09光信光学检测原理复习资料

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。

考前复习要点第一章绪论1、光电检测系统的主要组成部分；辐射源，光信号处理，被测对象，光学转换，光电传感转换电路，电信号处理2、电磁波谱的范围？光电检测分析的是哪一部分？0.32-100um3、光电探测的分类按携载信息光源，按被探测光源光谱，按显示方式，按接收方法第二章光电器件的物理基础1、光的波粒二象性；2、光度量与辐射度量的区别；辐射度量适合整个电磁波谱能量计算3、辐射度量的五个基本参量；4、基本概念：辐射体，立体角，朗伯源；5、视见函数；6、光通量、发光强度、光照度、光出射度、光亮度7、半导体的基本特性；热敏性，光敏性，掺杂性8、能带理论；禁带，价带，导带9、本征半导体、N型半导体、P型半导体10、PN结的形成过程用图示表示11、外光电效应、内光电效应、光热效应材料受光照后，光子能量和晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料性质发生变化第三章光电检测器件1、光子检测器件与热电检测器件的特点响应波长有选择性，响应快2、光电检测器件的性能参数灵敏度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度3、噪声参数热噪声，散粒噪声，闪烁噪声4、外光电效应的典型器件光电管与光电倍增管的工作原理、基本特点5、光电发射材料的特点6、光电导效应器件光敏电阻的工作原理基本特点7、光生伏特效应器件光电池与光电二极管的工作原理基本特点第四章热电检测器件1、热辐射引起的热探测器的温度ΔT的求解？2、热电偶的工作原理基本特点接受入射辐射后引起温度升高，产生温差电势。

自发电型传感器，检测范围广，1800℃以上，符合国际计量委员会标准3、热敏电阻的工作原理基本特点、材料特性接受入射辐射后引起温度改变使电阻改变，导致电压变化。

灵敏度高，体积小，适宜动态测量，适于远距离测量和控制，阻值和温度非线性，稳定性和互换性差4、热敏电阻辐射热计的工作原理；5、热释电探测器的工作原理、基本结构极化随温度改变的现象为热释电现象。

信息光学复习题信息光学复习题一、光的本质和特性1. 什么是光的本质？光是由电磁波组成的，具有粒子和波动性质的物质。

2. 光的波长和频率之间有什么关系？光的波长和频率之间成反比关系，即波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。

3. 什么是光的干涉？光的干涉是指两束或多束光波相互叠加而产生的干涉现象。

4. 什么是光的衍射？光的衍射是指光通过一个孔或绕过一个障碍物后，光波的传播方向发生了改变。

5. 什么是光的偏振？光的偏振是指光波中的电矢量在特定方向上振动的现象。

二、光的传播和折射1. 光在真空中的传播速度是多少？光在真空中的传播速度是每秒约300,000公里。

2. 什么是光的折射？光的折射是指光从一种介质传播到另一种介质时，光线的传播方向发生改变的现象。

3. 什么是折射定律？折射定律是描述光在两种介质间折射规律的定律，即入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足的关系。

4. 什么是全反射？全反射是指光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线完全被反射回原介质内的现象。

