光電子技術 本科期末考試試卷A卷

1、西南科技大學2013-2014-2學期光電子技術本科期末考試試卷（A卷）課程代碼163990190命題單位理學院：專業(yè)物理教研室一、單選題（每題2分，共20分）1、光電子技術主要研究（ ）。A. 光與物質中的電子相互作用及其能量相互轉換的一門技術 B. 光電子材料制備的一門技術C. 光信息轉換成電信息的一門技術 D. 介紹光電器件的原理、結構和性能參數(shù)的一門科學2、波長為0.78m的光子能量為（ ）。eV 3、光波在大氣中傳播時，氣體分子及氣溶膠的（ ）會引起光束能量的衰減。A. 折射和反射 B.吸收和散射 C. 彎曲和漂移 D. 湍流和閃爍4、將2012年諾貝爾物理學獎授予法國科學家沙吉哈羅

2、徹（Serge Haroche）與美國科學家大衛(wèi)溫蘭德（David J. Wineland）。大衛(wèi)維因蘭德是利用光或光子來捕捉、控制以及測量帶電原子或者離子，而沙吉哈羅徹通過發(fā)射原子穿過阱，控制并測量捕獲的（ ）。A. 光子或粒子 B.電子 C.載流子 D.聲子5、光纖是一種能夠傳輸光頻電磁波的介質波導，其結構上由（ ）組成。A. 纖芯、包層和護套 B.單模和多模 C. 塑料、晶體和硅 D.階躍和梯度光纖6、直接調制是把要傳遞的信息轉變?yōu)椋?）信號注入半導體光源，從而獲得調制光信號。A. 電流 B.電壓 C. 光脈沖 D.正弦波7、以下基于光電導效應制成的光電器件是（ ）。A.光敏電阻 B.光

3、電管 C.雪崩光敏二極管 D.光電池8、光電成像轉換過程需要研究（ ）。A. 能量、成像、噪聲和傳遞 B. 產生、存儲、轉移和檢測C. 調制、探測、成像和顯示 D. 共軛、放大、分辨和聚焦9、微光光電成像系統(tǒng)的工作條件就是環(huán)境照度低于（ ）lx。A. 0.1 B. 0.01 C. 0.001 D. 0.000110、PDP單元雖是脈沖放電，但在一個周期內它發(fā)光（ ）次，維持電壓脈沖寬度通常510s，幅度90V100V，工作頻率范圍30KHz50KHz，因此光脈沖重復頻率在數(shù)萬次以上，人眼不會感到閃爍。 A. 2 B.3 C. 4 D. 5二、判斷題（每題2分，共20分，對用“”、錯用“”表示）

4、11、光電子技術是電子技術與光子技術相結合而形成的一門新興綜合性的交叉學科。（ ）12、光照度的物理單位是勒克斯（lx）。（ ）13、KDP晶體沿Z（主）軸加電場時，由單軸晶變成了雙軸晶體。（ ）14、當光波通過磁性物質時，其傳播特性發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁光效應。（ ） 15、在電光調制器中作為線性調制的判據(jù)是外加調制信號電壓的相位差不能大于1rad。（ ）16、電光數(shù)字式掃描是由電光晶體和雙折射晶體組合而成。（ ）17、光電二極管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，并含有少量的鈉、鉀、氫等正離子，這些正離子在SiO2中是不能移動的，但它們的靜電感應卻可以使P-Si表面產生一個感應電子層。（

5、 ）18、為了探測遠距離的微弱目標，紅外光學系統(tǒng)的孔徑一般比較大，一般使用各類掃描器，如平面反射鏡、多面反射鏡、折射棱鏡及光楔等。（ ）19、MRTD是景物空間頻率的函數(shù)，是表征系統(tǒng)受信噪比限制的溫度分辨率的量度。（ ）20、向列型液晶由長徑比很大的棒狀分子組成，并保持與軸向平行排列，是顯示器主用材料。（ ） 三、填空題（每題1分，共10分）21、設一個功率100W的燈泡向各個方向輻射的能量是均勻的，則其輻射強度為 W/sr。22、常見的固體激光器有 （寫出兩種）。23、光在大霧中傳播時主要發(fā)生 散射。24、表征光纖的集光本領的物理量是光纖的 。25、光束調制按其調制的性質可分為 。26、要實

6、現(xiàn)脈沖編碼調制，必須進行三個過程： 、 和 。27、光束掃描根據(jù)其應用的目的來可以分為 和 兩種。28、PN結光伏探測器的兩種工作模式是 和 。29、CCD的基本功能為 和 。30、作為顯示技術應用的液晶都是 液晶。四、簡答題（每題10分，共30分）31、簡述光子的基本特性。32、聲光相互作用可以分為拉曼-納斯衍射和布喇格衍射兩種類型。簡述它們產生的條件和特征。33、簡述光束調制的基本原理。五、綜合計算題（共20分）34、一束波長為10.6微米的激光經過一塊長度為3cm的 450-z切割GaAs晶體，如果沿z方向上施加電壓為50V，求縱向運用時的相位延遲。（提示：GaAs的電光張量為： ，）西

