07级光电技术复习题

一、选择
1．利用晶体自发极化特性的光电探测器是 [热释电探测器 ]
2．以下各量中不属于辐射度量的是 [ ]
A. 辐出度。

B.发光强度。

C. 辐照度。

D. 辐亮度。

3．利用外光电效应的光子探测器是 [ 光电子发射探测器 ]
4．以下各物中不属于光伏探测器的是[ ]
光电二极管、发光二极管、pin管、雪崩二极管
二、简单回答
1．光电池有哪些性能参数？(1)光照特性。

(2)光谱特性。

(3)温度特性。

〔4〕频率特性。

（开
路电压、内阻、电容量、寿命）。

2．光电倍增管的放大倍数[电流增益]与哪些因素有关？放大倍数[电流增益] G=f（gδ）
n。

与第—倍增极对阴极发射电子的收集率f、倍增极间的传递效率g、倍增极的倍增系
数δ以及倍增极个数n有关。

3．光子探测器有哪几种？（1）光电子发射探测器。

(2) 光电导探测器。

(3) 光伏探测
器。

(4)光电磁探测器。

4．温差电效应包含哪几种效应？（1）塞贝克效应。

（2）珀耳帖效应。

（3）汤姆逊效
应·
5光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为哪几种类型？光伏探测器按照对光照敏感结
的种类可分为pn 结型、pin结型、金属半导体结型（肖特基势垒型）和异质结型。

三、简单叙述题）
2．简述热释电探测器的热释电效应。

（1）某些物质自发极化选择性，表面带电，成为极性
晶体。

（2）平时被自由电荷补偿而不显极性。

（3）自发极化与温度有关，当物质吸收光辐射升温时，自发极化加强。

（4）而自由电荷补
偿需要较长时间。

如果温度快速变化，则表面有随之变化的电荷。

3．光子探测器和热探测器特性上有何差别。

光子探测器热探测器
机理光子效应光热效应
光谱响应选择性非选择性
响应量电压、电流和温度有关量
响应时间 快 慢
4．简述光电导探测器的光电导效应。

光子作用于光电导材料，形成本征吸收或杂质吸收，产生附加的光生载流子．从而使半导体的
电导率发生变化，这就是光电导效应。

价带种的电子吸收光子进入导带成为导电电子，留下
的空穴也导电，这就是本征吸收所产生的本征光电导。

p 型半导体，其受主能带靠近价带，价
带中的电子很易从光子吸收能量而跃人受主能带，使价带产生空穴参与导电，这就是杂质吸收
所产生的杂质光电导效应。

1下列缩写的意义（加试）
（1）、PC 光电导，（2）、PV 光伏，（3）、CCD 电荷耦合器件，（4）、SMOS 。

半导体存储操作系统
四、计算题
1．明视觉环境，V （400）=0.0004，V （555）=1，V （460）=0.060。

已知400nm 的光的光通量
V Φ（400）与555nm 的光的光通量V ΦΦe （555）相等，求400nm 的光的辐射通量e Φ（400）与555nm 的光的辐射通量e Φ（555）之比e Φ（400）/e Φ（555）=？
2一个100W 的光源，发出的光由860nm 、555nm 和460nm 三种光组成，辐射通量分别为Φe （860）=5W 、Φe （555）=55W 和Φe （460）=25W ，求（1）发出的光通量Φv ；（2）光源的辐射效率；（3）光源的发光效率。

（1） Φ=683*（5*0+55*0.995+25*0.06）=38401.675
（2） η=（5+55+25）\100=0.85
（3） η1=38401.675\100=384.01675
3一个光电倍增管，共有8个倍增极。

倍增极的倍增系数为5，第—倍增极对阴极发射电子的收集率为0.9，倍增极间的传递效率为1。

求这个光电倍增管的放大倍数[电流增益]G 。

G=f （g δ）n G=0.9（1*5）8
4．估算人体辐射的峰值波长范围。

t=35~40℃
根据维恩位移定律λT=2897.8（µm.K ） T=35+273=308K T=40+273=313K
五、叙述题
1．光谱光视函数的物理意义。

4.结合人眼感光的的生理特征，说明光谱光视函数的物理意义，介绍光谱光视函数的特点。

（1）在相同视觉条件（即亮度相同）下，眼睛的视觉感应灵敏度与波长有关。

在相同视觉条件下人的视神经对各种不同波长光的感光灵敏度是不一样的，人眼对光的视觉感应的相对灵敏度与波长的关系叫光谱光视函数，光谱光视函数是波长的函数。

（2）眼睛的视觉感应灵敏度还与视觉条件有关，即与亮度有关。

同样波长的光在不同视觉条件的视觉感应灵敏度是
η不一样的。

所以光谱光视函数还与视觉条件有关。

（3）各种视觉条件下都有各自最敏感的波长λ
m 。

在同一视觉条件下，如果波长为λ
m
、辐射通量为Φ
eλm
与波长为λ、
辐射通量为Φ
eλ
的两束辐射引起的视觉感觉强度相等，将它们的辐射通量之比定义为波长为λ的光在此视觉条件
下的光谱光视效率V。