5. 什么是光纤？光纤是一种能够将光信号传输的细长光导纤维，通常由光纤芯和包层组成。

三、光的色散和光谱1. 什么是光的色散？光的色散是指光通过某些介质或物体时，不同波长的光被分散成不同的角度或位置的现象。

2. 什么是光的光谱？光的光谱是指将光按照波长或频率进行排序后的光线分布图。

3. 什么是连续光谱？连续光谱是指包含了所有波长的光谱，如太阳光。

4. 什么是线状光谱？线状光谱是指只包含特定波长的光谱，如氢光谱。

5. 什么是衍射光谱？衍射光谱是指通过衍射现象产生的光谱，如菲涅尔衍射光谱。

四、光的偏振和偏振光器件1. 什么是偏振光？偏振光是指只在一个特定方向上振动的光波。

2. 什么是偏振片？偏振片是一种能够选择性地通过特定方向偏振光的光学器件。

3. 什么是偏振器？偏振器是一种能够将非偏振光转化为偏振光的光学器件。

4. 什么是偏振旋转？偏振旋转是指光在通过某些物质时，其偏振方向发生旋转的现象。

光信息考试复习大纲一、选择部分1、线偏振光变圆偏振光的器件：四分之一λ玻片。

2、制作光盘在真空中加热材料的热蒸发方法：电阻加热，电子束加热，高频感应加热。

3、全息术的发展是为了提高电子显微镜的分辨率。

4、变形薄膜空间光调制器DMD按其形变材料的不同可分为三类：弹性体（相位型），薄膜（相位型），悬臂梁。

5、电光效应材料：主要包括液晶材料、克尔效应材料和泡克耳斯效应材料。

磁光效应材料：磁光效应包括法拉第（Faraday）效应材料和科顿（Cotton－Mouton）效应材料。

6、空间光调制器的分类，按照输人控制信号的方式可分为光寻址和电寻址；按照读出光的方式不同分为反射式和透射式。

7、区分四个全信息的发展：（见四1题）8、高通滤波器的作用：增强模糊图像的边缘，以提高对图像的识别能力。

实现衬度反转。

低通滤波器的作用：滤去频谱中的高频部分，只允许低频通过。

用于消除图像中的高频噪音。

光信息科学与技术：光信息科学与技术是光学和信息科学相结合的一门学科。

产生、采集、显示、传输、存储、处理、识别、存储以及加工和应用等环节。

计量技术、全息技术、层析成像技术、条形码技术、红外技术以及高速激光印刷系统等。

二、填空部分1、阿贝成像理论是阿贝二次衍射成像理论，认为相干照明下显微镜成像过程可分作两步：首先，物平面上发出的光波在物镜后焦面上得到第一次衍射像；然后，该衍射像发出次波干涉而构成物体像，称为第二次衍射像。

2、光栅滤波器实现图像相加和相减。

3、1935年，物理学家泽尼克发明了相衬显微镜。

1963年，范德拉格特提出了复数空间滤波的概念，使光学信息处理进入了一个广泛应用的新阶段。

4、微通道板空间调制器的器件由外部电源和控制线路及封装在真空管内的光电阴极、微通道板（MCP）加速栅极、电光晶体薄片等组成，作用是擦除电子图像。

5、空间光调制器SLMS的是能将信息量加载于一维或两维的光学数据场上的一种主动器件。

它能有效地利用光的固有速度、并行性和互连能力，在实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统中作为基本的构造单元或关键器件。

09光信激光原理期中复习资料一、基本概念：1.什么是光波模式和光子态？什么是相格？答：光波模式:在一个有边界条件限制的空间V 内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波。

这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢k 为标志）称为光波模式。

光子态:光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状态,在相空间中，光子的状态对应于一个相格。

相格:在三维运动情况下，测不准关系为3x y z x y z P P P h ∆∆∆∆∆∆≈，故在六位相空间中，一个光子态对应（或占有）的相空间体积元为3x y z x y z P P P h∆∆∆∆∆∆≈，上述相空间体积元称为相格。

2.如何理解光的相干性？何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积？答：光的相干性:在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。

相干时间：光沿传播方向通过相干长度c L 所需的时间，称为相干时间。

相干长度：相干光能产生干涉效应的最大光程差，等于光源发出的光波的波列长度。

相干体积：如果在空间体积c V 内各点的光波场都具有明显的相干性，则c V 称为相干体积。

3.何谓光子简并度，有几种相同的含义？激光源的光子简并度与它的相干性什么联系？答：光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。

光子简并度有以下几种相同含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。

联系：激光源的光子简并度决定着激光的相干性，光子简并度越高，激光源的相干性越好。

4.什么是黑体辐射？写出Planck 公式,并说明它的物理意义。

答：黑体辐射：当黑体处于某一温度T 的热平衡情况下，它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量，即黑体与辐射场之间应处于能量（热）平衡状态，这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场，这种辐射场称为黑体辐射或平衡辐射。

Planck 公式：33811b h k T h c e ννπνρ=-物理意义：在单位体积内，频率处于ν附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量。

