光电测试考试资料整理

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。

26、 外差检测：a、外差检测增益高，b、微弱光线下，外差检测表现出十分高的转换 增益，c、光外差检测方式具有天然检测微弱信号的能力。 27、 外差检测输出电流包含有信号光的振幅、 频率和相位的全部信息， 这是直接检测所 做不到的。 28、 信噪比用来衡量其质量的好坏，其灵敏度的高低与此密切相关。 29、 直接检测方法不能改善输入信噪比。 30、 对应检测电路的不同工作状态，频率特性可有不同的简化形式。 31、 在保证所需检测灵敏度的前提下获得最好的线性不失真和频率不失真是光电检测 电路设计的两个基本要求。 32、 检测电路频率特性的设计包括：a、确定信号的频谱分布，b、确定多级光电检测 电路的允许通频带宽和上限截止频率，c、确定单级检测电路的阻容参数。 33、 光敏电阻与其他半导体光电器件相比，有以下特点：a、光谱响应范围宽，b、工 作电流大，可达数毫安，c、所测的光电强度范围宽，即可测弱光也能侧强光。d、灵敏 度高，e、无选择极性之分，使用方便。 34、 硅光电二极管与硅光电池相比，前者掺杂浓度低。 35、 光生伏特效应是指光照射在半导体 PN 结或金属和半导体的接触面上时，会在 PN 结或金属半导体接触面上产生光生电动势的现象，属于内光电效应。 36、 光电检测电路设计的原则： 保证光电器件和后续电路的最佳工作状态， 基本要求： a、灵敏的光电转换能力，b、快速的动态响应能力，c、最佳的信号检测能力，d、长期 工作的稳定性和可靠性。 37、 条形码识别：a、要求建立一个光学系统，b、要求一个接受系统能够采集到光点 运动时打在条形码条符上反射回来的反射光，c、要求一个电子电路将接受到的光信号 不失真的转换成电脉冲。 38、 L=（1） （2） （ 3） （4）第一个括号是目标辐射特性及大气透过率对作用距离的影响， 第二和第三个括号是表示光学系统及检测器特性对作用距离的影响，第四个括号是信息 处理系统对作用距离的影响。 39、 φ=Ad/f²，增大视场角φ时，可增ห้องสมุดไป่ตู้检测器面积或减小光学系统的焦距，这两个方 面对检测系统的影响都是不利的：a、增加检测器的面积意味着增大系统的噪声，b、减 小焦距使系统的相对孔径加大，这也是不允许的，另一方面视场角增大后引入系统的背 景辐射也增加，使系统灵敏度下降。 40、 硅光电池的负载特性：a、光电流在弱光下与光照度呈线性关系，b、光照增加到 一定条件时光电流趋于饱和，c、负载大的时候更易出现 饱和，要获得较大的线性度负载不能太大。

《光电检测期末复习题》（精品文档）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。

《光电检测》复习精华第一章 光辐射物理基础1、基本光辐射度量单位：J （辐射能）、W （辐射功率）基本光度量单位：lm （光通量）、cd （发光强度）、lx （光照度）2、朗伯余弦定律：辐射源单位面积向某方向单位立体角发射（或反射）的辐射功率，与该方向及表面法线的余弦成正比。

3、基尔霍夫定律：在任一给定温度的热平衡条件下，任何物体的辐出度与其吸收比的比值等于辐射源在它上面的辐照度，该比值与物体的温度和物体被照射的辐射波长有关，与物体本身的性质无关，是物体波长和温度的普适函数。

4、斯忒蕃-玻尔兹曼定律：M b =σT 4.维恩位移定律：λm T=b=2897.8μm ·K5、腔形黑体源一般有三种基本腔形：锥形腔、柱形腔和球形腔。

6、探测目标或识别对象的辐射称为目标辐射，探测目标或识别对象以外的辐射称为背景辐射。

7、受激辐射过程：处于高能态的原子由于受外界光子激发向低能态跃迁而发射光子的过程，称为受激辐射过程。

8、【简答】激光形成过程：①受激吸收；②形成粒子数反转；③受激辐射；④光学谐振腔对受激光辐射的加强作用。

9、激光辐射的四个特点：高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性。

10、按激光工作物质分：有固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。

11、光辐射在媒质内传输中，会因插入媒质的表面辐射、内部吸收和散射等过程而衰减。

12、【简答】空间滤波的原理：P40。

13、调制盘按照扫描方式分类，可分为旋转式、圆锥扫描式和圆周平移式三类。

14、【计算】P5215、【简答】吸收比和吸收系数定义有什么差别？P52（P23）。

吸收比：被媒质内部吸收的功率与入射辐射功率的比值。

吸收系数：媒质吸收引起辐射功率减少的相对值dP/P ，与辐射在媒质内传播的距离成正比，即x PP d d α=−，在这里α称为材料的吸收系数。

第二章 光辐射探测器1、依光辐射与物质相互作用原理的不同可把光辐射探测器分为光子探测器和热探测器两大类。

光电测试考试资料整理第一章：1.试述光电成像技术对视见光谱域的延伸以及所受到的限制。

答:[1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题[2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。

