時舞序 控建時開關(guān)uk n動序卄.<r«x.3 (PCTTOftftnffl 2所樂的粗刖<7所示電WFh.CdS光戰(zhàn)啦阻用做規(guī)啦 傳址故電RLJt大功耗為300 mW,光電#甕度気=(E5 x 10 S/1X.睛電導gnHth若Li知樂電善境爼的電出溝好to.堆電(>m；羥啊卻丹12、試分析圖3-72 (a), (b)所示的放大電路中，光敏電阻 Rp的作用。答：(a)無

23、光照時，Rp阻值很大，即同相反饋支路的反饋電阻很大，輸出電壓高。光強增 加f,使得Rp J,使得同相反饋支路阻值減小，輸出電壓下降。(b)無光照時，Rp阻值很大，輸入近似開路，輸出電壓低。光強增加f,使得Rp J,使得輸入信號進入，輸出信號增大。13、為什么在光照度增大到一定程度后，硅光電池的開路電壓不再隨入射照度的增大而增 大？硅光電池的最大開路電壓為多少？為什么硅光電池的有載輸出電壓總小于相同照度下 的開路電壓？答：答：當光照強度增大到某個特定值時，硅光電池的pF結(jié)嚴生的光生載流子數(shù)達到了最大值，即山現(xiàn)飽和，再増大光照強度，其開路電壓不再隨之增大口硅光電池的開路電壓表達式為“噸+ 1).將

24、0=(1-嚴)心代入的衣達式并求關(guān)于 的階導數(shù),=°f求得最大開路電壓.由于輸出電壓uo=jlrl 二山-f血百】)叭,即包含了擴散電流仃切和暗電流如的影響*便得硅光電池的有載輸出電爪總小于川路電壓g =14、硅光電池的內(nèi)阻與哪些因素有關(guān)？在什么條件下硅光電池的輸出功率最大？(1) 極電容，串接電阻，串接電阻越小越好。(2) 顯然，存在著最佳負載電阻Ropt，在最佳負載電阻情況下負載可以獲得最大的輸出功率 Pmax。15、光生伏特器件有幾種偏置電路 ？各有什么特點？光生伏特器件有反向偏置電路，零偏置電路，自偏置電路。(2)特點：自偏置電路的特點是光生伏特器件在自偏置電路中具有輸出功率

25、，且當負載為最 佳負載電阻時具有最大的輸出功率，但是自偏置電路的輸出電流或輸出電壓與入射輻射間的線性關(guān)系很差，因此在測量電路中好少采用自偏置電路。反向偏置電路：光生伏特器件在反向偏置狀態(tài)，PN結(jié)勢壘區(qū)加寬，有利于光生載流子的漂移運動，使光生伏特器件的線性范圍加寬，因此反向偏置電路被廣泛應用到大范圍的線性光電檢測與光電變換中。零偏置電路:光生伏特器件在零伏偏置下， 輸出的短路電流Isc與入射輻射量（如照度）或線性關(guān)系變化, 因此零伏偏置電路是理想的電流放大電路。16、試比較硅整流二極管與硅光電二極管的伏安特性曲線，說明它們的差異。答：比較硅整流二極管與硅光電二極管的伏安特性曲線可知：當沒有光輻射

26、時，二者的伏安特性曲線是一樣的；當有光輻射時，則硅光電二極管的全電流為負值，特性曲線向下平移， 且向下平移的程度隨輻照度的不同而變化。但是硅整流二極管的伏安特性曲線不受光照的影響。此外，正常工作狀態(tài)下，硅光電二極管兩端所加正向電壓必須小于0.7V，否則不能產(chǎn)生光電效應。該值通常為負，即處于反偏狀態(tài)；硅整流二極管兩端所加偏壓須為正，且要大 于開啟電壓Uth值。17、寫出硅光電二極管的全電流方程，說明各項的物理意義。答；硅光電二極管的仝電流方程為式q仃為光電材料的光電轉(zhuǎn)換效常，為材料對光的吸收系數(shù)°光電流対K =-<P1*hv無輻射時的電流対嚴-1)g為昭電流，U為加在光電一極管陰