7、南科技大學2013-2014-2學期光電子技術本科期末考試試卷（A卷）參考答案及評分細則課程代碼163990190命題單位理學院：專業(yè)物理教研室一、單選題（每小題2分，共20分）題號答案題號答案1A2B3B4A5A6A7A8A9A10A二、是非題（每小題2分，共20分）題號答案題號答案11121314151617181920三、填空題（每小題1分，共10分）題號答案題號答案21100/422 紅寶石激光器、釹激光器或鈦寶石激光器23米-德拜散射24數(shù)值孔徑25調幅、調頻、調相及強度調制26抽樣、量化和編碼27模擬式掃描和數(shù)字式掃描28光伏工作模式和光導工作模式29 電荷存儲和電荷轉移30 熱致

8、四、簡答題（每小題10分，共30分） 31、答：光是一種以光速運動的光子流，光子和其它基本粒子一樣，具有能量、動量和質量。它的粒子屬性（能量、動量、質量等）和波動屬性（頻率、波矢、偏振等）之間的關系滿足：（5分）（1）；（1分）（2），光子具有運動質量，但靜止質量為零；（1分）（3）；（1分）（4）、光子具有兩種可能的獨立偏振態(tài)，對應于光波場的兩個獨立偏振方向；（1分）（5）、光子具有自旋，并且自旋量子數(shù)為整數(shù)，是玻色子。（1分）32、答：產生拉曼-納斯衍射的條件：當超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光互作用長度L較短時，在光波通過介質的時間內，折射率的變化可以忽略不計，則聲光介質可近似

9、看作為相對靜止的“平面相位柵”。 （3分）由出射波陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方向對稱分布的多級衍射光，這就是拉曼-納斯衍射的特點。（3分）產生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射，介質具有“體光柵”的性質。（2分）衍射光各高級次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0級和+1級（或-1級）衍射光，這是布喇格衍射的特點。（2分） 33、答：（1）、以激光為載體，將信息加載到激光的過程，稱為調制或光束調制。（2分）（2）、光束具有振幅、頻率、相位、強度和偏振等參量，可以應用某些物理的方法，使其參量之一按照調制信號的規(guī)律變化，實現(xiàn)光束的調制，

10、所以光束的調制可以分為調幅、調相、調頻和強度調制等。（3分）（3）、實現(xiàn)激光光束調制的方法根據(jù)調制器與激光器的關系，可以分為內調制和外調制兩種。（2分）（4）、具體的激光光束的調制方法，常見的有光電調制、聲光調制、磁光調制、直接調制等。（3分）五、綜合計算題（共20分）34、解：GaAs晶體為各向同性晶體，其電光張量為：z軸加電場時，（2分）。晶體折射率橢球方程為： （3分）經坐標變換，坐標軸繞z軸旋轉45度后得新坐標軸，方程變?yōu)椋?（4分）可求出三個感應主軸x、y、z（仍在z方向上）上的主折射率變成： （4分）縱向應用時，兩個正交的偏振分量將產生位相差： （4分）縱向運用時的相位延遲： (3

11、分)西南科技大學2013-2014-2學期光電子技術本科期末考試試卷（B卷）課程代碼163990190命題單位理學院：專業(yè)物理教研室一、單選題（共20分，2分/題）1、光電子技術與（ ）技術成為21世紀信息技術的核心和基礎。A.微電子 B.計算機 C.光通信 D.材料2、光譜光視效率V(505nm)=0.40730，波長為505nm、1mW的輻射光，其光通量為（ ）。A.683lm B.0.683lm C.278.2 lm D.0.2782 lm3、光在大氣中傳播時，出現(xiàn)分子的吸收特性強烈的依賴于（ ）。A.分子的極性 B. 光波的頻率 C.分子的密度 D.分子的大小。4、將2010年諾貝爾物

12、理學獎授予荷蘭籍物理學家海姆和擁有英國與俄羅斯雙重國籍的物理學家諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。其中石墨烯可以用于制造（ ）。A.光纖面板 B.CCD存貯器 C.電光晶體 D. 光子傳感器5、要實現(xiàn)脈沖編碼調制，必須進行三個過程，就是（ ）。A.編碼抽樣量化 B. 編碼量化抽樣 C. 抽樣編碼量化 D. 抽樣量化編碼6、下列有關量子效率的描述，其中正確說法的是（ ）。A.量子效率就是探測器吸收的光子數(shù)與激發(fā)的電子數(shù)之比B.量子效率只是探測器的宏觀量的描述。 C.量子效率與靈敏度成反比而正比于波長 D.如果探測器吸收一個光子而產生一個電子，其量子效率為100%7、光敏電阻的（

13、）越大，說明該光敏電阻靈敏度越高、性能越好。 A.亮電阻 B.暗電阻 C.光電流 D.亮電流8、CCD是以 （ ）作為信號。A.聲子 B.離子 C. 光子 D. 電荷9、CRT中的電子槍主要功能是（ ）。A.電信號轉換成光信號 B.光信號轉換成電信號C.光信號先轉換成電信號，再轉換成光圖像 D.電子束的發(fā)射、調制、加速、聚集10、關于液晶的分類，下列說法正確的是( )。 A.向列相液晶中分子分層排列，逐層疊合，相鄰兩層間分子長軸逐層有微小的轉角 B.向列相液晶分子呈棒狀，并分層排列，液晶材料富于流動性，黏度較小 C.膽甾相液晶分子呈棒狀，分子長軸互相平行，不分層，液晶材料富于流動性，黏度較小