即有：V
λ= Φeλm / Φeλ，Vλ与与波长的关系叫该视觉条件下的光谱光视函数。

统计结果表明，在暗视觉条件下，眼睛对507 nm光的感光灵敏度最高，记为λmˊ；在明视觉条件下，眼睛对555nm光的感光灵敏度最高，记为λm〞。

2 叙述相干探测器的基本原理。

相干探测将信号光和参考光同时入射到光电探测器的光敏面上，形成光的干涉图样，光电探测器响应两光束的干涉光场，其输出信号不仅与入射光波的强度（或振幅）有关，还与频率和相位等其他波动参数有关。

这种探测方式与无线电外差接收极为相似，故又称为外差探测
2相干探测与直接保测相比，有何持点。

相干探测与直接保测相比
（1）转换增益高。

可达107。

（2）可获得全部信息。

在直接探测中，只探测信号光的振幅或强度变化。

在相干探测
中，可探测信号光的振幅、频率和相依的变化。

（3）好的滤波性能。

相干探测系统对背景光的滤波性能比直接探测系统要高。

（4）有利于微弱光信号的探测。

可测单个光子。

3光伏探测器与光电导探测器相比较有何不同?光伏探测器多用于哪些方面?
(1)产生光电变换的部位不同，光电导探测器是均值型，光无论照在它的哪一部分，受光部分的电导率都要增大，而光伏探测器是结型，只有到达结区附近的光才产生光伏效应。

（2）光电导探测器没有极性，工作时必须外加偏压，而光伏探测器有确定的正负极，不需外加偏压也可以把光信号变为电信号。

（3）光电导探测器的光电效应主要依赖于非平衡载流子中的多子产生与复合运动，弛豫时间较大，同此，响应速度慢，频率响应性能较差。

而光伏探测器的光伏效应主要依赖于结区非平衡载流子中的少子漂移运动，弛豫时间较小，因此，响应速度快，频响响应特性好。

光伏应用：光度测量、光开关、报警系统、图像识别、自动控制
六、叙述题
1．以pn结为例说明势垒效应产生光生伏特效应的原理
2.叙述光子探测器的分类方法，并指出各种光子探测器的探测机理中所依据的物理效应。

（1）电子发射探测器，探测机理为光电于发射效应即外光电效应。

(2)光电导探测器，探测机理为光电导光效应。

(3) 光伏探测器，探测机理为光伏效应。

(4)光电磁探测器，探测机理为光电磁效应。

3.叙述光电探测器的分类方法，并指出各种光电探测器的探测机理中所依据的物理效应。

按探测机理的物理效应分为两大类，一类是利用各种光子效应的光子探测器，另一类是利用温度变化
效应的热探测器。

[1]．光子探测器，探测机理为各种光子效应。

（1）电子发射探测器，探测机理为光电于发射效应即外光电效应。

(2)光电导探测器，探测机理为光电导光效应。

(3) 光伏探测器探测机理为光伏效应。

(4)光电磁探测器，探测机理为光电磁效应。

[2]．热探测器，探测机理为温度变化效应。

（5）测辐射温差热电偶和热电堆，探测机理为温差电效应。

(6)电阻测辐射热器，探测机理为热敏电阻。

（7）热释电探测器，探测机理为热释电效应。

4光电探测系统的分类方法。

光电探测系统的分类方法类型是很多的，我们可以从不同角度出发把系统进行分类。

（1）.按携带信息的光源分，可分为主动系统和被动系统。

被动探测系统所接收到的光信号来自目标的自发辐射。

主动探测系统是发射和接收系统共向配合进行工作的。

（2）．按光谱范围分，常分为可见光探测系统和红外探测系统。

可见光探测系统量子效率高，系统设计调试较方便，多用于民用方面。

红外探测系统隐蔽性好，能量的衰减较小，作用距离远，多用于军事目标的探测。

（3）．从接收系统分，可分为点探测系统和面探测系统。

（4）.从调制方式和信号处理电路的类型分，也可分为模拟系统和数字系统。

（5）．从光波对信息信号〔或被测未知量〕的携带方式分，可分为直接探测系统和相干探测系统。

直接探测方式都是利用光源出射光束的强度去携带信息。

而相干探测方式则是利用光波的振幅、频本、相位来携带信息。