对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。

因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。

目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。

除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。

通常把这个短波限确定在X射线(Roentgen射线)与y射线(Gamma射线)波段。

这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。

2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用？光电成像技术突破了人眼的哪些限制？答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节(4)可以将超快速现象存储下来3.光电成像器件可分为哪两大类？各有什么特点？答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。

器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像.4.什么是变像管？什么是像增强器？试比较二者的异同。

答：[1]变像管：接收非可见辐射图像，如红外变像管等，特点是入射图像和出射图像的光谱不同。

1、光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应@噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。

（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。

内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。

内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。

光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。

5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。

）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。

（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。

（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。

）12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。

《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。

《光电检测技术-题库》(1)《光电检测》题库一、填空题1.光电效应分为内光电效应和外光电效应，其中内光电效应包括和。

2.对于光电器件而言，最重要的参数是、和。

3.光电检测系统主要由光电器件、和等部分组成。

4.为了取得很好的温度特性，光敏二极管应在较负载下使用。

5.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。

6.光电三极管的工作过程分为和。

7.激光产生的基本条件是受激辐射、和。

8.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。

D的基本功能是和。

=1.2eV，则该半导体材料的本征吸收长波限10.已知本征硅材料的禁带宽度Eg为。

11. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。

12.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。

价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。

13.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。

14.载流子的运动有两种型式，和。

15. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。

16. 光电检测电路一般情况下由、、组成。

17. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。

18.导带和价带中的电子的导电情况是有区别的，导带愈多，其导电能力愈强；而价带的愈多，即愈少，其导电能力愈强。

19.半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。

20. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。

24.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。

22.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。

23.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。

25.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。

26.使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换有两个优点，分别是和。

27、电荷耦合器件（CCD）的基本功能是和。

《光电检测技术-题库》(1)《光电检测》题库一、填空题1.光电效应分为内光电效应和外光电效应，其中内光电效应包括和。

2.对于光电器件而言，最重要的参数是、和。

3.光电检测系统主要由光电器件、和等部分组成。

4.为了取得很好的温度特性，光敏二极管应在较负载下使用。

5.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。

6.光电三极管的工作过程分为和。

7.激光产生的基本条件是受激辐射、和。

8.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。

D的基本功能是和。

=1.2eV，则该半导体材料的本征吸收长波限10.已知本征硅材料的禁带宽度Eg为。

11. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。

12.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高的是填满的能带，称为价带。

价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。

13.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。

14.载流子的运动有两种型式，和。

15. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。

16. 光电检测电路一般情况下由、、组成。

17. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。

18.导带和价带中的电子的导电情况是有区别的，导带愈多，其导电能力愈强；而价带的愈多，即愈少，其导电能力愈强。

19.半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。

20. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。

24.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。

22.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。

23.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。

25.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。

26.使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换有两个优点，分别是和。

27、电荷耦合器件（CCD）的基本功能是和。

简答题——光电检测技术期末整理1雪崩光电⼆极管的⼯作原理（当光敏⼆极管的PN结上加相当⼤的反向偏压（100~200V）时，在结区产⽣⼀个很强的电场，使进⼊场区的光⽣载流⼦获得⾜够的能量，在与原⼦碰撞时可使原⼦电离，⽽产⽣新的电⼦—空⽳对。

只要电场⾜够强，此过程就将继续下去，使PN结内电流急剧增加，达到载流⼦的雪崩倍增，这种现象称为雪崩倍增效应。

）2、光⽣伏特效应与光电导效应的区别和联系？（共性：同属于内光电效应。

区别：光⽣伏特效应是少数载流⼦导电的光电效应，⽽光电导效应是多数载流⼦导电的光电效应。

）什么是敏感器？敏感器与传感器的区别和联系？（将被测⾮电量转换为可⽤⾮电量的器件。

共性：对被测⾮电量进⾏转换。

区别：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）发光⼆极管的⼯作原理。

（在PN结附近，N型材料中的多数载流⼦是电⼦，P型材料中的多数载流⼦是空⽳，PN结上未加电压时构成⼀定的势垒，当加上正向偏压时，在外电场作⽤下，P区的空⽳和N区的电⼦就向对⽅扩散运动，构成少数载流⼦的注⼊，从⽽在PN结附近产⽣导带电⼦和价带空⽳的复合。

