光电检测习题解答
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思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在(0.38mμ)到(0.78mμ)范围内的电磁辐射称为光辐射。
2、在光学中,用来定量地描述辐射能强度的量有两类,一类是(辐射度学量),另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性,既是(电磁波),又是(光子流)。
光的传播过程中主要表现为(波动性),但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的(粒子性)。
二、概念题1、视见函数:国际照明委员会(CIE)根据对许多人的大量观察结果,用平均值的方法,确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度,称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量:辐射通量又称辐射功率,是辐射能的时间变化率,单位为瓦(1W=1J/s),是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度:由辐射表面定向发射的的辐射强度,除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度:辐射强度定义为从一个点光源发出的,在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量,单位为W/sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么?答:辐射照度和辐射出射度的单位相同,其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性,而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律,两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍?答:2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ=的球面上的辐射照度为半径为又=的总辐射通量为在理想情况下,点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴==ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源,源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分(绝缘体)(半导体)(导体)。
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。
光电检测技术与系统答案【篇一:光电检测课后习题部分答案】效应的工作原理.为什么光伏效应器件比光电导效应器件有更快的响应速度?答:(1)光生伏特效应的工作基础是内光电效应.当用适当波长的光照射pn 结时,由于内建场的作用(不加外电场),光生电子拉向n 区,光生空穴拉向p 区,相当于pn 结上加一个正电压. (2)光伏效应中,与光照相联系的是少数载流子的行为,因为少数载流子的寿命通常很短,所以以光伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度. 比较光电效应和光热效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异?1. 光电效应:指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后,直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小,直接影响内部电子状态的改变。
特点:光子效应对光波频率表现出选择性,响应速度一般比较快。
2. 光热效应:探测元件吸收光辐射能量后,并不直接引起内部电子状态的改变,而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量,引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
特点:原则上对光波频率没有选择性,响应速度一般比较慢。
(在红外波段上,材料吸收率高,光热效应也就更强烈,所以广泛用于对红外线辐射的探测。
第三章3-143-253-26第四章4-24-34-4第五章1 、直接检测系统的基本原理是什么?为什么说直接检测又叫包络检测?所谓光电直接检测是将待测光信号直接入射到光检测器光敏面上,光检测器响应于光辐射强度而输出相应的电流或电压。
光检测器输出的电流第一项为直流项,若光检测器输出端有隔直流电容,则输出光电流只包含第二项,这就是包络检测的意思。
2、何谓莫尔条纹?应用几何光学原理解释,为什么说莫尔条纹测试技术具有光学放大作用?若两块光栅相互重叠,并且使他们的栅线之间形成一个较小的夹角,当光栅对之间有相对运动时,透过光栅对看另一边的光源,就会发现有一组垂直于光栅运动方向的明暗相间的条纹移动,这就形成莫尔条纹。
光电检测技术第二版答案篇一:《光电检测技术-题库》(2) 】、填空题1. 对于光电器件而言,最重要的参数是、和。
2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。
3. 光电三极管的工作过程分为和。
4. 激光产生的基本条件是受激辐射、和。
5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。
6. 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。
7. 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。
8. 载流子的运动有两种型式,和。
9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。
10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。
11. 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。
12. 半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。
17. 检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。