27、端的也樂， 為轄件的溫度f慮為玻爾茲竝常熟，q18比較2CU型硅光電一極管和2DLI型硅光電一極管的給構(gòu)特點*說明引入環(huán) 極的直義.靳2CU型硅光電扱管是釆用n型確材料柞軸備 在n區(qū)的一面擴tt三價元素硼而生艱 蚩摟朵P*型層.型層和Ti型莊相接觸形p-ti結(jié)，引出電械，在光敏新上涂上刃保 護膜* 2DU型硅光電二扱管是以輕摻雜、烏阻值的p型硅材料做基底，在p型基底上擴散 五價元素臨 形成重搏朵獷型層，p型硅和甩亠型硅接鮭形成pw結(jié).在旳亠區(qū)引出正極，并 涂以誘明的現(xiàn)杵為保護膜.呈底錢提蒸蹩后引出負電極"在硅光也極管的制適過程屮， 在光敏商上涂保護層的過程屮，不可避免的會沾污一些雜質(zhì)

28、正離子，通過靜電榕應引 起表新漏電謊”并進而產(chǎn)生暗電流和散料噪聲亠閔此*為了減少由于SiO2離子的押電感應所產(chǎn)生的表面漏電流，在氧化號中也擴散一個環(huán)形結(jié)而將受光面包用I起來.即引入環(huán)極，以增加高阻區(qū)寬度，避免邊緣過早擊穿口19、影響光生伏特器件頻率響應特性的主要因素有哪些？為什么PN結(jié)型硅光電二極管的最高工作頻率小于等于 107Hz ?怎樣提高硅光電二極管的頻率響應？（1）影響光生伏特器件頻率響應的主要因素有三點：1）在PN結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子渡越結(jié)區(qū)的時間t dr,即漂移時間；2）在PN結(jié)區(qū)外產(chǎn)生的光生載流子擴散到PN結(jié)區(qū)內(nèi)所需的時間t p,即擴散時間；3）由PN結(jié)電容Cj、管芯電阻Ri及

29、負載電阻RL構(gòu)成的RC延遲時 間 t RC。（2）對于PN結(jié)型硅光電二極管，光生載流子的擴散時間t p是限制硅光電二極管頻率響應的主要因素。由于光生載流子的擴散運動很慢，因此擴散時間T p很長，約為100ns,則其最高工作頻率小于等于 107Hz。（3）1）減小PN結(jié)面積；2）增加勢壘區(qū)寬度，提高材料體電阻率和增加結(jié)深；3）適當增加工作電壓；4）盡量減少結(jié)構(gòu)造成的分布電容； 5）增加PN結(jié)深，減小串聯(lián)電阻；6）設(shè)計 選用最佳負載阻值。20、 為什么說發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)在PN結(jié)的P區(qū)？這與電子、空穴的遷移率有關(guān)嗎？答：對于PN結(jié)注入發(fā)光的發(fā)光二極管，當PN結(jié)處于平衡位置時，存在一定的勢壘區(qū)。當加

30、正向偏壓時，PN結(jié)區(qū)勢壘降低，從擴散區(qū)注入的大量非平衡載流子不斷地復合發(fā)光，并 主要發(fā)生在 P區(qū)。這是因為發(fā)光二極管在正向電壓的作用下，電子與空穴做相對運動，即 電子由N區(qū)向P區(qū)運動，而空穴向 N區(qū)運動。但由于電子的遷移率 ？N比空穴的遷移率?P 高20倍左右，電子很快從 N區(qū)遷移到P區(qū)，因而復合發(fā)光主要發(fā)生在P區(qū)。21、為什么發(fā)光二極管必須在正向電壓下才能發(fā)光？反向偏置的發(fā)光二極管能發(fā)光嗎？答：由于LED的發(fā)光機理是非平衡載流子即電子與空穴的擴散運動導致復合發(fā)光，因此要求有非平衡載流子的相對運動，使電子由N區(qū)向P區(qū)運動，而空穴由 P區(qū)向N區(qū)運動。在不加偏加或加反向偏壓的情況下，PN結(jié)內(nèi)部的漂

31、移運動占主要優(yōu)勢，而這種少子運動的結(jié)果是電子與空穴的復合幾率小，而且表現(xiàn)在數(shù)量上也是很微弱的，不足以使LED發(fā)光。因此，要使LED發(fā)光，必須加正向偏壓。22、發(fā)光二極管的發(fā)光光譜由哪些因素決定？光譜的半寬度有何意義？發(fā)光二極管的發(fā)光光譜由材料的種類、性質(zhì)及發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)決定，而與器件的幾何形狀和封裝方式無關(guān)。無論什么材料制成的LED，都有一個相對光強度最強處（光輸出最大），與之相對應有一個波長，此波長即為峰值波長 p。在LED譜線的峰值兩側(cè)處，存在兩個光強等于峰值一半的點，分別對應P -，' P ' ，它們之間的寬度即為半譜線寬度，也稱半功率寬度，它是一個反映LED單色性的參數(shù)

