光电检测技术期末复习题

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。

光电检测期末考试试卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而与入射光的频率有关。

（对/错）2. 光电管的灵敏度与阴极材料的逸出功有关。

（对/错）3. 光敏电阻在光照下电阻值会发生变化，这种变化是可逆的。

（对/错）4. 光电倍增管的增益与阳极电压无关。

（对/错）5. 光纤通信中，单模光纤比多模光纤具有更高的带宽。

（对/错）6. 激光的相干性比普通光源的相干性要好。

（对/错）7. 光电二极管的响应速度比光电三极管快。

（对/错）8. 光电池的输出电压与光照强度成正比。

（对/错）9. 光通信中，波分复用技术可以提高通信容量。

（对/错）10. 光纤的损耗主要来源于材料吸收和散射。

（对/错）二、填空题（每空1分，共20分）1. 光电效应的条件是入射光的频率必须大于或等于材料的_________。

2. 光电倍增管的工作原理基于_________效应。

3. 光纤通信中，_________光纤可以实现信号的放大。

4. 激光器的工作原理基于_________放大。

5. 光电池的工作原理基于_________效应。

6. 光纤的折射率分布为_________型时，只能传输单一模式的光信号。

7. 光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而_________。

8. 光电倍增管的增益与_________电压有关。

9. 光纤通信中，_________复用技术可以提高通信容量。

10. 光电二极管的响应波长范围取决于材料的_________。

三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。

2. 描述光纤通信的基本原理，并说明其主要优点。

3. 解释激光的相干性，并讨论其在实际应用中的意义。

四、计算题（每题15分，共30分）1. 给定某光电二极管的光电流与光照强度的关系为I = kP，其中I为光电流，P为光照强度，k为比例常数。

若在光照强度为P1时，光电流为I1；在光照强度为P2时，光电流为I2。

《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。

光电检测期末考试试题### 光电检测期末考试试题#### 一、选择题（每题5分，共40分）1. 光电检测技术中，光电效应是指（）。

A. 光能转化为热能B. 光能转化为电能C. 电能转化为光能D. 热能转化为光能2. 下列哪种材料不适合用作光电探测器的材料？（）A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒3. 光电倍增管（PMT）的主要作用是（）。

A. 放大电流B. 放大电压C. 放大光信号D. 放大声音信号4. 在光电检测中，光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而（）。

A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少5. 光电二极管的工作原理基于（）。

A. 光电效应B. 热电效应C. 光电导效应D. 光伏效应6. 光电检测技术在以下哪个领域应用最广泛？（）A. 通信B. 医疗C. 军事D. 所有以上7. 光电检测系统的灵敏度主要取决于（）。

A. 光源的亮度B. 探测器的响应速度C. 信号处理电路的增益D. 所有以上8. 在光电检测系统中，滤光片的主要作用是（）。

A. 改变光的强度B. 改变光的波长C. 改变光的方向D. 改变光的相位#### 二、简答题（每题10分，共40分）1. 简述光电效应的基本原理，并说明其在光电检测中的应用。

2. 描述光电倍增管（PMT）的工作原理，并解释其在提高光电检测灵敏度方面的优势。

3. 说明光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化规律，并讨论其在光电检测中的作用。

4. 阐述光电二极管和光电晶体管的主要区别，并讨论它们在光电检测系统中的不同应用场景。

#### 三、计算题（每题10分，共20分）1. 假设一个光电二极管在无光照时的暗电流为10nA，光照强度增加后，其电流增加到1μA。

如果该二极管的光电流与光照强度成正比，求光照强度增加了多少倍？2. 在一个光电检测系统中，使用了一个增益为10^6的光电倍增管。

如果入射光信号产生的光电子数为100，计算经过光电倍增管放大后的信号电流（假设每个光电子产生一个电子-空穴对）。

电子科技大学光电检测技术期末考试光电检测技术课程考试题B卷（120分钟）考试形式:开卷考试日期2009—年6_月日课程成绩构成：平时20 分, 期中__________ 分，实验_____ 分，期末—80 ______分一、填空题（每空一分，共15分）1、入射光在两介质分界面的反射率与（）有关。

