光电子器件习题
光电子技术思考题答案
精品文档2014年光电子技术思考题答案１．已知一阶跃光纤芯区和包层折射率分别为n=1.62, n=1.5221(a)试计算光纤的数值孔径NA=??=? 计算空气中该光纤的最大入射角(b)M?=？，=1.33）(c)如果将光纤浸入水中（n水M?=0.9um,计算光纤传输的总模数。
，(半)径a=60um２．设阶跃光纤的数值孔径NA=0.2,芯0???=0.6328um的最大芯(和半)=1.3um=1.5,n３．欲设计阶跃单模光纤，其芯折射率为=0.005,试分别计算波长为100径。
.精品文档４．设一根光纤的芯的折射率n=1.532，包层的折射率n=1.53021(a)计算临界角；(b)设一条光线沿轴向传播，另一条光线以临界角入射到包层上，试求轴向光线传播１公里后两光线的滞后；５．已知一直圆柱形阶跃光纤，纤芯和包层折射率分别为n=1.62, n=1.52，其芯线直径d=10um，弯曲后的曲率半21径R=1.0cm?？(所有子午光线都全反射)试计算放在空气中子午光线的最大入射角(a)M??）(只要有一条子午光线做到就可以R值低于多少时，子午光线便不再在内表面上反射？（入射角) =(b)0M?增大到90°，则n最大应等于多少？((c)对该光纤，要使最大孔径角设纤芯的折射率保持一定。
) 2M?=90°时，出射光会不会在光纤的出射端面上发生反射？(试分析之)(d)当M.精品文档? =10６．已知“习题5”中的圆柱形阶跃光纤的入射端面有°倾角，出射端面仍垂直于轴线?(a)试计算放在空气中光纤的最大入射角。
axm??°）会不会在出射端面内发生全=90至少要多少？这一光线（°，该光纤的数值孔径=90(b)要使NA axmM反射？.精品文档.精品文档7.将50mw的光注入300m长的光纤中。
如果在另一端接收到的功率为30mw，试问每公里光纤的损耗是多少（用dB/km表示）？如果光纤长５公里，输出功率将是多少？8.使用棱镜耦合将光耦合进入单模光纤中，若棱镜系统的数值孔径NA是0.3，光源波长是532.8nm，如果想要单模光纤与棱镜系统的数值孔径匹配，则其纤芯最大可以是多少？试从结果讨论其可行性。
张永林第二版《光电子技术》课后习题答案解析
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380~780nm 400~760nm频率：385T~790THz 400T~750THz能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+dλ范围内发射的辐射通量dΦe，除以该波长λ的光子能量hν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.362 1.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v v v v v K V lmd I d S Rh R RI cd dI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v v v v v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长 随温度T 的升高而减小。
光电子学课程习题集答案
好好学习，天天上上
1.在增益介质中，一束光从X=0处出发，光强 为I0。经过5CM后光强增加一倍。当光强达到 8I0时，光所传播的距离是多少？
解：利用增益系数表达式
当x＝5时，I(5)=2I(0). 当I(x)=8I(0)时，仍可认为G属于小信号增益，则
则辐射能量 e e t 0.293 60 0.510 8.96W
03电子科学与技术Company Logo
好好学习，天天上上
4. 解：线性函数表示总辐射功率为I 0 的光谱中，其中落在频率
~ d
内的辐射功率与总功率之比随频率的分布情况 。
03电子科学与技术Company Logo
，
好好学习，天天上上
，
v2 c 0 2
11.解： 1nm
v1
8
c 0 2
c v N 2 ， 2 0 4
则：
C 3 10 m / s
vN
0 =0.5 m时，
03电子科学与技术Company Logo
好好学习，天天上上
6。实现光放大的必要条件是什么，负温度状 态的概念是什么？
答：粒子数反转是得到光放大的必要条件（见书P39）。 当出现粒子数反转时，如果在形式上使用热平衡分布公式， 就会得到负温度状态的概念。与粒子数反转相对应的等效 温度为：
好好学习，天天上上