32、。半寬度越小，則發(fā)光光譜單色性越好，發(fā)光功率集中于半譜線寬度內(nèi)。23、產(chǎn)生激光的三個必要條件是什么？答：產(chǎn)生激光的三個必要條件是：（1）必須將處于低能態(tài)的電子激發(fā)或泵浦到較高能態(tài)上去， 為此需要泵浦源；（2）要有大量的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激輻射足以口服損耗；（3）有一個諧振腔為出射光子提供正反饋及高的增益，用以維持受激輻射的持續(xù)振蕩。24、 半導體激光器有什么特點？LD與LED發(fā)光機理的根本區(qū)別是什么？為什么 LD光的 相干性要好于 LED光？答：半導體激光器體積小，重量輕，效率高，壽命長，并可采用簡單的注入電流的方式來泵浦。其工作電壓和電流與集成電路兼容，因而可以與之單片集成，并且還可用高達GH

33、z的頻率直接進行電流調(diào)制以獲得高速調(diào)制的激光輸出。由于這些優(yōu)點，它廣泛應用于光通信、 光學測量、自動控制等方面。LD的發(fā)光機理是激光工作物質(zhì)的受激輻射，而LED發(fā)光的機理是非平衡載流子的復合發(fā)光。由于LD的發(fā)光過程是受激輻射，單色性好，發(fā)射角小，因此有很好的時間和空間相干性。25、為什么需要將發(fā)光二極管與光電二極管封裝在一起構(gòu)成光電耦合器件？光電耦合器件 的主要特性有哪些？答：將發(fā)光器件與光電接收器件組合成一體，制成的具有信號傳輸功能的器件，即為光電耦合器件。由于光電耦合器件的發(fā)送端與接收端是電、磁絕緣的，只有光信息相連。同時，它 在信號傳輸速度、體積、 抗干擾性等方面都具有傳統(tǒng)器件所無法比擬

34、的優(yōu)勢。因此，在實際應用中它具有許多優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)自動檢測、自動控制、電信號的傳輸和處理及計算機系統(tǒng)等方面。光電耦合器件的主要特性有：（1）具有電隔離的功能；（2）信號傳輸具有單向性；（3）具有抗電磁干擾和噪聲的能力；（4）響應速度快；（5）實用性強；（6）既具有耦合特性又具有隔離特性。26、舉例說明光電耦合器件可以用在哪些方面？為什么計算機系統(tǒng)常采用光電耦合器件？ 答：光電耦合器件目前在自動控制、遙控遙測、航空技術(shù)、電子計算機和其它光電、電子技術(shù)中得到了廣泛的應用。其具體應用實例可參見教材6.5小節(jié)所述。在計算機主體運算部分與輸入、輸出之間，用光電耦合器件作為接口部件，將會大大提高傳

35、輸中的信噪比。27、 為什么由發(fā)光二極管與光電二極管構(gòu)成的光電耦合器件的電流傳輸比小于1,而由發(fā)光二極管與光電三極管構(gòu)成的光電耦合器件的電流傳輸比大于等于1？n：比電耦合能竹屮發(fā)尤一檢i亍的發(fā)尤電渝為你.接收器什尤電 權(quán)濟丫的比鹿汛叫用 /£. = 農(nóng)示.其中空足號發(fā)尤段沂的發(fā)克效半、無樂極悴灼堀益及一害之何罰離呷 的系救*稱為丸激毘效率.a 般比牧低.所以。 般J /c =由】0為。打的比值.閔此比吐偈合器件在不加SI合赦人三抜管時*其地逬件犧比0總小于L和 斗挨收25件釆用Jt電£«»時由于Jt電 極管電就放人作用IM此輸陽光電沁L 等F發(fā)比電逬tk