14、D.膽甾相液晶中分子分層排列，逐層疊合；相鄰兩層間分子長軸逐層有微小的轉角二、判斷題（共20分，2分/題）11、世界上第一臺激光器是氦氖激光器。（ ）12、當光通量離開一個表面時，一般采用輻射亮度來描述。（ ）13、激光的大氣湍流效應，本質是大氣吸收和散射的效應。（ ）14、在聲光介質中平面波的波陣面變成一個折皺曲面，其主要原因是超聲波頻率太高導致的。（ ） 15、在磁光調制器的磁性膜表面上鍍成一條金屬蛇形線路，其主要目的是增加電場強度。（ ）16、機械掃描技術利用反射鏡或棱鏡等光學元件，采用平移實現(xiàn)光束掃描。（ ）17、通量閾是探測器所能探測的最大光信號功率。（ ）18、PIN管是在P型和N

15、型半導體之間夾著一層（相對）很厚的摻雜半導體。（ ）19、紅外成像光學系統(tǒng)在各種紅外光傳輸情況下均滿足物像共軛關系。（ ）20、注入電致發(fā)光顯示在半導體PN結上加反偏壓產生少數(shù)載流子注入，與多數(shù)載流子復合發(fā)光。（ ） 三、填空題（共10分，1分/題）21、光是一種以光速運動的光子流，具有能量、動量和質量；其靜止質量為 。22、設100W燈泡向各個方向輻射的能量是均勻的，則其在2m遠處形成的輻射照度為 W/m2。23、光在潔凈的大氣中傳播時主要發(fā)生 散射。24、橫向電光調制的半波電壓是縱向電光調制半波電壓的 倍。25、實驗證明:聲光調制器的聲束和光束的發(fā)散角比為 ，其調制效果最佳。26、光電探測

16、器對入射功率 響應。27、CCD按結構可分為 和 。28、紅外成像系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為各分系統(tǒng)傳遞函數(shù)的 。29、PDP中氣體放電處于 區(qū)。30、熱致液晶可以分為： 、 和 。四、簡答題（共30分，10分/題）31、利用縱向電光效應和橫向電光效應均可實現(xiàn)電光強度調制，縱向電光調制和橫向電光調制各有什么優(yōu)缺點？32、何為直接調制？簡述用LD和LED進行直接調制的特點及應用。33、簡述光子效應和光熱效應。五、綜合計算題（共20分） 34、光在向列液晶中傳播且，試分析當位相差為0，和時，輸出光的偏振狀態(tài)。西南科技大學2013-2014-2學期光電子技術本科期末考試試卷（B卷）參考答案及評分細則課程代碼

17、163990190命題單位理學院：專業(yè)物理教研室一、 選擇題（每小題2分，共20分）題號答案題號答案1A2D3B4D5D6D7C 8D9D10D二、 是非題（每小題2分，共20分） 題號答案題號答案11121314151617181920三、填空題（每小題1分，共10分）題號答案題號答案21022100/1623 瑞利 24l/d251.526光電流27線陣CCD和面陣CCD28乘積29 正常輝光放電30近晶相、向列相和膽甾相四、簡答題（每小題10分，共30分）31、答：縱向電光調制器具有結構簡單、工作穩(wěn)定、不存在自然雙折射的影響等優(yōu)點。（1分）其缺點是半波電壓太高，在調制頻率較高時，功率損耗

18、比較大。（1分）橫向效應運用時，存在自然雙折射產生的固有相位延遲，它們和外加電場無關。（2分）在沒有外加電場時，入射光的兩個偏振分量通過晶后其偏振面已轉過了一個角度，這對光調制器等應用不利，應設法消除。 （2分） 橫向效應運用時，總的相位延遲不僅與所加電壓成正比，而且與晶體的長寬 比(L/d)有關。（2分）而縱向應用時相位差只和V=EzL有關。因此，增大L或減小d就可大大降低半波電壓，但必須采用兩塊晶體，結構復雜，而且其尺寸加工要求高，對環(huán)境溫度敏感。（2分）32、答：（1）、直接調制是指：把要傳遞的信息轉變?yōu)殡娏餍盘栕⑷氚雽w光源,從而直接獲得調制光信號；（2分）（2）、LD的輸出特性中存在閾值It，而LED不存在；（2分）（3）、LD缺點：半導體激光器處于連續(xù)調制工作狀態(tài)時，無論有無調制信號，由于有直流偏置，所以功耗較大，甚至引起溫升，會影響或破壞器件的正常工作。優(yōu)點：調制速度快，常用于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中。（3分）（4）優(yōu)點：線性好、偏置電流?。ü男。?；缺點：調制速率低(小于100Mb/s)。常用于