光电检测技术期末考试A 卷

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光电检测技术期末考试A 卷

光电检测技术课程考试题 A 卷(120 分钟)考试形式:开卷考试日期2009 年6 月12 日

课程成绩构成:平时20 分,期中分,实验分,期末80 分

一二三四五六七八九十合

一、填空题(每空一分,共15分)

1、光具有的一个基本性质是()。

2、光电检测技术研究的主要内容是()()。

3、光源调制通常分为()和()。

4、激光的形成必须满足()()()。

5、为了提高光电二极管的响应频率,应适当加大()。

6、光敏电阻受()影响大,通常工作在()环境下。

7、光电检测技术是()与()相结合而产生的一门新兴检测技术,它是利用()进行检测。

8、假设调制盘的转速为N转/分,得到调制光的频率为f,则调制盘的孔数为()。

二、判断题(每题一分,共10分)

1、相干长度只与光波单色性有关,而与其波长无关。

()

2、温度越高,热辐射的波长就越短。

()

3、雪崩管的工作偏压一般不超过10V。

()

4、光电探测器件输出的信号只有比噪声大时,测量才能进行。()

5、光电探测器件的1/f噪声是一种低频噪声。

()

6、光电池的频率特性很差。

()

7、光电三极管的增益比光电二极管大,但其线性范围比光电二极管小。()

8、对光源进行调制即可消除光源波动及背景光干扰的影响。

()

9、补偿法测量比差动法响应慢,但通常精度更高。

()

10、倒置望远镜系统对激光束发散角有缩小的作用。

()

三、简答:(每小题6分,共30分)

1、简述半导体激光器的工作原理,它有哪些特点?对工

作电源有什么要求?

2、光源选择的基本要求有哪些?

3、光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电,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种情况?

4、在微弱辐射作用下,光电导材料的光电灵敏度有什么特点,?为什么要把光敏电阻制造成蛇形?

5、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?

四、论述题(45分)

1、论述光电检测系统的基本构成,并说明各部分的功能。

(10分)

2、在“反向偏置”电路中,有两种取得输出电压U0的方

法:一种是从负载电阻R L上取得电压U0,另一种是从二极管两端取得电压U0。叙述两种方法的特点及它们之间的联系。(10分)

3、如果硅光电池的负载为R L,画出它的等效电路图,写出流过负载I L的电流方程及U oc、I sc的表达式,说明其含义(图中标出电流方向)。(12分)

3、阐述用补偿法检测溶液浓度的工作原理及工作过程。(13

分)

答案:

一、填空题

1、光具有的性质(波粒二象性)

2、光电检测技术研究的内容(信息变换技术)、(电信号处理技术)

3、光源调制通常分为(机械调制)和(电调制或内调制)和(外调制)

4、激光的形成必须满足(粒子数反转)、(谐振腔共振)、(阈值条件)

5、为了提高光电二极管的响应频率,应适当加大(反向偏压)

6、光敏电阻受(温度)影响大、通常工作在(低温)环境下

7、光电技术是(光学)和(电子技术)相结合而产生的一门新兴检测技术、它是利用(光电子技术对光信息)进行检测8、假设调制盘的转速是N转/分,得到调制光的频率为f,则调制盘的孔数是(60f/N)

二、判断题

相干长度只与光波但色性有关,与其波长无关(×)

1,(√)2(√)3(√)4(√)5(×)6(√)7(×)8(√)

倒置望远镜系统对激光束发射角有缩小的作用(√)

三、简答

1、简述半导体的工作原理,它有哪些特点?对工作电源有什么要求?

半导体激光器(LD)工作原理:半导体材料是LD的激活物质,在半导体的两个端面精细加工磨成解理面而构成谐振腔。半导体p-n结在内建电场下达到平衡;当外加正偏压时,外加电压削弱内建电场,使空间电荷区变窄,载流子的扩散运动加强,构成少数载流子的注入,从而在p-n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,复合产生能量释放,部分以光的形式释放出来,由于解理面谐振腔的共振放大作用实现受激反馈,实现定向发射而输出激光。

特点:体积小、重量轻、寿命长、具有高的转换效率,从紫外到红外均可发光,输出功率从几mw到几百mw,在脉冲输出时,可达数W,单色性比He-Ne激光器差。

对工作电源的要求是稳定

2、光源选择的基本要求有那些?

①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。按检测的任务不同,要求的光谱范围也有所不同,如可见光区、紫外光

区、红外光区等等。有时要求连续光谱,有时又要求特定的光谱段。系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。

②光对光源发光强度的要求。为确保光电测试系统的正常工作,对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。光源强度过低,系统获得信号过小,以至无法正常测试,光源强度过高,又会导致系统工作的非线性,有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器,同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。因此在设计时,必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计,并按估计来选择光源。

③对光源稳定性的要求。不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。通常依不同的测试量来确定。稳定光源发光的方法很多,一般要求时,可采用稳压电源供电。当要求较高时,可采用稳流电源供电。所用的光源应该预先进行月化处理。当有更高要求时,可对发出光进行采样,然后再反馈控制光源的输出。

④对光源其他方面的要求。光电测试中光源除以上几条基本要求外;还有一些具体的要求。如灯丝的结构和形状;发光面积的大小和构成;灯泡玻壳的形状和均匀性;光源发光效率和空间分布等等,这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足。

3、光电倍增管的供电电路分为负高压供电和正高压供电,