36、lflUt電ift傳輸比人于啓干K（A電”極許輸出光電流在貝4歡量縑.X Jt電三極皆的輸陽Jt電流在/«4救佛嫌J28氐10用光電耦作爲H構(gòu)城威門.我前門逆執(zhí)電略（要求（ft出址踣陶） 沖：用光電成的我門:出光電隅合#仲構(gòu)咗的或非門丸:29、6JI比電耦合壽件在電路中的號曲作用與電容的直磁作用育什么不岡？答；首先，光電耦合器件的信號傳輸是以光信總的形冗進行的，這與電容利用電流或電樂傳 輸信號不同；其次，光電耦合器件可以將輸入端的FiiS信號轉(zhuǎn)換為光信兮進行傳輸而電容 具有SS貞作用無法傳輸N流信號；再次，對于交流信號，光電耦合器件將其調(diào)制為同頻率 光信號傳輸*對不同頻舉的信源均無過

37、濾作用”而電容傳輸交流信巧時會表現(xiàn)出隨頻率不同 而變化的|；11抗（也鮒過灘），尤也傳輸限毀倍號；址厲.在抗T擾和抑噪方面，光龜耦合器 fl比電容要好.30、簡述半導體激光器的工作原理。它有哪些特點？原理：半導體激光器是依靠注入載流子工作的，發(fā)射激光必須具備三個基本條件：（1）要產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，即高能態(tài)粒子數(shù)足夠的大于處于低能態(tài)的粒子數(shù)；（2）有一個合適的諧振腔能夠起到反饋作用，使受激輻射光子增生，從而產(chǎn)生激光震蕩；（3）要滿足一定的閥值條件，以使光子增益等于或大于光子的損耗。半導體激光器工作原理是激勵方式，利用半導體物質(zhì)（即利用電子）在能帶間躍遷發(fā)光，用半導體 晶體的解理面形成兩個

38、平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋，產(chǎn)生光的輻射放大，輸 岀激光。特點：體積小、重量輕、運轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。31、2.給岀了用光電耦合器件隔離的一種高壓穩(wěn)定電路，說明其工作原理及對該光電耦 合器的要點？和解：本電是低壓控制高壓輸出裝置，由VJ V2復合管，組成變壓電流放大電跖 由光電耦合器組成低壓控制高壓的光控器中，由取樣電阻（R4、A R5）比較放大 電路V3和基準由莊 3讎穩(wěn)壓控制融備當負載兔上升，Il上升，5上升，復合管V3的皿上升，lb扳少，由于爐卩 k故光耦合作用堿小，光耦合三極管DC3/0的h減小，復合管V2的加減小，其ZC隨之減卜復合管VI的讓升°

39、;其說隨之上升。負載電流丘上升© 其電壓IV也隨之上升。反之則更 從而實現(xiàn)了壓控高壓的目的。（其中R1電阻握 供編置電壓.R2作為基準電阻作降壓用。陽作為限涼電阻，作反饋用，VD作為基 準電壓管）“32、熱輻射檢測器通常分為哪兩個階段？哪個階段能夠產(chǎn)生熱電效應？第一階段：器件吸收光 輻射能量而使自身溫度發(fā)生變化，第二階段：器件依賴某種溫度敏感特性把輻射引起的溫度變化轉(zhuǎn)化為相應的電信號，而達到光輻射探測目的，第二階段能夠產(chǎn)生熱電效應星33熱釋電效應應如何理解？熱電檢測器為什么只能檢測交變輻射信號？ 熱釋電效應：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 度的變化

40、，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。根據(jù)熱釋電效應，拈釋電探測器的電療和蠱度的變化滿足F 纟，如果照射光是恒定的， dr那么溫度T是恒定值，電流為零”所以熱電探測器是一種交盜器件。34、簡述熱電偶工作原理？熱電檢測器為什么只能檢測變幅射信號？熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導體組成閉合回路，當兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢一一熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應(Seebeck effect )。35、為什么半導體材料常具有負溫度系數(shù)？熱敏電阻是指電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件。在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增加的是正溫

41、度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電 熱敏電阻器阻器。負溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鉆、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝 制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質(zhì)，完全類似于鍺、硅晶體材料，體內(nèi)的載流子(電子和 空穴)數(shù)目少，電阻較高；溫度升高，體內(nèi)載流子數(shù)目曾加，自然電阻值降低。第四章1：總結(jié)不同類型光電檢測器確定靜態(tài)工作點的方法主要有圖解計算法和解析計算法。答：不同類型光電檢測器確定靜態(tài)工作點的方法主要有圖解計算法和解析計算法。2:如圖所示電路中，設(shè)電源電壓源為Ub=9V，光敏二極管的伏安特性曲線如圖b所示。光敏