9. 经典物理观点：跃迁所发出的电磁波不是单色波，而是分 布在中心频率附近的一个小的频率范围的单色波的组合， 在谱图上正好表现为一定宽度。 量子力学观点：由测不准关系，在某一时刻，粒子所处的 能级也是不确定的，即能级不是单一的，跃迁的结果也就 相当发出了多种不同频率的光子，形成了谱线宽度。自发 辐射过程中这种增宽效益是不可避免的，也是谱线宽度所 能达到的最低值，因而决不存在线宽为0的情况，即不可 能发出绝对的单色光。 由此可见，没有绝对单一波长的光波存在。
《半导体光电学》课后习题
《半导体光电学》课后习题第一章半导体中光子-电子的相互作用思考与习题1、在半导体中有哪几种与光有关的跃迁，利用这些光跃迁可制造出哪些类型的半导体光电子学期间。
2、为什么半导体锗、硅不能用作为半导体激光器的有源介质，面却是常用的光探测器材料？3、用量子力学理论证明直接带隙跃迁与间接带隙跃迁半导体相比其跃迁几率大。
4、什么叫跃迁的K选择定则？它对电子在能带间的跃迁速率产生什么影响？5、影响光跃迁速率的因素有哪些？6、推导伯纳德-杜拉福格条件，并说明其物理意义。
7、比较求电子态密度与光子态密度的方法与步骤的异同点。
8、在半导体中重掺杂对能带结构、电子态密度、带隙、跃迁几率等带来什么影响？9、什么叫俄歇复合？俄歇复合速率与哪些因素有关？为什么在GaInAsP/InP等长波长激光器中，俄歇复合是影响其阀值电流密度、温度稳定性与可靠性的重要原因？10、比较严格k选择定则与其受到松弛情况下增益-电流特性的区别。
11、带尾的存在对半导体有源介质增益特性产生哪些影响？12、证明式（1.7-20）。
13、说明图1.7-5和图1.7-6所依据的假设有何不同？并说明它们各自的局限性。
第二章异质结思考与习题1、什么是半导体异质结？异质结在半导体光电子器件中有哪些作用？2、若异质结由n型（E∅1，χ1，ϕ1）和P型半导体（E∅2，χ2，ϕ2）结构，并有E∅1<E∅2，χ1>χ2，ϕ1<ϕ2，试画出np 能带图。
3、同型异质结的空间电荷区是怎么形成的？它与异质结的空间电荷形成机理有何区别？4、推导出pn 异质结结电容C j 与所加正向偏压的关系，C j 的大小时半导体光电子器件的应用产生什么影响？5、用弗伽定律计算Ga 1−x Al x As 半导体当x=0.4时的晶格常数，并求出GaAs 的晶格失配率。
6、探讨在Si 衬底上生GaAs 异质结的可能性。
7、用Ga 1−x Al x As 半导体作为激射波长为0.78μm 可且光激光器的有源材料，计算其中AlAs 的含量。
微纳光电子练习题
一、简答题：1. 套准精度的定义,套准容差的定义。
大约关键尺寸的多少是套准容差.套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。
套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移。
一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。
2. 亚波长结构的光学特性。
亚波长结构的光学特性：-- 光波通过亚波长结构时，光的衍射消失，仅产生零级反射和透射，等效为薄膜，可用于抗反射元件和双折射元件；-- 采用空间连续变化的亚波长结构可获得偏振面的衍射，形成新型偏振器件；-- 表面等离子波亚波长光学利用表面等离子体波共振（SPR）原理：波导，小孔增强，局域增强等4. 微电子的发展的摩尔定律是什么?何谓后摩尔定律？集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律5. 单晶、多晶和非晶的特点各是什么？单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；——有源器件的衬底非晶：如SiO2, 原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化；多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化。
6. 半导体是导电能力介于___导体_____和___绝缘体_____之间的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力___明显变化______; _______往纯净的半导体中掺入某些杂质_______可以使半导体的导电能力发生数量级的变化。
7. 在光滑的金属和空气界面，为什么不能激发表面等离子体波？对于光滑的金属表面，因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢，所以不能激发表面等离子体波。