信息光学复习提纲信息光学的特点Ch1. 线性系统分析1.矩形函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数2.sinc函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数3.三角函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数4.符号函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数5.阶跃函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数6.余弦函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数7. 函数：①三种定义②四大性质③作用8.梳状函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数9.高斯函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数10.傅里叶变换（常用傅里叶变换对）11.卷积：四大步骤，两大效应12.互相关、自相关的定义、物理意义13.傅里叶变换的基本性质和有关定理14.线性系统理论15.线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数16.抽样定理求抽样间隔Ch2. 标量衍射理论1. 标量衍射理论成立的两大条件2.平面波及球面波表达式:exp[(cos cos cos )]A ik x y z αβγ++（求平面波的空间频率）)](2exp[]exp[22y x zik ikz z A + 3.惠更斯——菲涅耳原理：()⎰⎰∑=dsrikr K P U cQ U )exp()()(0θ 4.基尔霍夫衍射理论： ⎰⎰∑-=dsrikr r n r n r ikr a j Q U )exp(]2),cos(2),cos([)exp(1)(0000λ令()()θλK rikr j Q P h )exp(1,=所以()⎰⎰∑=ds Q P hP UQ U ,)()(0当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时，(),1,cos 0≈r n(),1,cos ≈r n ().1≈∴θK故()z ikr j Q P h )exp(1,λ=，]})()[(211{20020zy y z x x z r -+-+≈ 5. 菲涅耳衍射——近场衍射：0000202000022)](2exp[)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x z jk y x U y x zjkz j jkz y x U +-++=⎰⎰∞∞-λπλ6. 夫琅禾费衍射——远场衍射：（根据屏函数求衍射光强分布）000000022)](2exp[),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx zj y x U y x zjkz j jkz y x U +-+=⎰⎰∞∞-λπλ 7.衍射的角谱理论：（角谱的传播，求角谱分布）Ch.3 光学成像系统的频率特性1.透镜的傅里叶变换性质： ①相位变换作用：)](2exp[),(),(22y x f jky x p y x t +-=（二次位相因子）②透镜的傅里叶变换特性：（满足条件？什么情况下实现准确傅立叶变换） a. 物在透镜前b.物在透镜后 2. 衍射受限系统的点扩散函数：⎰⎰∞∞--+--=--yd x d y y y x x x j y d x d P d K y y x x h i i i i ii i ~~]}~)~(~)~[(2exp{)~,~()~,~(002200πλλλ 光瞳相对于i d λ足够大时，理想情况：点物成点像)~,~()~,~(22o i o i i o i o i y y x x d K y y x x h --≅--δλ3. 相干照明下衍射受限系统的成像规律：),(),(~),(i i g i i i i i y x U y x h y x U *=其中，)]~,~([),(~y d x d P F y x h i i i i λλ=，),(1),(0My M x U M y x U i i i i g =4.衍射受限系统的相干传递函数（CTF ）：()()ηλξληξi i d d P H ,,=（坐标轴反演）5. 截止频率：圆形光瞳：o c oc i c d DM d D λρρλρ2,2=== 正方形光瞳：不同方向的截止频率不同，45度时最大)22max ic d aλρ= 6. 衍射受限系统的非相干传递函数（OTF ） 7. OTF 与CTF 的关系Ch.4 光学全息1. 普通照相与全息照相的比较2. 全息照相的核心：波前记录和再现①方法：干涉法（标准方法，即将空间相位调制→空间强度调制） ②特点：全息图实际上就是一幅干涉图 ③全息图的分类：a 。