42、二極管上的光通量在 0150卩Im變化。若光通量在此范圍內(nèi)做正弦變化，要是輸出交變 電壓的幅值為3V，求所需的負載電阻 RL,并作出負載線。如間丄所亦的電賂嘰幔電灣電壓 =令譏光二戡皆的快安待性曲離見團町光二BHT上討 比通霾07石0疋毗冋變化.耳充迥皤心此范閘內(nèi)作上菠養(yǎng)化進快輸出殳變瞅H；的襦他人艸求所嵩的血 世電圈Hl，斤作出負覩戰(zhàn)3X5) MI14 iT*磯1J t<4 -.¥ )0 mt*ffi l光故二«1瞥16入電踣&其試安特性（皿入電路；（b）伏瓷特性“h M圖叮以看出.光戰(zhàn)二極管的歸電光通量為lSOplm時的光電流為17pA岡此光電潭受化雖 為

43、空變把電曲的樹血汕"占pA.因此倩希負桃電用3-UW4 A1 -2 1 W2-L0 4 Mil航找線如陽1（呻軒示.通過N A（9.D|作一第與U牠誠a = arvtjn的11如 與1抽交F M A* M MN廊為斷求的6我線.a為電略的urA3:已知某Si光電二極管的靈敏度為0.5卩A卩W，結(jié)間電導G=0.01卩s （微西），轉(zhuǎn)折電壓U0=10V，入射光功率從 p"=15卩W 變到P =25卩W，偏壓 Ub=50V。求最大輸出功率時的 最佳負載 RL、輸出電流 L、輸出電壓 U和輸出功率 PL。7 （PlQSTLlfe某Si）t電一.膠管的売融度為0.5屮/計趴 詰間電導

44、卞三tun pS（徹艸h轉(zhuǎn)折ftlKUo = 10V, K 射光功昭從P" = 15= 2S|1W, Wt/b =S0V.求用大輸出功票肘附廉隹負戟屁、輸出電就山、9 出電樂心2和輸出功率吒.解：初tfr班#0.5 m 25 W=1.26 uS最大轍出時+負我電導瓦二禹=V *10so-o=0315 pS= 1/C1軸出電出電盤輸出功率25- 1Sx O.OlTo,31S= Gl&U = 0J15X 15JB5 = 4.846 站PL = AMU = 4.846 X 1S.+85 - 74.5町W（P109T4）己知某SI光電二撮皆的理籾I為砧pA/pW.鏑何電= （UH曲微

45、西）.將折電斥=10V. 入K光功卒從？二S + 3如曲®W）, “斥 = 40V試拓 電們號出送擁放大曽時.取得最太功耶的電 困址“枚大囂的輸入電龜場以肚輸送封故大對的電*及功辜.tti rtt條件町確定出脈動光血率值為珞=3HV f0 = 5mW最大功辛輸出時.置咽異甩（民十刃訂*2&血2（% 譏）0,5 X(3 + 2 M S) + 2 X Q O1 x 102 K (40 - 10)=0412 匹電鍛垃大卅的輸入電導輸入電汗峰也犧入功軍帝故臨Am = 17務=8.929 MQGtx> ' Gjm, + G = 0.112+ Q,01 = 0.122 pS

46、掩-1/Gtp - 1/0J22 - BJ97 MO= 6,148 V=2JOS05 x 3Z xO.1125:光電倍增管偏置電路如圖4-22所示。光電倍增管的陰極積分靈敏度SK=30卩A/lm，陽極積分靈敏度 SA=10A/lm，陽極暗電流ld=4卩A，輸入電路是電阻 R=105 Q和電容 C0=0.1 卩F的并聯(lián)，陰極面積為 80mm2，要求信號電流IL=10-4A，計算陽極噪聲電流，負載電阻 上的噪聲電壓和信噪比。9(P109T5)如圖2所示.光電和管的陰極枳分靈敏fJSx = 30 pA/lm.陽極枳分靈敏fltSA = 10 A/lm,陽極 昭電«/d = 4MA.輸入電路

47、是電= KPO和電容Co = 0.1 pF的并聯(lián).陰鍛而枳80 mm?為.耍求們號電流 為h = W4A.計算陽極噪肖電滾、負放電魁卜.的噪爐電斥和們噪比.Mt (1)W效噪由帯寬和檢査電路高鑽率截止頻率分別為“ =4RQ = 4 X 0.1 X 0.1 = 25 HZZhc：B2=I1A/； = 1S-916H2(2)陽極收N噪聲電it和負仮上的噪聲胞床散料噪盧電減/na = j2qMl“bf. = 72 x 1-6022 x lO"1 x 0333 x 100 x 2.S x 2S = 2582 x 10*g A = 2583 x IO"2 pA 式屮放大ttftM =