8. 磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率9. 谐衍射光学元件的优点是什么？高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪些方法？K1 is the system constant 工艺因子：0.6～0.8NA = 2 ro/D, 数值孔径改进分辨率的方法增加NA 减小波长减小K111. 什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O及其他气体而被带走；目的是去除光刻后残留的聚合物12. 硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜13. 折衍混合光学的特点是什么？折衍混杂的光学系统能突破传统光学系统的许多局限，在改善系统成像质量减小系统体积和质量等诸多方面表现出传统光学不可比拟的优势14. 刻蚀工艺有哪两种类型？简单描述各类刻蚀工艺。
光电子技术及应用(第2版)章节习题及自测题参考答案
光电子技术及应用（第2版）章节习题及自测题参考答案第一章习题参考答案一、单选题1.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9. A 10.A二、填空题11.500，30012.无线电波，.红外光，可见光和紫外光，X 射线，γ射线13.0.77---1000μm ，近红外，中红外和远红外14.泵浦源，谐振腔和激活介质15.频率，相位，振幅及传播方向16.受激辐射，实现粒子数反转，谐振腔；方向性好，相干性好，亮度高 17.935μm18.919.125103.1--⋅⋅⨯s m kg20.三、计算题21.解：（1）根据距离平方反比定律2/R I E e e =，太阳的辐射强度为sr W R E I e e /10028.3252⨯==。
得到太阳的总功率为W I e e 26108.34⨯==Φπ（2）太阳的辐射亮度为()sr cm W A I L e ./10989.127⨯== 太阳的辐射出射度为27/1025.6m W L M e e ⨯==π 太阳的温度为K M T e 57614==σ22.解：222z r r ='=，22cos cos z r z+'='=θθ，r d r dS '∆'=ϕ 由：2cos cos r BdS S d d dE θθ'='Φ'=2202222022)(2cos 2z R RB z r r d r z B r d r r B E R R+=+'''=''=⎰⎰ππθπ 23.解：设相干时间为τ，则相干长度为光束与相干时间的乘积，即c L c ⋅=τ 根据相干时间和谱线宽度的关系c L c v ==∆τ1 又因为00γλλv ∆=∆，λc v =0，nm 8.6320=λ由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性=101200010328.6108.632-⨯===∆=∆nm nm L v v c λλλ 24.证明：若t=0时刻，单位体积中E 2能级的粒子数为n 20，则单位体积中在t→t+dt 时间内因自发辐射而减少的E2能级的粒子数为：2122122120A t dn A n dt A n e dt --==故这部分粒子的寿命为t ，因此E2能级粒子的平均寿命为212120020211A t tA n e dtn A τ∞-==⎰ 25.解：设两腔镜1M 和2M 的曲率半径分别为1R 和2R ，121m,2m R R =-=工作物质长0.5m l =，折射率 1.52η=根据稳定条件判据：（1） 其中（2） 由（1）解出2m 1m L '>>由（2）得所以得到： 2.17m 1.17m L >>第二章习题参考答案011 1 21L L ''⎛⎫⎛⎫<-+< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭() l L L l η'=-+10.5(1)0.171.52L L L ''=+⨯-=+一、选择题1.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A 10. B二、 是非题911.√ 12.× 13.× 14.× 15.√ 16.√三、 填空题17.大气气体分子及气溶胶的吸收和散射；空气折射率不均匀；晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电压后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小形变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。
光电子技术复习题(一)