⼀个电⼦和⼀个空⽳对每⼀次复合，将释放出与材料性质有关的⼀定复合能量，这个能量会以热能、光能、或部分热能和部分光能的形式辐射出来。

说明光⼦器件与热电器件的特点。

PIN型的光电⼆极管的结构、⼯作原理及特点（它的结构分三层，即P型半导体和N型半导体之间夹着较厚的本征半导体I层，它是⽤⾼阻N型硅⽚做I层，然后把它的两⾯抛光，再在两⾯分别作N+和P+杂质扩散，在两⾯制成欧姆接触⽽得到PIN光电⼆极管。

原理：层很厚，对光的吸收系数很⼩，⼊射光很容易进⼊材料内部被充分吸收⽽产⽣⼤量的电⼦-空⽳对，因⽽⼤幅度提供了光电转换效率，从⽽使灵敏度得以很⾼。

两侧P 层和N层很薄，吸收⼊射光的⽐例很⼩，I层⼏乎占据整个耗尽层，因⽽光⽣电流中漂移分量占⽀配地位，从⽽⼤⼤提⾼了响应速度。

题型填充题15名词解释20简答题50分析题151.望远镜，显微镜，投影系统的原理及元器件作用显微光学系统组成--- 物镜、目镜、照明系统现代光学系统--- 摄像器件（如CCD等）获取物镜所成的像（光敏面放在物镜的像平面上）--- 省略目镜望远光学系统物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合--- 入射的平行光束仍保持平行出射投影光学系统光路原理2.产生激光的必要条件有哪些，并说明激光束的特性。

产生激光的必要条件:实现粒子数反转.激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性3.光谱光视效率，亮度守恒定律，空气湍流效应光谱的光视效率：人眼对各种波长光的相对灵敏度亮度守恒定律：光在同一介质中传播时，若传输过程中无能量损失，则光能传输的任意表面亮度相等，及亮度守恒。

空气湍流效应：通常认为大气是一种均匀混合的单一气态流体，七运动形式分为层流和湍流。

湍流是一种无规则的漩涡流动，质点运动轨迹十分复杂，空间每一点运动速度呈随机变化。

这种湍流状态使光辐射在传播过程中随机的改变其光波参量，出现在光束截面内的光强闪烁，光束弯曲和漂移，光束弥散畸变以及相干性退化等现象，这些统称为大气湍流效应。

4.解释发光二极管的发光机理，其主要特点是什么发光机理：由于高能电子与空穴复合将释放出一定的能量，即场致激发使载流子由低能级跃迁到高能级，而高能级的电子不稳定，总要回到稳定的低能级，这样当电子从高能级回到低能极时放出光子，及半导体发光。

主要特点：（1）其发光亮度与正向电流之间的（2）响应速度极快（3）正向电压很低，容易与集成电路匹配使用，耗电少。

（4）体积小，重量轻，抗冲击，耐振动，寿命长，单色性好(5)缺陷：发光效率低5. 说明自发辐射，自发吸收，受激辐射之间的不同光的吸收是指原子在光照的下，会吸收光子的能量由低能态跃迁到高能态的现象。

粒子自发地从高能级跃迁到低能级,同时发出一个光子,这一过程叫做自发辐射.若处在高能级的粒子,在一个能量等于两能级之差(E2-E1)的光子作用下,从高能级跃迁到低能级并发射一个光子,这一过程称为受激辐射.与自发辐射不同,辐射一定要在外来光作用下发生并发射一个与外来光子完全相同的光子.受激辐射光是相干光.受激辐射光加上原来的外来光,使光在传播方向上光强得到放大.6.光电器件的性能参数主要有哪些？并做简要说明参数：1 光电器件的探测灵敏度 2，响应时间和频率相应，（3）噪声等效功率4，探测度D与比探测度D* 5，量子效率见书437.解释噪声等效功率和探测度的含义，并说明二者之间的关联。