48、 SjSK = 10/30 = 0333 M. /A = /L = WO pA.噪聲堆矮閔子7取25熾噪盧電潦/nT «X 1O"10 « 1.29/23/10 x IO-10 « Z040 x IO"12 A - 2.040 x IO*6 pA總綏蟲電JI2.S83 x IO*2 pA負鐵電R1卜的噪爐電斥(3)岱縹比Un = /Nff = 2.634 x IO'1 x 0.1 = 2.583 x W1 V(SNR)a IJ& 100/(2383 x ICT") 371 x IO110 (P109T6)簡述前豐放大8

49、»噪盧集數(shù)達到最小位的條件.答，前宜放大卸噪爐糸數(shù)_4kTfft 丘=0 o R© = R. = ¥故龍貝放大達列最小值的條件是激電RI好J放大S4電斥與映聲電滾的比值時.W第五章1直接檢測系統(tǒng)的基本原理是什么？為什么說直接檢測又稱為包絡(luò)檢測？is -aA2 +aA1d（t所謂光電直接檢測是將待測光信號直接入射到光檢測器光敏面上，光檢測器響應于光輻射強度（幅度）而輸出相應的電流或電壓信號。光檢測器輸出的電流為：式中：第一項為直流項。 若光檢測器輸出端有隔直流電容，則輸出光電流只包含第二項，這 就是包絡(luò)檢測的意思。2:對直接檢測系統(tǒng)來說，如何提高輸入信噪比？答：對于

50、光電檢測系統(tǒng)來說，其噪聲主要有三類：（1）光子噪聲包括：A.信號輻射產(chǎn)生的噪聲；B.背景輻射產(chǎn)生的噪聲。（2）探測器噪聲包括：熱噪聲；散粒噪聲；產(chǎn)生一復合噪聲； 1/f噪聲；溫度噪聲。（3）信號放大及處理電路噪聲 在實際的光電探測器中，由于光電轉(zhuǎn)換機理不同，各種噪聲的作用大小亦各不相同。 若綜合上述各種噪聲源， 其功率譜分布可用 下圖表示。由圖可見：在頻率很低時，1/f噪聲起主導作用；當頻率達到中間范圍頻率時，產(chǎn)生復合噪聲比較顯著；當頻率較高，甚至于截至頻率時，只有白噪聲占主導地位，其 它噪聲影響很小。 很明顯，探測器應當工作在1/f噪聲小、產(chǎn)生-復合噪聲為主要噪聲的頻段 上。因此，對于直接探

51、測系統(tǒng)，提高輸入信噪比的措施有：（1）利用信號調(diào)制及選頻技術(shù)可抑制噪聲的引入 白噪聲的大小與電路的頻帶寬度成正比，因此放大器應采用帶寬盡可能 窄的選頻放大器或鎖相放大器。（2）將器件制冷，減小熱發(fā)射，降低產(chǎn)生 -復合噪聲。 采用半導體制冷、杜瓦瓶液態(tài)氣體制冷或?qū)Ｓ弥评錂C制冷。（3）采用最佳條件下的偏置電路，使信噪比（S/N）最大3:什么是直接檢測系統(tǒng)的量子極限？說明其物理意義。（SNR）p =-答：當入射信號光波所引起的散粒噪聲為主要噪聲，其他噪聲可忽略時，此時信噪比為：該式為直接檢測理論上的極限信噪比。也稱為直接檢測系統(tǒng)的量子極限。量子極限檢測為檢測的理想狀態(tài)。4:試根據(jù)信噪比分析具有內(nèi)增益

