光电信息技术习题

图1一、 名词解释(每小题3分，总共15分)1.坎德拉(Candela,cd)2.外光电效应3.量子效率4. 象增强管5. 本征光电导效应二、 填空题(每小题3分，总共15分)1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。

2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由 、 、 、 和 组成。

3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P 型和N 型半导体组合而成。

其发光机理可以分为和 。

4. 产生激光的三个必要条件是 。

5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ，要使该材料有光电子产生，其入射光波的最大波长为 。

三、如图1所示的电路中，已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V R p ,当光照度为40lx 时，输出电压为6V ，80lx 是为9V 。

设光敏电阻在γ值不变。

试求：(1) 输出电压为8V 时的照度；（2）若e R 增加到6 K Ω，输出电压仍然为8V ，求此时的 (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。

四、如果硅光电池的负载为R L 。

(10分)(1)、画出其等效电路图；(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流； (3)、标出等效电路图中电流方向。

五、简述PIN 光电二极管的工作原理。

为什么PIN 管比普通光电二极管好？ (10分)六、 1200V 负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ，阴极入射光的照度为0.1Lx ，阴极有效面积为2cm 2，各倍增极二次发射系数均相等(4=δ)，光电子的收集率为98.00=ε，各倍增极的电子收集率为95.0=ε。

(提示增益可以表示为NG )(0εδε=) (15分)(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。

(2) 设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV ，求放大器的有关参数，并画出原理图。

七、 简述CCD 的两种基本类型，画出用线阵CCD 测量微小物体(小于100微米)原理简图，并分析测量原理。

授课教师命题教师或命题负责人签字院系负责人签字年月日中国海洋大学命题专用纸（附页A）2007-2008学年第 2 学期试题名称：光电技术（B卷）共4 页第2 页图2中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页C ）bca入射光一、单选题（12分，每题2分）1、B2、A3、B4、C5、D6、D二、多选题（10分，每题2分）1、CD2、ABC3、ABC4、ABC5、CD三、填空题(20分)1、（2分）0.1 ；2006、（3分）直接调制；模拟调制；数字调制4、（4分）电荷产生；电荷存储；电荷转移；电荷检测5、（2分）1.2202、（2分）17.1 lm/w7、（2分）正；负8、（3分）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9、（2分）0三、名词解释（6分）1、（3分）噪声等效功率：投射到探测器敏感元件上的辐射功率所产生的输出电压（或电流）正好等于探测器本身的噪声电压（或电流），则这个辐射功率就叫“噪声等效功率”。

或答：信号功率与噪声功率之比为1时，入射到探测器上的辐射通量（功率），称为噪声等效功率。

2、（3分）光伏效应：当光辐射到半导体上时，产生光生载流子，电势垒的内建电场将把电子与空穴分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，产生光生伏特效应，简称光伏效应。

四、简答题（18分）1、（7分）像管的主要功能是把不可见辐射（红外或紫外）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。