2、已知本征硅的禁带宽度E g= 1.2eV，则该半导体材料的本征吸收长波限为（）。

3、某一干涉仪的最高频率为20MHz ,选用探测器的时间常数应小于（）。

4、温度越高，热辐射的波长就（）。

5、光电检测是以光信息的变换为基础，它有（）和（）两种基本工作原理。

6、光电探测器的物理效应通常分为（）、（）、（）°7、光电检测系统主要由（)、( ）、（）和（）°&光电三极管的增益比光电二极管（）但其线性范围比光电二极管（）°二、判断题（每题一分，共10分）1、PIN 管的频率特性比普通光电二极管好°（）2、提高载流子平均寿命能同时提高光电导器件的增益及其截止频率。

（）3、有基极引线光电三极管可作为光电二极管和无基极引线光电三极管使用。

（）4、对光源进行调制即可消除光源波动及背景光干扰的影响。

（）5、光电二极管阵列中各单元面积减小，则其信号电流和暗电流同比例减小。

（）6、阵列器件输出的信号是数字信号。

（）7、光敏电阻受温度影响大，通常工作在低温环境下工作。

（）8、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度越高。

9、光电探测器件输出的信号只有比噪声大时，测量才能进行。

（）10 、光电池的频率特性很好。

（）三、简答题（每小题6分，共30分）1、总结原子自发辐射、受激吸收、受激辐射三个过程的基本特征。

2、半导体激光器和发光二极管在结构上、发光机理和工作特性上有什么不同？3、说明为什么本征光电导器件在微弱的辐射作用下，时间显影越长，灵敏度越高。

4、硅光电池的内阻与哪些因素有关？在什么条件下硅光电池的输出功率最大？5、光电三极管和普通三极管有什么不同？为什么说光电三极管比光电二极管的输出电流可以大很多倍？四、论述题（45分）1、试从工作原理和系统性能两个方面比较直接探测和外差探测技术的应用特点。

光电检测技术期末试卷试题大全1.选择题1. 红外光电传感器是一种常见的光电检测设备，它的工作原理是通过检测红外线的______来实现对目标物的检测。

A. 强度B. 频率C. 极性D. 相位2. 光电二极管是一种常见的光电检测器件，它的工作原理是基于______效应。

A. 光电B. 热释电C. 雷射D. 压电3. 光电检测技术在工业自动化中的应用主要包括______。

A. 物体检测B. 位置测量C. 温度测量D. 速度测量4. 光电检测器件中，______是用来控制光电转换效率的重要参数。

A. 光敏面积B. 波长范围C. 频率D. 光电流5. 光电检测技术在机器人领域中的应用主要包括______。

A. 图像识别B. 人脸识别C. 声音识别D. 语音识别2.填空题1. 光电检测技术中，______是指通过发光二极管或激光二极管产生光信号的过程。

2. 光电检测器件中，______是指当光照射到光敏元件表面时产生的电荷量。

3. 光电检测技术中，______是指将光信号转化为电信号的过程。

4. 光电检测技术中，______是指通过对检测光信号进行处理获得目标物的信息。

3.简答题1. 请简要描述红外光电传感器的工作原理，并举例说明其在实际应用中的使用场景。

2. 光电二极管与普通二极管相比有什么不同之处？为什么光电二极管被广泛应用于光电检测技术领域？3. 光电检测技术在工业自动化中的应用主要有哪些优势？请列举并解释其中的一两个优势。

4. 光电检测器件的频率响应是什么？如何调节光电检测器件的频率响应？5. 光电检测技术在机器人领域中的应用主要有哪些优势？请列举并解释其中的一两个优势。

4.综合问题现代工业生产过程中，光电检测技术扮演着重要的角色。

请结合实际案例，阐述光电检测技术在工业自动化中的应用，并分析其对提高生产效率和质量的影响。

在答题过程中，可参考以下结构进行撰写：1. 引言：介绍光电检测技术在工业自动化中的重要性和应用需求。

《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。

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。