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=A������ ������������ ， 光电倍增管的放大倍数和阳极输出电流随所加电压的 kN 次压电源的电压变化非常敏感，如漂移.纹波，温度及输 入和负载变化，一般情况下，倍增级数 n=9~12，因此电压的稳定度应比测量精度高一个数
量级。 1. 像管的主要功能是把不可见辐射图像或微弱光图像通过光电阴极和电子光学系统转换 成可见光图像，可分为变像管和像增强器 2. 像管的组成： ① 光电阴极：能把一些辐射图像或亮度低的图像转换成电子图像 ② 电子光学系统：对电子施加很强电场，使电子获得能量，因而能将光电阴极发出的电子 束加速并聚焦成像在荧光屏上， 从而实现图像亮度的增强， 使荧光屏发射出强得多的光 能。 ③ 荧光屏：在高速电子的轰击下将电子图像转换成可见光图像 1． 电磁脉冲（太赫兹波）频率是 0.1~10THz 波长是 30um~3mm 2． 光纤的传输特性参数：传输损耗、色散、容量、抗拉强度、集光本领 3． 光纤由纤芯、包层及外套组成 4． 红外探测器是将红外辐射能转换城电能的一种光敏器件。可分为热探测器和光子探测器 5． SSPD 线阵的三个组成部分为：N 位完全相同的的光电二极管阵列、N 个多路开关、N 位 数字移位寄存器 6． CCD 的三个组成部分是：信号输入部分、电荷转移部分和信号输出部分 7． 固体成像器件分为：电荷耦合器件（CCD）和自扫描光电二极管阵列（SSPD） 8． 像管包括変像管和像增强器，二者都具有光谱变换、图像增强和成像的功能 二者区别： 変像管是一种把各种不可见辐射图像转换成可见光图像的真空光电成像器件; 像增强器是能把微弱的辐射图像增强到人眼可直接观察到的真空光电成像器件 9. 光电倍增管 PMT 是在光电管的基础上研制出来的一种真空光电器件，结构上增加了电子 光学系统和电子倍增级，因此极大提高了检测灵敏度。 光电倍增管主要由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极 5 部分 10. 微通道板（MCP）光电倍增管尺寸小电子度越时间短，阳极电流的上升时间几乎降低了 一个数量级影响更窄的脉冲或更高频率的辐射。 11. 光敏电阻是用光电导体制成的光电器件。他是在一块均匀光电导体两端加电极，贴在硬 质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的 金属或塑料外壳内而成。分为本征型光敏电阻和掺杂型光敏电阻 13. 雪崩光电二极管的特征为：灵敏度高、响应速度快、噪声等效功率很小、反偏电压高 14. 吸收比等于 1、能发射所有波长的辐射源叫绝对黑体 16. 黑体辐射定律为：基尔霍夫定律、普朗克辐射定律、斯忒藩—玻尔兹曼定律、维恩位移 定律 17. 光电检测系统包括辐射源、信息载体、光电探测器及信息处理装置 18.热探测器分类： ① 热敏电阻型探测器 ② 热电偶型红外探测器 ③ 热释电型红外探测器 ④ 高莱气动型探测器 19.光子探测器分类： ① 外光电探测器（PE 器件） ② 光电导探测器（PC 器件） ③ 光生伏特探测器（PU 器件） ④ 光磁电探测器（PEM 器件）

PPT中简答题汇总1. 价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。

施主能级和受主能级的定义及符号。

答：价带：原子中最外层电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带；E V(valence)导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；E C(conduction)禁带：导带与价带之间的能量间隔称为禁带。

Eg(gap) 施主能级：易释放电子的原子称为施主，施主束缚电子的能量状态。

E D(donor)受主能级：容易获取电子的原子称为受主，受主获取电子的能量状态。

E A( acceptor )2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产生的条件及其定义。

半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。

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。

产生本征吸收的条件：入射光子的能量( h V要大于等于材料的禁带宽度E g3. 扩散长度的定义。

扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。

多子和少子在扩散和漂移中的作用。

扩散长度：表示非平衡载流子复合前在半导体中扩散的平均深度。

扩散系数D (表示扩散的难易)与迁移率卩(表示迁移的快慢)的爱因斯坦关系式：D=(kT/q)卩kT/q为比例系数漂移主要是多子的贡献，扩散主要是少子的贡献。

4. 叙述p-n 结光伏效应原理。

当P-N 结受光照时，多子( P 区的空穴，N 区的电子)被势垒挡住而不能过结，只有少子( P 区的电子和N 区的空穴和结区的电子空穴对)在内建电场作用下漂移过结,这导致在N 区有光生电子积累，在P 区有光生空穴积累，产生一个与内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。