52、光電檢測器的直接測量系統(tǒng)為什么存在一個最佳倍增系數(shù)。（參考） 答：當光檢測器存在內(nèi)增益（如：光電倍增管）時當很大時，熱噪聲可忽略。若光電倍增管加致冷、屏蔽等措施以減小暗電流和背景噪聲,則可達到散粒噪聲極限。在直接檢測中，光電倍增管、雪崩管的檢測能力高于光電導器件，采用有內(nèi)增益的檢測器是直接檢測系統(tǒng)可能趨近檢測極限的唯一途徑。5:對于點檢測光電系統(tǒng)，怎樣提高系統(tǒng)的作用距離？3.方法的基木底理是什么？對T點探測光電系疑，址樣提髙泉統(tǒng)的作用1E離T直按探灣足將特檢測的）t忙號ft接入射到比操劇曙的光敏面匕有光採科器將光強 忙號胃接轉(zhuǎn)化為相應的皚流或電斥、根鋸不阿系統(tǒng)的耍求.出經(jīng)后續(xù)電賂處隣（如放大*

53、池 波或希種依號變換電路），攝揣獲得育用的怕號.提旺點探測光電嘉統(tǒng)的作用沖孫，町以從以下兒個方面考也：接陸發(fā)射系址的單位立休 角的誹肘幼率+把光源發(fā)射光謂址選任大宙口范用內(nèi)，探測含作口標也蜻構(gòu)尺寸允許的 情況下*增大光律瞑統(tǒng)的口徑錚1 :試從工作原理和系統(tǒng)性能兩個方面比較直接檢測系統(tǒng)和光外差檢測系統(tǒng)的特點。答:工作原理上：直接探測系統(tǒng)是將攜帶有待測量的光信號直接入射到探測器光敏面上，光探測器響應的是光輻射強度而輸出相應的電流和電壓；光外差檢測是利用兩束頻率不同的相干光在滿足波前匹配條件下， 在光電探測器上進行光學混頻， 探測器輸出的信號是兩 光波頻差的拍頻信號，該信號包含有調(diào)制信號的振幅、頻率

54、和相位特征。系統(tǒng)性能上：直接探測系統(tǒng)檢測方法簡單，易于實現(xiàn)，可靠性高，但是不能改善輸入信噪比，不適宜檢測微弱信號；光外差檢測系統(tǒng)復雜，對光外差兩輸入信號有嚴格的空間條件和頻率條件，但檢測距離遠，檢測精度高，靈敏度高，是天然檢測微弱信號的方法。2:有一光子探測器運用于相干探測。假設(shè)入射到光混頻器上的本振光功率PL=10mW，光混頻器的量子效率 n =0.5，入射的信號光波長 入=1卩m，負載電阻RL=50 Q，試求該光外 差探測系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換增益PIF/PS=?2.有以光子採測器環(huán)用與想于揮測愎設(shè)入射到先腕專上的本撮光功率gOfnW. 光顧的裁子效率怦乩 入射的&號展長張lpm”負載電陽曙如

55、.試求謨光外插 探測系統(tǒng)的找挾增益“E6.63 *10*-£3:試述實現(xiàn)外差檢測必須滿足的條件。答：1）要求參于混頻的信號光和本振光應是理想相干的單頻單模光，要有穩(wěn)定的振蕩頻 率和相位。2）在光混頻器上信號光與本振光要求偏振方向一致。3）信號光與本振光要求空間波前匹配，即要求空間調(diào)準（準直、共軸），波面吻合垂直入射于光混頻表面。二光束入射角偏斜0應滿足關(guān)系0 V入0/L,其中入0是本振光波長，L是光電探測器光敏面尺寸。 4:求光零差相干檢測在輸出負載RI端的峰值信號功率5.求光零基想干探測在輸出負栽缶端的堆值怕號功率,光零墾相干探濃懈時屮頻電圧為圳尸卩屯如lift時功率 PF=V|F

56、3/RL=f3AsW=4(eri/hv)3PLPsRL其小 九Ps分別為木撮光利怕號光的功率5試述激光干涉測長的基本原理。答：如圖所示是雙縱模雙頻激光干涉儀的原理示意圖。由快度為206nm: ff全內(nèi)E He-Ne 光管發(fā)出一對互相垂図的雙縱模統(tǒng)偏振光.模間隔 為Ar=C . 2«£ （武中曠為尤連，£為詣振腔長樸為空氣折射率.其值釣-SMHz）經(jīng)布 借特窗取岀穩(wěn)瓠信號.進行熱穩(wěn)頻其余光束再經(jīng)析光彊反射及這射.反射的一對正交線偏 撮光作為播考信號，經(jīng)遴儷、假振片產(chǎn)生扭頻信號*為光唱接收器接收.選射光經(jīng)光擴展器 準直擴東看，為偏振分北琥分尤.木平分射問測晝甬雄儷.垂直分鬣射向固定詹