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光电检测复习资料..简答题1、光电探测器常见的噪声有哪⼏类？分别简要说明。
（1）热噪声：由载流⼦热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声，热噪声功率与温度有关( 2)散粒噪声：随机起伏所形成的噪声(3)产⽣--复合噪声：载流⼦浓度起伏引起半导体电导率的起伏，在外加电压下，电导率的起伏是输出电流中带有产⽣--复合噪声(4)1/f噪声：这种噪声功率谱近似与频率成反⽐(5)温度噪声：是由于器件本⾝温度变化引起的噪声2、光电⼆极管与⼀般⼆极管相⽐有什么相同点和不同点？相同点：都是基于PN结的光伏效应⽽⼯作的不同点：（1）就制作衬底材料的掺杂浓度⽽⾔，⼀般⼆极管要⽐光电⼆极管浓度较⾼（2）光电⼆极管的电阻率⽐⼀般⼆极管要⾼（3）普通⼆极管在反向电压作⽤时处于截⽌状态，只能流过微弱的反向电流，光电⼆极管是在反向电压作⽤下⼯作的，（4）光电⼆极管在设计和制作时尽量使PN结的⾯积相对较⼤，以便接收⼊射光。
3、简述光电三极管的⼯作原理。
光电三极管的⼯作原理分为两个过程：⼀是光电转换；⼆是光电流放⼤。
就是将两个pn结组合起来使⽤。
以NPN型光电三极管为例，基极和集电极之间处于反偏状态，内建电场由集电极指向基极。
光照射p区，产⽣光⽣载流⼦对，电⼦漂移到集电极，空⽳留在基极，使基极与发射极之间电位升⾼，发射极便有⼤量电⼦经基极流向集电极，最后形成光电流。
光照越强，由此形成的光电流越4、简述声光相互作⽤中产⽣布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。
产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。
特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、什么是热释电效应？热释电器件为什么不能⼯作在直流状态？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。
第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。
（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。
（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。
（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。
光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。
2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。
电子与通信技术：光电检测技术考点巩固三1、填空题自由载流子型光电导指是（）的半导体材料正确答案：有很高迁移率2、问答题阳能属于那一类辐射？相当于多少K的黑体辐射？不同光谱比例如何？正确答案：太阳能属于热辐射源，相当于（江南博哥）5900K的黑体辐射紫外区（<0.38um），6.46%可见区（0.38~0.78um），46.25%红外区（>0.78um），47.29%3、问答题激光干涉侧长由哪几部分组成？正确答案：激光光源、干涉系统、光电显微镜、干涉信号处理部分。
4、单选下列像管的性能指标（）的值越高，像管的成像质量越好。
A.光电转换特性；B.等效背景照度；C.畸变；D.暗电流；正确答案：A5、填空题光波在声光晶体里传播，按照声波频率的（）以及声波和光波（）的不同，声光相互作用可分为（）和（）两种衍射类型。
正确答案：大小；作用长度；拉曼-纳斯；布拉格6、多选对于大气对可见光的散射，下列说法正确是（）A、当光波长远大于散射粒子尺度时，即产生瑞利散射。
B、当光波长相当于或小于散射粒子的尺度时，即产生米氏散射。
C、对于瑞利散射，蓝光比红光散射强烈。
D、对于瑞利散射，波长越长，散射越强。
正确答案：A, B, C7、填空题发光二极管是（）载流子在PN结区注入与复合而产生发光的半导体光源。
正确答案：少数8、名词解释直接检测系统（光强调制）正确答案：莫尔条纹测长仪、激光测距仪、激光准直、环境污染检测系统9、多选热效应相对较大的三个光和物体是（）。
A.紫光B.红光C.高温物体D.低温物体E.低频率的光正确答案：B, C, E10、问答题简述敏感器与传感器的区别？正确答案：敏感器是把被测量转换为可用非电量，传感器是把被测非电量转换为电量。
11、单选ICCD表示的是（）CCD。
A.增强型；B.时间延迟型；C.电子轰击模式；D.红外；正确答案：A12、名词解释平衡载流子浓度正确答案：处于热平衡状态的半导体，在一定温度下，载流子浓度一定。