5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。

因为在恒定光辐射作用下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的光辐射不会有响应。

6. 简述红外变象管和象增强器的基本工作原理。

光电检测技术光电检测技术试卷（练习题库）1、光电检测系统通常由哪三部分组成？2、光电效应包括哪些？3、外光电效应4、内光电效应5、简述内光电效应的分类？6、光电导效应7、光生伏特效应8、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？9、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？10、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？11、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？12、根据检查原理，光电检测的方法有哪四种？13、光热效应应包括哪三种？14、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD,他们各自用途是什么？15、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器16、响应度（或称灵敏度）17、亮电流18、光电信号的二值化处理19、亮态前历效应20、热释电效应21、暗态前历效应22、简述雪崩光电二极管的工作原理？23、简述光生伏特效应与光电导效应的区别？24、简述光生伏特效应与光电导效应的联系？25、什么是敏感器？26、简述敏感器与传感器的区别？27、简述敏感器与传感器的联系？28、简述发光二极管的工作原理？29、简述PIN型的光电二极管的结构？30、简述PIN型的光电二极管的工作原理？31、简述PIN型的光电二极管的及特点？32、简述光电检倍增管的结构组成？33、简述光电检倍增管的工作原理？34、简述CCD器件的结构？35、简述CCD器件的工作原理？36、举例说明补偿测量方法的原理？37、举例说明象限探测器的应用。

38> 坎德拉(Cande1a,cd)39、象增强管40、本征光电导效应41、信息载荷于光源的方式信息载荷于透明体的方式、信息载荷于反射光的方式、信息载荷于遮挡光的方式、信息载荷42、光源选择的基本要求有哪些？43、光电倍增管的供电电路分为负—供电与正—供电，试说明这两种供电电路的特点，举例说明它们分别适用于哪44、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在那种偏置状态？为什么？45、为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光？而光电二极管要零偏或反偏才能有光生伏特效应？46、简述三种主要光电效应的基本工作原理？47、光电探测器与热电探测器在工作原理、性能上有什么区别？48、简述光电探测器的选用原则？49、简述光电池、光电二极管的工作原理及区别？50、叙述实现光外差检测必须满足的条件？51、光具有的一个基本性质是（）。

1.测量中应遵循的原则阿贝原则：阿贝原则，是长度测量中常用的一个原则。

当被测的测量轴线与标准量的基准轴线重合或在其延长线上，才能得到精确的测量结果。

封闭原则：由圆分度的封闭特性可得测量的封闭原则：在测量中如能满足封闭条件，则其间隔误差的总和为零。

基准统一原则：基准统一原则是要求测量基准要与加工基准和使用基准统一,即工序测量应以工艺基准作为测量基准,终结测量应以设计基准作为测量基准。

2.光电测试技术的发展原理:主观光学→客观光学新光源——激光光机结合→光机电算一体化功能：静态测量→动态测量逐渐测量→全场测量低速测量→高速测量3.光具座测量透镜焦距测量采用玻罗分划板4.零阶贝塞尔光束特点：在垂直于传播方向横截面上有相同光强分布，具有无发散的传播性质5.激光自准直技术指能实现反射波面与入射波面完全重合的技术。

6.衍射分析莫尔条纹形成过程的条件两极衍射代数和相等，中和衍射极相等7.激光散斑由什么形成粗糙面的散射形成8.全息干涉适合用来研究周期性振动的是时间平均法9.光学多普勒粒子是什么多普勒平移纵向多普勒平移10.用人眼调焦方法中什么方法是最常用的清晰度法和消视差法11.颜色的三刺激值匹配某种颜色所需的三原色的量12.全息再现过程中，当在原有位置取一个没有像差的实像，则采用的照明的光波为原参考光波共轭光波且传播方向与原参考波相反13.人眼通过望远镜对准、调焦的目标提高对准、调焦的准确度14.莫尔形貌测试技术根据莫尔装置不同布局分为照射型、投影型15.在积分球中，若需要内壁某一特定点得到的照度越大，则积分球开孔越小16. 声学多普勒效应与光学多普勒效应区别声学多普勒效应与波源及观测者相对于介质运动有关，光学多普勒效应只与光源和观测者之间的相对运动有关，因此，声学（机械波）和光学（电磁波）的多普勒效应有本质区别17.全息技术与普通照相相比特点三维性、抗破坏性、信息容量非常大、光学系统简单18.光电对准的工作方式按工作原理分为分光度式、相位式19.激光基本性质方向性、高亮度性、单色性、相干性简答题1.在色度学中，色品坐标的概念及其性质是什么？画出色品图，标出麦克斯韦三角形三点坐标及白光坐标值？色度坐标基本概念三原色确定后，一种颜色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三刺激值表示颜色。