18.. 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19. 电荷耦合器件( ccd )的基本功能是和。
20. 光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类,按照信号性质可以分为和。
21. 交替变化的光信号,必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。
22. 随着光电技术的发展,可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。
23. 硅光电池在偏置时,其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系,且动态范围较大。
24. 发光二极管的峰值波长是由决定的。
第一、二章一、选择题1.一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂而精巧的光传感器是()A 人眼B 光电倍增管C 半导体光敏器件2.明视觉可以分辨物体的()A 细节和颜色B 明暗C 层次3.暗视觉可以分辨物体的()A 细节和颜色B 明暗C 层次4.视力为1.0的人,一般可分辨的视角是()A 1’B 1’’C 0.1°5.人眼感知灵敏度最高的颜色()A 红色B 绿色C 蓝色6.波长在什么值处,即使波长相差不到1nm,人眼仍能发现颜色的差别()A 480nmB 550nmC 600nmD 700nm7.明视觉的视见函数的最大值出现在()A 550nmB 555nmC 560nm8.暗视觉的视见函数的最导致出现在()A 550nmB 600nmC 700nm9.可检测出物体的亮度等级和空间分布的光电器件是()A 光电检测器件B 光电成像器件C 光控制器件10.光的直线传播概念能解释(),光的量子论能解释()A 光的干涉B 光偏振C 光衍射D 光折射11.辐照度与福出射度的单位()A 相同B 不同12.照度与光源至被照面的距离()A 有关B 无关13.人眼的明视觉最灵敏波长的光度参量对辐射度参量的转换常数为(),暗视觉情况下为()A 683lm/WB 783lm/WC 883lm/WD 1120lm/WE 1625lm/WF 1725lm/WG 1825lm/W14.色温越高的辐射体,光照效能越(),光度量越()A 高B 低15.半导体的电阻温度系数一般为(),金属的一般为()A 正B 负16.原子中同属一个量子态的电子数量为()A 一个B 两个C 三个D 四个17.半导体主要靠空穴导电的是(),靠电子的是()A 本证半导体B N型半导体C P型半导体18.费米能级一般在()A 导带B 价带C 禁带19.热平衡时,电子占据某一能级的E的几率是()A 一定的B 不一定的20.热平衡时,本证半导体内部的两种载流子浓度的乘积比掺杂半导体中的()A 大B 小21.温度升高时,N型半导体中(),P型半导体中()A n=pB n>pC n<p22.非平衡载流子的寿命越长,复合率(),非平衡载流子增加,复合率()A 越大B 越小C 不变23.漂移电流的主要贡献是由(),扩散电流的主要贡献是由()A 多数载流子B 少数载流子24.电子的迁移率比空穴的迁移率()A 大B 小C 相同25.杂质吸收的长波限比本证吸收的长波限()A 大B 小C 相同26.激子吸收能否产生电流()A 能 B不能27.PN结的电流随外加电压变化的关系为(),肖特基势垒的电流随外加电压的变化关系为()A 正比B 反比C 指数关系28.注入接触的电流随外加电压变化的关系为(),欧姆接触的为()A 正比B 反比C 指数关系29.光电导的灵敏度与非平衡载流子寿命的关系为(),与外加电压的关系为(),与载流子在两极间的渡越时间的关系为(),光电导的弛豫时间与非平衡载流子寿命的关系为()A 正比B 反比C 指数关系30.线性光电导的弛豫时间与光强的关系为(),抛物线型的()A 线性B 非线性C 无关31.在内建电场的作用下发生的光生伏特效应的半导体是(),产生丹倍效应的半导体是()A 均匀半导体B 不均匀半导体32.发射出光电子的最大动能与光强的关系(),与频率的关系(),与光电阴极的逸出功()A 有关B 无关33.发射出的光电子数与入射光的频率(),与光电阴极上的入射光强()二、问答题1.什么是视见函数?2.光的波长范围?可见光、紫外光和红外光的波长范围?3.辐射度量和光度量的根本区别?4.什么是辐射通量与光通量,各自的单位是什么?如何进行二者单位间的换算?5.写出辐射通量、辐射照度、辐射亮度、辐射出射度、辐射强度的数学表达式及单位。
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()。
光纤通信光检测器答案5★第一篇:光纤通信光检测器答案5第五章习题一、填空1、光电检测器是完成(光/电转换)功能的有源器件,常用的光电检测器主要有(PIN光电二极管)和(APD雪崩光电二极管),为了使光电检测器还具有放大微弱信号功能以提高检测灵敏度一般将其与(场效应管-FET)配合使用。
2、光电检测器进行光电转换使基于(光电)效应,它的原理是:由于光的(受激吸收)(受激吸收/受激辐射/自发辐射)将(价带)(价带/导带/禁带)的电子激发到(导带)(导带/价带/禁带),产生光生载流子,受内建电场的作用,光生载流子两边漂移在载PN结两边形成电动势。
3、APD主要应用物理学中的(雪崩倍增)效应来提高光电的转换放大倍数的。
它的基本原理是:光子照射产生的(光生载流子)经过高压区的电场被加速,与晶体中的(原子)相碰撞,激发出新的(光生载流子),并且继续发生这样的碰撞电离,使得(载流子数目)迅速加大。
二、选择1.PIN用于灵敏度要求(B)的地方,其价格(B);APD 用于灵敏度要求(A)的地方,其价格(A)。
A 高B 不高2、对光检测器的基本要求是高的(A),低的(B)和快的(C)。
A 响应度B 附加噪声C 响应速度第二篇:光纤通信技术试题及答案试题1《光纤通信技术》综合测试1一、(20分)填空题:光纤通信的主要优点有、、、、和。
2光纤的数值孔径是表示定义式为。
光纤损耗的理论极限值是由和一起构成的。
4激光器由、和三部分组成。
5光复用技术有:技术、技术、技术、技术和技术。
光接收机的主要指标是和。
二、(30分)选择题:目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们是:[] A B C D 0.850.800.850.80、1.20、1.51、1.31、1.20、1.80、1.80、1.55、1.70 ;;。
下面说法正确的是:[]A 光纤通信只能用于数字通信,不能用于模拟通信;B 光纤通信不能用于数字通信,只能用于模拟通信;C 光纤通信即可以用于数字通信,也可用于模拟通信;D 光纤通信不能用于数字通信,也不能用于模拟通信。