（2分）像管结构：光电变换部分（光电阴极）、电子光学部分（电子透镜）、电光变换部分（荧光屏）。

（3分）象管和摄象管的主要区别是，象管内部没有扫描机构，不能输出电视信号，对它的使用就跟使用望远镜去观察远处景物一样，观察者必须通过它来直接面对着景物。

（2分）2、（5分）（1）高的转换增益。

（2）良好的滤波性能。

（3）良好的空间和偏振鉴别能力。

（4）小的信噪比损失；有利于微弱光信号的探测。

（5）探测灵敏度高（或具有极限灵敏度）。

光电技术考试题及答案一、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频率成正比，这是由哪位科学家提出的？A. 爱因斯坦B. 牛顿C. 普朗克D. 波尔答案：A2. 下列哪种材料不适合作为光电二极管的活性层材料？A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C3. 光电倍增管的主要作用是什么？A. 放大光信号B. 放大电信号C. 转换光信号为电信号D. 转换电信号为光信号答案：A4. 光电传感器中，响应时间最短的是哪种类型的传感器？A. 光电二极管B. 光电晶体管C. 光电倍增管D. 光电电阻答案：C5. 光电效应中，光电子的产生与光的强度有关吗？A. 有关B. 无关C. 有时有关有时无关D. 无法确定答案：B6. 光电探测器的量子效率是指什么？A. 探测器接收到的光子数与发射出的电子数之比B. 探测器接收到的光子数与发射出的光子数之比C. 发射出的电子数与接收到的光子数之比D. 发射出的光子数与接收到的光子数之比答案：C7. 光电效应的产生需要满足什么条件？A. 光的频率必须高于材料的截止频率B. 光的强度必须足够大C. 光的波长必须足够短D. 光的偏振方向必须与材料的晶格方向一致答案：A8. 在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度有关吗？A. 有关B. 无关C. 有时有关有时无关D. 无法确定答案：B9. 光电探测器的光谱响应范围主要取决于什么？A. 探测器的材料B. 探测器的温度C. 探测器的尺寸D. 探测器的电压答案：A10. 光电倍增管的增益主要受哪些因素影响？A. 倍增极的材料B. 入射光的波长C. 倍增极的数量D. 所有选项答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，这个关系可以用公式E_k = hν - φ来表示，其中E_k代表最大初动能，h 代表普朗克常数，ν代表入射光的频率，φ代表材料的______。

光电技术试题及答案大全一、选择题1. 光电技术中，光电传感器的工作原理是将（）转换为电信号。

A. 光信号B. 声信号C. 热信号D. 机械信号答案：A2. 下列哪种材料不适合用于制造光电二极管？A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒答案：C3. 光电倍增管的工作原理是利用（）效应放大光信号。

A. 光电效应B. 热电效应C. 霍尔效应D. 光电导效应答案：A二、填空题1. 光电传感器的响应时间通常在______秒以下。

答案：毫2. 光电二极管的工作原理基于______效应。

答案：光电3. 光纤通信中，光信号的传输介质是______。

答案：光纤三、简答题1. 简述光电效应的基本原理。

答案：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子，这些电子的动能与光的频率成正比，与光的强度无关。

2. 解释光纤通信中的模式色散现象。

答案：模式色散是指在光纤中，不同模式的光信号以不同的速度传播，导致信号在传输过程中发生色散，影响通信质量。

四、计算题1. 已知光电二极管的光电流与入射光的强度成正比，比例系数为0.5 mA/mW。

若入射光强度为2 mW，请计算光电流的大小。

答案：光电流= 0.5 mA/mW × 2 mW = 1 mA2. 假设光纤通信系统中，光信号的衰减系数为0.2 dB/km，信号在光纤中传播了10 km，请计算信号衰减了多少dB。

答案：信号衰减= 0.2 dB/km × 10 km = 2 dB五、论述题1. 论述光电技术在现代通信中的应用及其优势。

答案：光电技术在现代通信中广泛应用于光纤通信、无线通信、传感器网络等领域。

其优势包括传输速度快、抗干扰能力强、传输距离远、能耗低等。

光电工程考试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 光的波粒二象性是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B2. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的频率成正比，这是哪位科学家的发现？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B3. 下列哪种材料不适合用于制造光电探测器？A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒答案：C4. 光纤通信中，光信号的传输介质是什么？A. 空气B. 真空C. 玻璃D. 水答案：C5. 激光的产生原理是基于哪种物理现象？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C二、填空题（每题2分，共10分）1. 光的波长、频率和速度之间的关系可以用公式______来表示。