光信息处理（信息光学）复习提纲第一章线性系统分析1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？2．空间频率分量的定义及表达式？3．平面波的表达式和球面波的表达式？4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？5．非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？6．线性系统的定义7．线性系统的脉冲响应的表示式及其作用8．何谓线性不变系统9．卷积的物理意义10．线性不变系统的传递函数及其意义11．线性不变系统的本征函数第二章标量衍射理论1．衍射的定义2．惠更斯-菲涅耳原理3．衍射的基尔霍夫公式及其线性表示4．菲涅耳衍射公式及其近似条件5．菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系6．会聚球面波照明下的菲涅耳衍射7．夫琅和费衍射公式8．夫琅和费衍射的条件及范围9．夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系10．矩形孔的夫琅和费衍射11．圆孔的夫琅和费衍射（贝塞尔函数的计算方面不做要求）12．透镜的位相变换函数13．透镜焦距的判别14．物体位于透镜各个部位的变换作用15．几种典型的傅立叶变换光路第三章光学成象系统的传递函数1．透镜的脉冲响应2．相干传递函数与光瞳函数的关系3．会求几种光瞳的截止频率4．强度脉冲响应的定义5．非相干照明系统的物象关系6．光学传递函数的公式及求解方法7．会求几种情况的光学传递函数及截止频率第五章光学全息1．试列出全息照相与普通照相的区别2．简述全息照相的基本原理3．试画出拍摄三维全息的光路图4．基元全息图的分类5．结合试验谈谈做全息实验应注意什么（没做过实验，只谈一些理论性的注意方面）6．全息照相为什么要防震，有那些防震措施，其依据是什么7．如何检测全息系统是否合格8．全息照相的基本公式9．全息中的物像公式及解题（重点）复 习第一章 线性系统分析1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？时间量 空间量22v T πωπ==22K f ππλ== 时间角频率 空间角频率其中：v ----时间频率 其中：f ---空间频率T----时间周期λ-----空间周期物理意义：由图1.7.3知：（设光在z x ,平面内传播，0=y ）cos xd λα=， 又 ∵ 1x xf d =联立得：cos x f αλ=讨论：① 当090,,<γβα时0,,>z y x f f f ，表示k沿正方向传播；②标量性，当α↗时，αcos ↘→x f ↘→x d ↗ 当α↘时，αcos ↗→x f ↗→x d ↘ ③标量性与矢量性的联系条纹密x d ↘→x f ↗→α↘→θ↗x x f d 1=λαcos =x f 条纹疏x d ↗→x f ↘→α↗→θ↘2．空间频率分量的定义及表达式？{}γβαcos ,cos ,cos k k ={}z y x r ,,=)cos cos cos (γβαz y x k r k ++=⋅代入复振幅表达式：()()()[]γβαμcos cos cos ex p ,,,,0z y x jk z y x z y x U ++=()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=z y x j z y x λγλβλαπμcos cos cos 2exp ,,0 ()()[]z f y f x f j z y x z y ++=λπμ2ex p ,,0式中：λαcos =x f ，λβcos =yf ，λγcos =z f3．平面波的表达式和球面波的表达式？平面波()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=z y x j z y x U λγλβλαπμcos cos cos 2exp ,,0 ()()[]z f y f x f j z y x U z y x ++=πμ2ex p ,,0球面波()1,,jkr aU x y z e γ=()21212212121221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=++=z y x z z y x r近轴时()1,,U x y z ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=1221021exp z y x jkz r a()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅≈1221102exp exp z y x jk jkz z a ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=12202exp z y x jkU若球面波中心不在坐标原点，上式改为：()1,,U x y z ()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++-=1202002exp z y y x x jkU4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？设()y x f ,为一物函数的复振幅，其傅氏变换对为 ()()(),exp 2x y x y F f f f x y j f x f y dxdyπ∞-∞⎡⎤=-+⎣⎦⎰⎰ ()()(),exp 2x yxyxyf x y F f f j f x f y df dfπ∞-∞⎡⎤=+⎣⎦⎰⎰可见：物函数()y x f ,可以看作由无数振幅不同()x y x y F f f df df 方向不同()cos ,cos xyf f αλβλ==的平面波相干迭加而成。

光信光学检测原理复习资料光学检测原理复习提纲第一章基本光学测量技术一、光学测量中的对准与调焦技术1、对准和调焦的概念；眼睛通过光学仪器对准或调焦的目的；人眼对准误差和调焦误差的表示方法。

P12、常见人眼的五种对准方式。

P23、望远镜的对准误差计算，例一。

p4（计算题1）5分二、光学测试装置的基本部件及其组合1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（abcd）及作用。

P14（5分）2、什么是自准直目镜（P15）；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。

P15—p17三、光学测量误差1、误差的来源归结为4个方面……；误差的分类……。

P20—P212、如何减少与消除系统误差。

P27—P28四、焦距和顶焦距的测量1、焦距的定义：平行于光学系统光轴的平行光束经过光学系统后的会聚点（焦点）到光学系统的像方主点的距离。

2、目视放大率法测量透镜或光学系统的正负焦距的原理。

P32—P33灵活应用公式进行焦距计算3、数字图像法测量焦距和顶焦距的原理及实验装置。

P35—36（没讲）4、思考题：要测量一镜片的焦距，已知玻罗板上某刻线对的间距为30mm，测量显微物镜放大倍率10x，平行光管物镜的焦距1200mm，通过测量显微镜的目镜测得玻罗板上刻线像的间距为4mm，试求出该镜片的焦距。