一、填空1.光电效应包括（内光电效应）（外光电效应）2.光热效应包括（热释电效应）（辐射热计效应）（温差电效应）3.可见光波长范围（380~780nm）4.描述辐射强度的量（光度学量）（辐射度学量）5.光的波粒二象性指的是（波动性）（粒子性）6.物体根据导电性能分为（导体）（半导体）（绝缘体）7.（外界提供足够的能量）（跃迁到的能带上存在空位）//什么玩意发生的条件吧8.（能态的分布）（能态中被电子占据的概率）9.半导体对光子的吸收可分为（本征吸收）（杂质吸收）（激子吸收）（自由载流子吸收）（晶格吸收）（品格吸收）10.载流子在PN结中运动方式（扩散）（漂移）11.光电池种类（太阳能光电池）（测量光电池）12.光电耦合器按结构和用途可分为（光电隔离器）（光传感器）13.光敏三极管的两个过程（光电转换）（电流放大）14.光电倍增管的组成（阴极K）（倍增极D）（阳极A）15.激光器的组成（工作物质）（泵浦）（谐振腔）16.光热辐射检测器件包括（热敏电阻）（热电偶检测器件）（热释电器件）17.电流功率18.光电检测系统的检测方法分为（直接检测）（光外差检测）分别检测（相干光）和（非相干光）19.直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：直接检测系统（信噪比、通项带宽度、检测距离、视角）；光外差检测特性（获得信息全部、转换增益高、良好流没特性、信噪比损失小、最小可检测功率）20. 光源光敏二极管光电池光栅传感器结构：光删副是由主光栅和指示光栅组成二、概念1.光电传感器：利用光电效应，将光通量转换为电信号的一种传感器2.光电导效应：是光照射到某些物体上后，引起电导变化的效应3.热噪声：由于载流子的无规则运动产生的噪声成为~，与温度有关，与频率无关。

4.光电效应：当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电子，产生感应电动势）发生变化的现象称为~5.禁带：允许电子存在的能带叫允许带，两个相邻允许带之间不允许电子存在的能带叫禁带6.价带：在绝对零度下能被电子占满的最高能带，也是存在电子的能带中，能量最高的带导带：导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围7.光电效应：根据光电导效应，当入射光变化时，材料的电导率发生变化8.光热效应：由于入射光照射引起温升从而使电导变化，使得负载电阻上电压发生变化9.热电检测器件：由于入射光与物质相互作用的热效应而制成内光电检测器件10.光电耦合器件将信号接入端和输出端连接到一起的器件,以光为媒介将输入信号耦合到输出信号11.光电位置敏感器（PSD）：对位置的变化进行检测的器件12.热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象．13.辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象．14.温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电流．三、简答1.光电检测的测量方法及发展趋势（1）方法：直接作用法，补偿测量法，差动测量法，脉冲测量法（2）发展趋势：①发展纳米，亚纳米高精度的光电检测新技术②发展小型，快速的微型光、电、机系统③非接触、快速在线测量，满足快速增长的商品经济需求④发展微型空间三维和大型空间三维测量技术⑤发展闭环检测电路，实现光电检测和光电控制一体化⑥向人们无法触及的领域发展⑦发展光电跟踪和光电扫描技术，远距离遥控、遥测技术，激光制导、飞行物自动跟踪、复杂形体自动扫描测量2.比较光电效应和光热效应的作用机理，性能及应用特点等方面的差异（1）作用机理：①光电效应：光照射到物体表面，使材料电学性质发生变化（电导率改变、发射电子、产生感应电动势）②光热效应：光照使温度升高而引起性质改变（2）性能：①光电效应直接把光子能量转变为光电子能量②光热效应将光能转变为晶格振动的热能（3）应用特点：①光电对光波波长有选择性，响应速度快②光热无选择性，响应慢3.光生伏特效应与光电导效应的区别（1）光生伏特效应：少数载流子作用，引起电压变化，暗电流小，响应快，受温度影响小，光电特性线性号，噪声低（2）光电导效应：多数载流子作用，引起电导率变化，可对微弱辐射检测，光谱响应范围宽。