答案：c = λν2. 光电效应中，当入射光的频率大于金属的截止频率时，会发生______。

答案：光电效应3. 光纤的折射率分布通常采用______型结构。

答案：梯度折射率4. 激光器中，工作物质被泵浦到高能级后，通过______过程释放能量。

答案：受激辐射5. 光电探测器的响应时间通常与材料的______有关。

答案：载流子寿命三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述光电效应的基本原理及其应用。

答案：光电效应是指光照射到物质表面时，物质中的电子被光子激发出来的现象。

其基本原理是光子的能量被物质表面的电子吸收，当光子的能量大于电子的逸出功时，电子就能从物质表面逸出。

光电效应的应用非常广泛，包括光电探测器、光电倍增管、太阳能电池等。

2. 描述光纤通信的基本原理及其优缺点。

答案：光纤通信是利用激光在光纤中传播的特性进行信息传输的一种通信方式。

其基本原理是将激光信号通过光纤传输到接收端，然后通过光电探测器将光信号转换为电信号。

光纤通信的优点包括高带宽、低损耗、抗干扰能力强等；缺点则包括成本较高、需要专业的安装和维护等。

四、计算题（每题15分，共30分）1. 已知激光器的输出功率为100mW，求其对应的光子数流强度。

光电技术考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、以下哪种材料不是常见的光电发射材料？（）A 金属B 半导体C 绝缘体D 碱金属化合物2、光电二极管在反向偏置时，其电流主要是（）A 扩散电流B 漂移电流C 复合电流D 热电流3、下列哪个不是影响光电倍增管增益的因素？（）A 倍增极材料B 倍增极级数C 入射光波长D 工作电压4、对于 PIN 光电二极管，其结电容与（）有关。

A 反向偏压B 光照强度C 温度D 材料电阻率5、在 CCD 器件中，电荷的转移是依靠（）实现的。

A 电场B 磁场C 扩散D 漂移6、能将光信号直接转换为电信号的器件是（）A 发光二极管B 光电二极管C 激光二极管D 液晶显示器7、以下哪种光源的相干性最好？（）A 白炽灯B 日光灯C 激光D 发光二极管8、光电耦合器的作用是（）A 实现光电转换B 隔离输入输出信号C 放大电信号D 滤波9、下列哪种探测器的响应速度最快？（）A 热电偶B 热敏电阻C 光电导探测器D 热释电探测器10、在光纤通信中，常用的光源是（）A 半导体激光器B 发光二极管C 白炽灯D 氦氖激光器二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、光电效应分为外光电效应、内光电效应和（）效应。

2、常见的光电探测器有（）、（）、（）等。

3、光的波长与频率的关系为（）。

4、太阳能电池的工作原理是基于（）效应。

5、发光二极管的发光颜色取决于（）。

6、光电倍增管由（）、（）和（）组成。

7、电荷耦合器件的基本单元是（）。

8、光纤的主要参数有（）、（）和（）。

9、激光的特点有（）、（）、（）和（）。

10、图像传感器分为（）和（）两类。

三、简答题（每题 10 分，共 20 分）1、简述光电导效应的工作原理。

答：光电导效应是指在光照下，半导体材料的电导率发生变化的现象。

当半导体材料受到光照时，光子能量大于材料的禁带宽度，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，形成自由电子和空穴，从而使材料的电导率增加。

光电技术自测题(全)(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--光电技术复习题第一部分自测题一、多项选择题1.下列选项中的参数与接收器有关的有（ AD ）A．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度2.光电探测器中的噪声主要包括（ ABCDE ）A．热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 f噪声 E 温度噪声3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是（ AB ）A．本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收二、单项选择题1.被光激发产生的电子溢出物质表面，形成真空中的电子的现象叫做（B）A．内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应2.当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（A）A.向短波方向移动B.向长波方向移动C.不移动D.均有可能3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW，正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W，人眼明视觉光谱光视效率为，则该激光器发出的光通量为（D）半导体（A）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。

A.价带，导带B.价带，禁带C.禁带，导带D.导带，价带5.一个电阻值为1000欧姆的电阻，在室温下，工作带宽为1Hz时，热噪声均方电压为(B)A 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx，该环境可能是（B）A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影7.已知某辐射源发出的功率为1W ，该波长对应的光谱光视效率为，则该辐射源辐射的光通量为（B ）A 683lm C 1276lm D 638lm8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是 （D ）A 辐射照度B 辐射强度C 辐射出度D 辐射亮度9. 电磁波谱中可见光的波长范围为(A)~ B ~1um C 1~3um D 8~12um10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。