第二章光学准直与自准直技术一、激光准直与自准直技术激光束有很高的亮度和相当好的方向性。

可利用倒装望远镜对激光束再进行细化和准直。

（没讲）二、自准直法测量平面光学零件光学平行度1、测量光学平行度的一般原理P 47—482、第一光学平行度θⅠ、第二光学平行度θⅡ定义。

P483、测量直角棱镜DⅠ-90°原理（要求会画图2-8）。

P48（计算2、15分）三、自准直法测量球面曲率半径和焦距1、自准球径仪（图2-12）的工作原理（要求会画原理图）。

P50—512、自准直显微镜测量焦距、顶焦距的测量原理（要求会画原理图）。

1.常用的非初等函数：矩形函数、Sinc函数、三角形函数、符号函数、阶跃函数、圆柱函数。

2.δ函数的定义：a.类似普通函数定义b.序列极限形式定义c.广义函数形式定义δ函数的性质：a.筛选性质 b.坐标缩放性质 c.可分离变量性d.与普通函数乘积性质4.卷积，性质：线性性质、交换律、平移不变性、结合律、坐标缩放性质5.互相关，两个函数f(x,y）和g(x,y)的互相关定义为含参变量的无穷积分6.惠更斯-菲涅尔原理：光场中任意给定曲面上的诸面元可以看作是子波源，如果这些子波源是相干的，则在波继续传播的空间上任意一点处的光振动都可看作是子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。

7.基尔霍夫理论：在空域中光的传播，把孔径平面上的光场看作点源的集合，观察平面上的场分布则等于他们所发出的带有不同权重的因子的球面子波的相干叠加。

8.角谱理论：孔径平面和观察平面上的光场分布都可以分别看成是许多不同方向传播的单色平面波分量的线性组合。

9.点扩散函数：面元的光振动为单位脉冲即δ函数时，这个像场分布函数叫做~。

10.菲涅尔衍射成立的充分条件：传递函数：11.泰伯效应：当用单色平面波垂直照明一个具有周期性透过率函数的图片时，发现在该透明片后的某些距离上出现该周期函数的现象，这种不用透镜就可以对周期物体成像的现象称为~。

12.夫琅禾费衍射：13.衍射受限系统：不考虑系统的几何像差，仅仅考虑系统的衍射限制。

14.单色信号的复表示：去掉实信号的负频成分，加倍实信号的正频成分。

多色信号的复表示：16.如果两点处的光扰动相同，两点间的互相干函数将变成自相干函数。

18.光学全息：利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，做记录的干涉条纹图样被称为“全息图”，当用光波照射全息图时，由于衍射原理能能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维像，这个波前记录和重现的过程成为~19.+1级波（虚像），-1级波（实像），±1级波（赝像）20.从物光与参考光的位置是否同轴考虑：同轴全息、离轴全息。

光学检测技术考题1.光电子器件的基本参数和特性是什么？（响应特性噪声特性量）⼦效率线性⼦工作温度）@响应特性分为电压响应、电流响应、频谱响应、积分响应、时间响应和频率响应@噪声分类：热噪声、散粒噪声产生-复合噪声、1/f噪声、S/N 噪声、等效功率NEP2.光电信息技术研究和开发光电信息的基础和主体是什么形成、传输、接收、转换、处理和响应。

（光电器件）3.光电检测系统的三个部分是什么（光转换、光电转换电路处理）4.光电效应是什么外部光电效应和内部光电效应）外部光电效应：物体在受到光照射后向外发射电流-主要是在金属和金属氧化物中。

内部光电效应：物体被照射后产生的光电效应仅在材料内部，不会逃逸到物体外部-主要是在半导体中。

内部光电效应分为光电导效应和光伏效应。

光电导效应：在被光照射后，半导体产生光和载流，这显著增加了半导体中载流的数量并降低了电阻。

光伏效应：当光照在半导体pn结或通用半导体触点上时，它将在pn结或普通半导体触点的两侧产生光电动势。

5.光电管是一种根据作用将光能转换为电能的装置，可分为什么样的？光电效应太阳光电池和测量光电池6.激光的定义是什么？生产激光的必要条件是什么？（定义：激光是具有受激辐射和粒子数反转的光泵谐振器）7.热释电装置必须在何种信号下工作才能输出电信号？（交替辐射）D是一种电荷耦合器件。

CCD的突出特点是什么是CCD的信号和基础这个函数是什么？（电荷CCD的基本功能是电荷存储和电荷转移。

）9根据检测原理，光电检测的四种方法是什么。

（直接测量、差动测量、补偿测量、脉冲测量）10.应包括哪三种光热效应。

（热电效应、测辐射热计效应、热电效应）。

第一章 习题解答1.1 已知不变线性系统的输入为()()x x g com b = ，系统的传递函数⎪⎭⎫⎝⎛b f Λ。

若b 取（1）50=.b （2）51=.b ，求系统的输出()x g '。

并画出输出函数及其频谱的图形。

答：（1）()(){}1==x x g δF 图形从略，（2）()()()()()x s co f f δf δx g x x x πδ232+1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧1+31+1-31+=F 图形从略。