一．单项选择题1. 光电转换定律中的光电流与 BA 温度成正比B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 AA 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短3.光束调制中，下面属于外调制的是 ABDA 声光调制B 电光波导调制C 半导体光源调制D 电光强度调制4.红外辐射的波长为[ d ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770-1000 nm5.激光具有的优点为相干性好、亮度高与[ b ]A 多色性好B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱6．能发生光电导效应的半导体是 cA本征型和激子型 B本征型和晶格型C本征型和杂质型D本征型和自由载流子型7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子γ描述，在强辐射作用下AA. γ=0.5B. γ=1C. γ=1.5D. γ=28.电荷耦合器件分 [ A ]A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD9.光通亮φ的单位是[ C ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd)10.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光与红外光谱区 B可见光与紫外光谱区 C可见光区 D 可见光与红外光谱区13．光视效能Kλ为最大值时的波长是AA．555nm B.666nm C．777nm D.888nm14.可见光的波长范围为[C ]A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和C ]A 计算B 显示C 检测D 输出16. 辐射通亮φe的单位是[B ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)二.填空题1. 光在大气中传播，将会使光速的能量衰减，其主要因素来源于大气衰减、大气湍流效应。
光电习题[整理版]
![光电习题[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/d6627173ae1ffc4ffe4733687e21af45b307fe23.png)
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
题型：填空20，选择20，判断对错10，计算题20，简答题30
1.衡量光电子器件探测能力的参数有哪些？其中光谱响应度和响应度，最小可探测功率
和探测率之间具有怎样的关系？光电器件的性能参数主要有哪些？并做简要说明
2.光电效应的种类，解释什么是内光电效应，外光电效应，光电导效应，光伏效应。
何
为外光电效应，何为内光电效应，分别解释其原理及利用各自原理的主要器件。
3.光敏电阻的性能特点
4.影响光敏电阻光谱特性的主要有那两个因素？
5.光敏电阻的光电特性，计算一个照度上会产生多大的电流，或电压。
6.试解释光生伏特效应。
主要的光伏器件有哪些？试以一种器件为例说明其工作原理。
7.2DU型光电二极管环极的作用及连接方式。
8.推导光电二极管的最小可探测功率。
9.当光的增益功率足够大时就会产生受激吸收和发射光电子的现像。
10.外光电效应的两个定律是什么，解释每个个规定。
给出一个阈值功率。
代表什么含义。
11.光电被增管的增益和那些因素有关？（倍增极材料，偏置电压）调整偏置电压时是否
可以改变增益？
12.影响光电倍增管的长波阈值和短波阈值分别是什么？
13.光电倍增管的性能特点及特性参数的计算。
14.光电成像器件的种类。
15.热电探测器件有哪些，试简要说明各自特点。
16.像管的种类与功能。
17.微光像增强器的基本原理与结构。
18.摄像管功能。
19.单个电荷耦合器件的基本原理和信息传递过程。
D的主要特性参数。
21.如何减少传递中的电荷损失，提高转移效率？
D的上下限频率特性由什么决定？
23.简单画出帧场转移结构面阵CCD的结构，并说明其工作原理。
D图像传感器的附加电路有哪些？
25.CMOS图像传感器单个像元的工作原理。
D图像传感器与CMOS图像传感器实现光电信息转换的相同点和不同点。
27.CMOS图像传感器芯片的基本构成。
28.比较CCD图像传感器与CMOS图像传感器不同。
29.致冷型红外成像器件主要利用黑体的什么定律来实现红外检测？
30.SPRITE探测器的工作原理，（光电导效应）实现全部扫出必须满足的两个条件。
31.微测辐射热计的工作原理。
32.光子探测器和热探测器的区别。
33.热探测器的基本原理——热效应
34.热释电探测器的基本原理——热释电效应
35.紫外光的划分。
36.紫外探测的特点。
37.X射线的范围。
38.人造X射线的工作原理。