光电检测技术摘要：光电检测技术是一种利用光电效应来检测和测量物体的技术。
本文将介绍光电检测技术的原理和应用领域，探讨光电检测技术的优势和局限，并展望其未来发展方向。
第一部分：光电检测技术的原理1.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光照射到特定材料表面时，产生光电子和电子的释放现象。
光电效应包括光电发射效应和光电吸收效应两种情况。
在光电检测技术中，一般利用光电发射效应来实现光电测量。
1.2 光电检测元件在光电检测技术中，常用的光电检测元件包括光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等。
这些元件能够将光信号转化为电信号，并进行相应的电路处理。
1.3 光电检测技术的基本原理光电检测技术利用光电效应的原理，将光信号转化为电信号，并通过电路处理和分析得到所需的测量结果。
光电检测技术可以实现对光强度、光功率、光频率等参数的测量。
第二部分：光电检测技术的应用领域2.1 工业自动化光电检测技术在工业自动化领域中有广泛的应用。
例如，光电传感器可以用于检测物体的位置、速度和形状等信息，从而实现对生产流程的控制和优化。
2.2 无损检测光电检测技术可以用于无损检测领域，例如对材料的缺陷、组织结构和磨损程度进行检测和分析，从而提高材料的品质和可靠性。
2.3 生物医学在生物医学领域中，光电检测技术可以用于血氧测量、生物分子测量、细胞成像等应用。
例如，光电子学显微镜可以观察和研究微观生物结构。
2.4 环境监测光电检测技术在环境监测领域中被广泛应用。
例如，光电二极管可以用于光强度的测量，从而监测光照强度对环境的影响。
第三部分：光电检测技术的优势和局限3.1 优势光电检测技术具有响应速度快、精度高、可靠性强等优点。
光电检测元件体积小，可放置在狭小的空间中，并能耐受高温和高压等恶劣环境。
3.2 局限光电检测技术在进行远距离测量和透明物体测量时存在一定的局限。
此外，光电检测技术的应用受到光照强度和环境噪声等因素的影响。
第四部分：光电检测技术的未来发展方向随着科技的不断进步，光电检测技术将会在以下几个方面得到进一步发展：4.1 小型化和集成化光电检测元件将趋向于小型化和集成化，以适应小型化和高性能化的设备和系统要求。
《光电检测技术》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.光电检测技术是基于哪种物理效应来实现非电量到电量的转换？（）A. 压电效应B. 光电效应C. 磁电效应D. 热电效应2.在光电检测系统中，光电传感器的主要作用是什么？（）A. 将光信号转换为电信号B. 将电信号转换为光信号C. 放大电信号D. 储存光信号3.下列哪种光电元件是利用外光电效应工作的？（）A. 光电二极管B. 光电三极管C. 光电池D. 光敏电阻4.光电检测系统中，为了提高信噪比，常采用哪种技术？（）A. 滤波B. 放大C. 调制与解调D. 编码与解码5.在光电耦合器中，光信号是如何传递的？（）A. 直接通过导线传递B. 通过空气传递C. 通过光导纤维传递D. 通过发光元件和受光元件之间的空间传递6.下列哪项不是光电检测技术的优点？（）A. 非接触式测量B. 高精度C. 易受环境干扰D. 响应速度快7.光电倍增管的主要特点是什么？（）A. 高灵敏度B. 低噪声C. 无需外部电源D. 体积小，重量轻8.在光电检测系统中，为了消除背景光的影响，可以采取哪种措施？（）A. 增加光源亮度B. 使用滤光片C. 提高检测器灵敏度D. 增大检测距离9.光电二极管在反向偏置时，其主要工作特性是什么？（）A. 电阻增大B. 电容减小C. 光电流与入射光强成正比D. 输出电压稳定10.下列哪种光电传感器适用于测量快速变化的光信号？（）A. 热释电传感器B. 光敏电阻C. 光电二极管D. 光电池二、填空题（每题2分，共20分）1.光电检测技术是______与______技术相结合的一种检测技术。
2.光电效应分为______、______和______三种类型。
3.在光电检测系统中，______是将光信号转换为电信号的关键元件。
4.光电倍增管的工作原理是基于______效应，具有极高的______。
5.为了提高光电检测系统的抗干扰能力，常采用______和______技术。
光电检测与技术知识点总结
光电检测是通过光电传感器将光信号转化为电信号进行检测和测量的技术。
1. 光电传感器的分类：
- 光电开关：通过光电传感器的发射器和接收器之间的光束被遮挡或被恢复来触发开关动作。
- 光电传感器：通过光电传感器接收到的光信号的变化来检测目标物体的位置、颜色、形状等信息。
- 光电编码器：通过光电传感器接收到的光信号的脉冲数来测量目标物体的位置、速度等。
2. 光电传感器的原理：