1.2若限带函数()y x,f 的傅里叶变换在长度L 为宽度W 的矩形之外恒为零， （1）如果L a 1<，Wb 1<，试证明()()y x f y x f b x a x ab ,,sinc sinc =*⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1 证明：(){}(){}(){}()()(){}(){}()y x,f b x sinc a x sinc ab bf af rect y x f y x,f bf af rect y x f Wf L f rect y x f y x,f y x y x yx *⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1==∴=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=,,F F ,,F ,,F F 1-（2）如果L a 1>， Wb 1>，还能得出以上结论吗？ 答：不能。

因为这时(){}(){}()y x yx bf af rect y x f Wf L f rect y x f ,,F ,,F ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛。

1.3 对一个空间不变线性系统，脉冲响应为 ()()()y x y x h δ77=sinc ,试用频域方法对下面每一个输入()y x f i ,，求其输出()y x g i ,。

（必要时，可取合理近似） （1）()x y x f π4=1cos ,答：()(){}(){}{}{}()(){}{}{}{}{}xcos x cos f rect x cos y 7x sin x cos y x h y x f y x g x πππδπ4=4=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛74=74==1-1-1-11-1F F F F F F F ,F ,F F ,（2）()()⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754=2y rect x rect x cos y x f π, 答：()(){}(){}{}()()(){}{}()()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛77575⋅75*4=⎭⎬⎫⎩⎨⎧7⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754==1-1-11-2y rect x rect x cos f rect f sinc 75f sinc x cos y 7x sin y rect x rect x cos y x h y x f y x g x y x ππδπF F F F F ,F ,F F ,（3）()()[]⎪⎭⎫⎝⎛758+1=3x rect x cos y x f π,答： ()()[]()(){}(){}()()()()()()()()()()()(){}⎪⎭⎫ ⎝⎛75=75≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛75*⎪⎭⎫ ⎝⎛4+81+4-81+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775*8+1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧7⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛758+1=1-1-1-1-1-3x rect f 75f sinc f rect f 75f sinc f rect f δ75f sinc f f x f rect f δ75f sinc x cos y 7x sin x rect x cos y x g y x x y x x y x x x x y x δδδδδπδπF F F F F F F F ,（4）()()()()()y rect x rect x comb y x f 22*=4, 答：()()()()(){}()(){}{}()()()()()()()()()()()()(){}()()x π6cos x π2cos f f f f f f f f f f f rect f f δf f δf f δf f δf rect f sinc 2f sinc f f comb y 7x sin y rect x rect x comb y x g y x y x y x y x y x x yx y x y x y x x y x y x 1060-3180+250=3+0530-3-0530-1+1590+1-1590+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛-3-2120-1+6370+1-6370+41=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2⎪⎭⎫ ⎝⎛41=722*=1-1-1-1-2...,.,.,.,.,F ,.,.,.,F F F F F ,δδδδ0.25δδδ 1.4给定一个不变线性系统，输入函数为有限延伸的三角波 ()()x x rect x comb x g i Λ*⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛50⎪⎭⎫ ⎝⎛331=对下述传递函数利用图解方法确定系统的输出。

信息光学知识点总结一、光学原理1. 光的性质光是一种电磁波，具有波动和粒子两种性质。

光波的波长和频率决定了其颜色和能量，而光的粒子性质则体现在光子这一基本粒子上。

2. 光的衍射和干涉光在通过狭缝或障碍物时会发生衍射，而光波之间的叠加会产生干涉现象。

这些现象使得我们可以利用光进行信息的编码和解码，实现光学信息传输和处理。

3. 光的折射和反射折射和反射是光在与界面相交时发生的基本现象，它们是光学成像和光学器件设计的基础。

4. 光的偏振偏振是光波振动方向的特性，光的偏振性质被广泛应用于光学通信和图像传感器中。

5. 光的色散和色彩光通过介质时会发生色散现象，这一现象使得彩色成像、光谱分析等得以实现。

6. 光的相干性光的相干性决定了光波之间的干涉和衍射效应，而相干光更适用于携带信息和进行信息处理。

7. 光的传播光线传播的轨迹是光学成像和光学器件设计的基础，了解光在不同介质中的传播规律对于光学系统的设计是至关重要的。

二、信息光学应用1. 光学成像光学成像是信息光学的一个重要应用领域，其中包括摄影、摄像、显微镜、望远镜等。

光学成像技术的发展对于医学、生物学、天文学、地质学等领域产生了深远的影响。

2. 光学通信光学通信是一种利用光波进行信息传输的通信方式，它具有大带宽、低损耗、高安全性等优点，因此成为了现代通信系统中的重要组成部分。

3. 光存储技术光存储技术利用光对材料的改变来存储信息，包括光盘、光存储器件等。

光存储技术具有高密度、长寿命等优点，适用于大容量数据存储。

4. 光学传感器光学传感器利用光的特性来实现对信号的转换和处理，常见的光学传感器包括光电二极管、光电晶体管、CCD传感器等，它们在摄影、医学影像、安防监控等领域有着广泛的应用。