光电技术试题及答案解析一、单项选择题（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，而是与入射光的频率成正比，这一现象是由哪位科学家首次提出的？A. 普朗克B. 爱因斯坦C. 牛顿D. 波尔答案：B2. 光电倍增管的主要作用是什么？A. 产生光电流B. 放大电信号C. 转换光信号为电信号D. 过滤噪声信号答案：B3. 下列哪种材料不适合用作光电探测器？A. 硅B. 锗C. 铜D. 硒答案：C4. 光电二极管的工作原理基于哪种效应？A. 光电效应B. 热电效应C. 光伏效应D. 霍尔效应答案：A5. 在光纤通信中，光信号的传输主要依靠哪种模式？A. 单模B. 多模C. 混合模D. 随机模答案：A6. 光电传感器的响应时间通常比机械传感器快，这是因为光电传感器的工作原理基于光速传播，而机械传感器则依赖于机械运动。

以下哪种说法是错误的？A. 光电传感器的响应时间与光速有关B. 机械传感器的响应时间与机械运动速度有关C. 光电传感器的响应时间一定比机械传感器快D. 光电传感器的响应时间与传感器材料无关答案：C7. 光电倍增管的工作原理中，二次电子发射是指什么？A. 电子与光电倍增管壁碰撞产生新的电子B. 电子与光电倍增管壁碰撞产生新的光子C. 电子与光电倍增管壁碰撞产生新的声子D. 电子与光电倍增管壁碰撞产生新的磁子答案：A8. 在光电效应中，如果入射光的频率低于金属的截止频率，将会发生什么？A. 发生光电效应B. 不发生光电效应C. 发生康普顿散射D. 发生瑞利散射答案：B9. 光电探测器的量子效率是指什么？A. 探测器接收到的光子数与发射出的电子数的比值B. 探测器发射出的电子数与接收到的光子数的比值C. 探测器接收到的光子数与发射出的光子数的比值D. 探测器发射出的光子数与接收到的光子数的比值答案：B10. 光纤通信中，光信号的衰减主要受哪些因素影响？A. 光纤材料的纯度B. 光纤的直径C. 光的波长D. 所有以上因素答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 光电效应的产生需要满足哪些条件？A. 入射光的频率必须大于金属的截止频率B. 入射光的强度必须足够高C. 入射光的波长必须小于金属的截止波长D. 入射光的偏振方向必须与金属表面垂直答案：A, C2. 光电倍增管的主要应用领域包括哪些？A. 光谱分析B. 核物理实验C. 医学成像D. 光纤通信答案：A, B, C3. 光电传感器的优点包括哪些？A. 快速响应B. 高灵敏度C. 抗干扰能力强D. 易于集成答案：A, B, C, D4. 光纤通信中，光信号的传输模式包括哪些？A. 单模B. 多模C. 混合模D. 随机模答案：A, B5. 光电探测器的类型包括哪些？A. 光电二极管B. 光电晶体管C. 光电倍增管D. 光电电阻答案：A, B, C, D三、填空题（每题2分，共10分）1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，这一关系由______方程描述。

三、名词解释：1、传感器：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

2、重复性：用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95%概率水平两个独立测试结果的最大差值3、线性度：测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。

2、正压电效应答：压电效应：某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变形，并且在其表面上会产生电荷，若将外力去掉，它们又重新回到不带电的状态。

具有压电效应材料有石英晶体、人工制造的压电陶瓷、锆钛酸铅等。

逆压电效应：是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象四、简答题1、解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

通常传感器由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

2、什么是传感器的静态特性，描述静态特性的技术指标有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。

与时间无关。

主要性能指标有：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等。

3金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。

4简要说明电容式传感器的工作原理。

答：电容式传感能将被测量转换为传感器电容变化。

传感器有动静两个板板，板板间的电容为。

当动板板运动或极板间的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式、变面积式和变介质型的电容式传感器。

5、什么是电涡流效应？答:根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈漩涡状的感应电流，此电流叫电涡流，这种现象成为电涡流。