- 光电开关：通过发射器发出的光束被目标物体遮挡或恢复，经过接收器接收后产生电信号，通过比较电信号的强弱来触发开关动作。
- 光电传感器：通过接收器接收到的光信号的强度、频率、相位等来检测目标物体的位置、颜色、形状等信息。
- 光电编码器：通过接收器接收到的光信号的脉冲数来测量目标物体的位置、速度等。
3. 光电传感器的应用领域：
- 工业自动化：用于物体检测、测量、计数等。
- 机器人技术：用于机器人的位置感知、障碍物检测等。
- 电子设备：用于手机、相机等设备的亮度感应、手势识别等。
- 安防监控：用于人体检测、入侵报警等。
4. 光电传感器的特点：
- 非接触式检测：光电传感器不需要与目标物体直接接触，可以在一定距离上进行检测。
- 高精度：光电传感器可以实现微小物体的检测和测量。
- 快速响应：光电传感器的响应时间通常在毫秒级别，适用于高速检测。
- 高稳定性：光电传感器的输出信号稳定，不受环境干扰影响。
以上是光电检测与技术的一些基础知识点总结，希望对您有帮助。
光电检测技术复习
第一章
1、直接测量: 是对被测量进行测量时，对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的数值。
间接测量: 是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系式计算出被测量的数值。
2、传感器与敏感器的概念及区别
传感器：将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出敏感器：将被测非电量转换为可用非电量的器件或装置
3、光电系统的基本模型：光发射机——光学信道——光接收机 4 、光接收机分为功率检测接收机（直接检测接收机或非相干接收机）和外差接收机
5、光电传感器的分类: 直射型、反射型、辐射型
第二章
1、本证吸收: 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激
发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。
2、光电导效应: 某些物质吸收光子能量后产生本证吸收或杂质吸收，从而改变物质电导率的现象称光电导效应。
3、光电导增益：长度为L的光电导体在两端加上电压U后，由光照产生的光生载流子在电场作用下形成的外电流与光生载流子在内部形成的光电流之比。
器件的时间响应; tdr 载流子在两极间渡越时间。
,M,4 、光电导器件为什么做成蛇形：可以保证有较大的受光面积减小电极之间的距tdr 离，从而既可减小载流子的有效极间渡越时间，也有利于提高灵敏度。
5 、杂质光电导效应：指杂质半导体
中的施主或者受主吸收光子能量后电离，产生自由电子或空穴，从而增加材料电导率的现象。
6、光生伏特效应: 光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。
7、在p 区产生的电子如果离结区较近，会有较大的几率扩散到结区边界，并在电场作用下加速运动，穿过势垒到达N区，产生积累。
同样，N区产生的空穴也以同样的方式移动到P区，这样在P区积累了较多的正电荷，在N区积累了较多的
负电荷，使得在无光照时形成的势垒高度降低，相当于在PN结上加了一个正向电压。
8、光热效应: 某些物质在受到光照射后，由于温度变化而造成材料性质发生变化的现象。
9:响应度（或称灵敏度）: 是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。
光谱响应度：探测器在波长为入的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比（积分响应度: 检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度（响应
时间：响应时间T是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数。
频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应（热噪声：载流子无规则的热运动造成的噪声。
信噪比：信噪比是判定噪声大小的参数。
是负载电阻上信号功率与噪声功率之比
散粒噪声：或称散弹噪声，即穿越势垒的载流子的随机涨落（统计起伏）所造成的噪声。
第三章
1、光电池是利用光生伏特效应直接将光能转/ 换为电能的器件。
光电池的基本结构就是一个PN结
2、光敏电阻的结构：在绝缘材料装上梳形光电导体并封闭在金属或塑料外壳
内，再在两端连上电极。
3、光电池的伏安特性
J—T-p
()兀7。
光电池等效电路
光电池伏安特性曲线
IL为光电池等效电路中的恒流源Is为光电池等效二极管反向饱和电流Rd为光电池等效电路中串联电阻开路电压与入射光强成对数关系。