5. 光学信息处理光学信息处理是指利用光学原理进行信息的编码、解码、复制、加密等处理过程，包括光学数据处理、光学图像处理等。

6. 光学计算光学计算是一种利用光学原理进行计算和处理的技术，例如光学处理器、光学逻辑门等。

光信息复习题光信息复习题光信息是现代通信领域中的重要概念，涉及到光的传播、调制、解调等方面。

掌握光信息的基本原理和技术是学习光通信的关键。

下面将通过一些复习题来帮助大家回顾和巩固相关知识。

1. 光信息是如何传播的？简要描述光在介质中的传播过程。

光信息是通过光波在介质中的传播来实现的。

光波是由电磁波组成的，其频率范围在可见光区域。

当光波传播到介质中时，会与介质中的原子或分子相互作用，导致光波的传播速度变慢。

这种相互作用可以通过折射、散射等方式来描述。

2. 光信息的调制是什么意思？请举例说明。

光信息的调制是指将要传输的信息信号转换成光波的某种特性来表示。

常见的调制方式包括强度调制、频率调制和相位调制。

例如，光通信中常用的调制方式是强度调制。

当要传输的信息信号为数字信号时，可以通过改变光波的强度来表示0和1。

3. 光信息的解调是什么意思？请举例说明。

光信息的解调是指将传输过来的光信号转换回原始的信息信号。

解调的过程与调制相对应，可以通过检测光波的强度、频率或相位来实现。

例如，光通信中的解调过程可以通过光电探测器将光信号转换为电信号，再经过信号处理来恢复原始的信息信号。

4. 什么是光纤通信？它有什么优势？光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的通信方式。

它通过将信息信号转换成光波，然后通过光纤的传输来实现远距离的通信。

光纤通信具有以下优势：- 高带宽：光纤通信可以提供很高的传输带宽，可以同时传输大量的数据。

- 低损耗：光纤的传输损耗较低，可以实现长距离的通信。

- 抗干扰：光纤通信对电磁干扰和噪声的抗干扰能力较强，信号传输质量较高。

5. 光信息的调制解调过程中可能会遇到哪些问题？如何解决？在光信息的调制解调过程中，可能会遇到以下问题：- 衰减：光信号在传输过程中会发生衰减，导致信号强度下降。

可以通过增加光功率或使用光放大器来解决。

- 失真：光信号在传输过程中可能会受到色散、非线性等影响，导致信号失真。

可以通过使用补偿技术或优化传输系统来解决。

光电检测复习资料(有答案)光电检测复习资料简答(6′×5)长波限实际值小于理论值的原因LED为何正偏，光电二极管为何反偏光电池特性曲线分析用PSD测量两平面的相对平行度环境监测计算(10′×5)光敏电阻光电二极管光电倍增管视场角填空(1′×20)1.ZeS基于场致发光。

2.砷化镓禁带宽度1.44,那么其长波限为_861.11nm_()，实验值测得的长波限是1000nm，原因是1在振荡过程中，经多次反射后，长波和短波吸收不一样，短波更易被吸收，长波被吸收少。