而短路电流与入射光强成线性关系。
4、硅光二极管在无光照条件下，若给PN结加上一个适当的反向电压，则反向电压加强了内建电场，使PN结空间电荷区拉宽，势垒增大，使流过PN结的电流（称反向饱和电流或暗电流）很小。
该反向饱和电流是由少数载流子的漂移运动形成的。
5、雪崩光电二极管：与光电倍增管相对应的半导体器件，具有十分高的响应
率、高的增益带宽乘积和极快的时问响应持性。
（灵敏度很高响应速度快噪声大） 6从结构上分，LED分为:表面发光二极管、侧面发光二极管、平面LED圆顶形
LED超发光LED
7、激光器一般由工作物质、谐振腔和泵浦源组成，特性：单色性、高亮度、方向性、相干性
8、激光光源按工作物质不同分为：气体激光器，固体激光器，半导体激光器, 染料激光器
9、受激辐射：当能量为h v 12的入射光子激励已处于激发态的原子后，原子因受激而跃回基态，并发射出频率、位相和方向都与入射光子相同的能量为h v 12的光子。
10、光电耦合器件是发光器件与光接收器件组合的一种器件，它是以光做媒质那输入端的电信号耦合到输出端，因此也称光耦合器
11、热释电器件的特点?具有较宽的频率响应，工作频率接近兆赫兹，远远超过其它热探测器的工作频率。
/? 热释电器件的探测率高;?热释电器件可以有大面积均匀的敏感面，而且工作时可以不外加接偏置电压
12、热释电器件在恒定辐射作用的情况下输出地信号电压为零。
只有在交变辐射的作用下才会有信号输出
13、各种光电器件按的性能比较
典型的光电器件在动态特性方面，即频率响应和事件响应，以光电倍增管和光电二极管（尤其是PIN 和雪崩管）为最好，光电特性方面（即线性），以光电倍增管、光电二极管、光电池为最好，在灵敏度方面，以光电倍增管、雪崩光电二极
管、光敏电阻和光电三极管最好，输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管与光电三极管，外加电压最低的是光电二极管、光电三极管，光电池不需要外加电源，暗电流光电倍增管与光电二极管最小，光电池不加电源时无暗电流，长期工作后，稳定性方面，光电二极管、光电池最好，其次是光电三极管，在光谱响应方面，光电倍增管和CdSe光敏电阻最宽。
热电器件和光子器件的区别：热电器件：响应波长无选择性，响应慢。
光子器件响14、
应波长有选择性，响应快。
第四章
1、转折电压U0:对应于曲线转折点M处的电压值。
初始电导GO:非线性区近似
直线的初始斜率。
结间漏电导G:线性区内各平行直线的平均斜率。
光电灵敏度S: 单位输入光功率所引起的光电流值。
计算负载电阻和偏置电压
为保证最大线性输出条件，负载线和①max与对应的伏安曲线的交点不能低于
，，U,UG,GU折点M 因此有：b0L00
——
JL」一
—厂-
0 ------------
5
当Ub已知时，可计算出负载电导GL或电阻
U,OG,GRL为:
OL,S① U,U,maxOb,G,,LGU1,S①()S ①GmaxbmaxG11,U,U(1,),00bR,,,L,G,GGG000,GS ,GmaxO
2、光辐射检测器重存在的内部噪声主要有：热噪声、散粒噪声、复合噪声、温度噪声、闪烁噪声（或1/f）：是由元器件中存在局部缺陷或有微量杂质所引起的, 在探测器、电阻、晶体管及电子管中均有这类噪声
第五章
1、等效噪声功率：探测器输出的信号功率与噪声功率之比为1时，入射到探测器上的信号功率就称为噪声等效功率或最小可探测功率。
2、脉冲测距仪的测距原理是：由激光器对被测目标发射一个光脉冲，然后接收目标反射回来的光脉冲，通过测量光脉冲往返所经过的时间来算出目标的距离光
8在空去中传播的速度c=3.0*10m/s。
设目标的距离为L。
光脉冲往返所走过的距离即为2L，若光脉冲往返所经过的时间为t，则t=2L/c.测距仪即按该式算出所测的距离
第六章
1、光外差检测的特性：光外差转换增益高、良好的滤波性能、信噪比损失小、最小可检测功率、灵敏度咼、具有良好的频率特性
2、稳频原理：发射波长增加，光通量亦增，输出电压增大，压电陶瓷使腔长缩短，发射频率
提高，波长减短；反之，则波长加长
3、在强光信号下，外差检测并没有多少好处，而在微弱光信号下，外差检测
78现出十分高的转换增益，转换增益可达10—10倍。
所以说，光外差检测具
天然的检测微弱信号的能力。
第七章
1、光纤传感器是通过被测量对光纤内传输光进行调制，是传输光的强度（振幅）、相位、频率或偏振等特性发生变化，再通过对被调制过的光信号进行检测, 从而得出相应被测量的传感器。
2、调制原理：普克尔效应（电光）：当压电晶体受光照射并在其正交的方向上加以高电压，晶体将呈现双折射现象
法拉第磁光效应（磁光）:平面偏振光通过带磁性的物体时，其偏振光面将发生偏转，这种现象称为法拉第磁光效应
光弹效应（力）: 某些非晶体在受到外力作用时会产生双折射现象，称这种应力双折射现象为光弹效应。