2随着PN结的温度的升高，波长向长波方向移动。

3.已知Δf的值为1，量子效率η的值为1，那么直接检测的最小功率相当于2个光子，相干检测的最小功率相当于1个光子。

()4.求量子效率：5.如果两块光栅的栅距均为P=0.2mm，两光栅的栅线夹角为θ=1°。

所形成的莫尔条纹的宽度__11.46mm__()。

若光电探测器件测出莫尔条纹共走过12个，两光栅相互移动的距离___2.4mm__(L=NP)。

6.SI(λ)＝Iλ/dPλl，这称为光谱灵敏度。

用相位测距法测量距离，设被测距离最大范围为10Km，要求测距精度为1cm，而各尺的测量精度为1‰。

试给出测尺的个数以及各测尺的长度和频率。

如果题目精度为1%，那么需要三把尺子，一把10KM，能精确到100m。

还需要一把100m的尺子，能精确到1m，再要一把1m的，能精确到1cm。

综上需要三把尺子。

对应工作频率.第三章P52,第六题。

用CdS光敏电阻用做光电传感器，光敏电阻最大功耗为300mW，。

(电子电荷量e：1.6×10-19，普朗克常量h：6.63×10-34)(主要涉及公式：)(，ΔU=ΔI×RL)。

光电检测技术复习题库
1、光电倍增管的增益？
2、滤波器的频带宽度？
3、相敏检波器的作用？
4、光敏二极管正常工作时需要加什么样的偏压？
5、四项交流信号？
6、光电耦合器件、光电倍增管等器件的缩写符号？
7、绝对黑体？
8、外光电效应中，发射出的光电子最大动能与光强是否有关，为什么？
9、什么是正向偏置电路？什么是反向偏置电路？什么是零伏偏置电路？
10、在外观检测中光源一般有哪几种？对光源的要求是什么？
11、视频信号处理方法？
12、正温度系数？负温度系数？哪些材料是正温度系数？哪些是负温度系数？
13、什么是临界角？
14、光纤中光传播的原理？
15、发光二极管的发光区？
16、什么是光电效应？光电效应的分类？
17、光电导效应？光生伏特效应？掌握光电器件属于那种效应。

18、CCD的工作原理及基本功能？
19、MOS结构表面势与哪些因素有关？是什么样的关系？
20、光纤的数值孔径？
21光电倍增管的结构及原理
22硅光电池的工作原理
23什么叫此病信号
24光电倍增管的构成与工作原理。

25视频信号二值化处理电路主要有几种方法？哪种更精确一些？
26什么是莫尔条纹？用光栅产生的莫尔条纹进行位移测量有哪些特点？
27激光是如何产生的。

产生激光的三个必要条件是什么？
28 在对背景信号空间滤波时，常利用调制盘进行滤波，当调制盘安装在接收机内时，设目
说明怎样才能滤去背景噪声？
29扫描式取样积分器的特点。

+课后习题。

光学基本测量知识点总结一、光的传播特性1. 光的传播方式光是一种电磁波，它的传播方式有两种：直线传播和波的传播。

当光线遇到透明介质时，它会以直线的方式传播；当光线遇到不透明介质时，它会以波的方式传播。

2. 光的色散特性光的色散是指光通过介质时，不同频率的光线会以不同的速度传播，从而产生颜色分散的现象。

这种现象在光学测量中非常重要，因为它可以用来确定不同颜色的光线的波长和频率。

3. 光的反射和折射当光线遇到平滑的界面时，会发生反射和折射现象。

反射是指光线从界面上反射出去，而折射是指光线在界面上发生折射现象。

这些现象在光学测量中经常会用到。

4. 光的偏振光的偏振是指光线的振动方向是固定的现象。

在光学测量中，偏振光通常可以用来减少光线的干扰，从而提高测量的准确性。

二、光的测量方法1. 光的强度测量光的强度是指光线的能量密度，它是光学测量中经常需要测量的一个参数。

强度测量方法有直接照度法、反射法和逆反射法等。

2. 光的波长测量光的波长是指光线的波长，它是光学测量中非常重要的一个参数。

波长测量方法有光栅光谱仪、光电离仪和单色仪等。

3. 光的频率测量光的频率是指光线的振动频率，它是光学测量中需要测量的一个参数。

频率测量方法有光电离法、激光干涉法和频率计等。

4. 光的速度测量光的速度是指光线在介质中传播的速度，它是光学测量中需要测量的一个参数。

速度测量方法有直线测量法、闪烁测量法和干涉测量法等。

三、光学仪器的使用和应用1. 光学仪器的分类光学仪器包括光学显微镜、光谱仪、激光器和光电检测器等。

这些仪器在光学测量中起着非常重要的作用，它们可以用来测量光的强度、波长、频率和速度等参数。

2. 光学仪器的使用光学仪器的使用包括仪器的安装、调试和使用。

在使用光学仪器时，需要注意仪器的使用方法、保养和维护等，以保证测量的准确性。

3. 光学仪器的应用光学仪器在科学研究、医学诊断和工业生产中有着广泛的应用。

例如，在科学研究中可以用光学显微镜观察微观结构，在医学诊断中可以用光谱仪检测生物样本，在工业生产中可以用激光器进行精密加工等。