《光电子技术》(B)参考答案及评分细则

西南科技大学2011-2012-2学期

《光电子技术》本科期末考试试卷（A卷）

参考答案及评分细则

一、选择题（10分，2分/题，多选、少选、错选和不选均不得分）

1、光电子技术的主要特征是（ A B C D）

A.光源激光化

B.传输波导化

C.手段电子化

D.模式和处理方法光学化

2、激光的性质主要有（A B C D）

A.波粒二象性

B.偏振性

C.费米粒子

D.空间相干性

3、大气衰减主要与（ A C）有关

A.分子吸收

B.离子散射

C.气溶胶吸收

D.电子散射

4、拉曼-纳斯衍射的特点有（ A B C D ）

A.形成与入射方向对称分布的多级衍射光

B.衍射效率与附加相位延迟有关

C.只限于低频工作，只具有有限的带宽

D.声光介质可视为“平面相位栅”

5、以下几种探测器属于热探测器的有（ A B C D）。

A. 热电偶型

B. 热释电型

C. 高莱气动型

D. 热敏电阻型

二、判断题（10分，2分/题，对用“√”、错用“×”标记）

6、大气分子在光波电场的作用下产生极化，并以入射光的频率作受迫振动。√

7、某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受到影响而改变，这种现象称为电光效应。√

8、一般声光调制器中的声波是由超声发生器直接作用在光波上实现的。×

9、和光电导探测器不同，光伏探测器的工作特性要复杂一些。通常有光电池和光电二极管之分，也就是说，光伏探测器有着不同的工作模式。√

10、为了改善环境，国家大力发展光伏行业中，最主要原因是生产LED等成本低。×

三、填空题（10分，2分/题）

11、激光器中出现的受激辐射是指若原子受到一个满足频率条件的外来光子的激励，由高能态跃迁到低能态，则辐射出另一同频率的光子来。

12、激光与普通光源相比具有如下明显的特点：方向性好、单色性好、相干性好，强度大。

13、电致折射率变化是指晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电场后，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。 。

14、若超声频率为f s ，那么光栅出现和消失的次数则为2f s ，因而光波通过该介质后所得到的

调制光的调制频率将为声频率的 2倍。

15、固体摄像器件主要有三大类，它们是 电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体图像传感器、电

荷注入器件

四、简答题（50分，10分/题）

16、简述光子的基本特性。

[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动

量和质量。它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足： 5分

（1）ωνη==h E ； 1分

（2）22c

h c E m ν==

，光子具有运动质量，但静止质量为零； 1分 （3） k P ϖηϖ=； 1分 （4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；1分

（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。 1分

17、何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？

答：当光波的两个垂直分量E x '，E y '的光程差为半个波长（相应的相位差为π）时所需要加的电压，称

为半波电压。（4分）半波电压63

32r n V o λπ=

（2分）主要由光波长λ（1分）、O 光折射率o n （1分）和电光系数63r （1分）共同决定（1分）。 18、简述光束调制的基本原理。

[答]：（1）、以激光为载体，将信息加载到激光的过程，称为调制或光束调制。2分

（2）、光束具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，可以应用某些物理的

方法，使其参量之一按照调制信号的规律变化，实现光束的调制，所以光束的

调制可以分为调幅、调相、调频和强度调制等。 3分

（3）、实现激光光束调制的方法根据调制器与激光器的关系，可以分为内调制

和外调制两种。 2分

（4）、具体的激光光束的调制方法，常见的有光电调制、声光调制、磁光调制、

直接调制等。 3分

19、简述光电探测器的主要特性参数。

[答]：光电探测器的主要性能参数有：

（1）灵敏度R ：

)

/()(W A P i dP di R i 线性区内== )/()(W V P u dP du R u 线性区内==。 2分

R i ——电流灵敏度（积分电流灵敏度），R u ——电压灵敏度（积分电压灵敏度）。

i --光电流，u--光电压，P--入射光功率。

（2）光谱灵敏度R ：λλλ=

dP i R 1分 （3）频率灵敏度R ：20

)2(1τπ+=f R R f 1分

（4）量子效率η：i R e h ν=η 1分

（5）通量阈P th 和噪声等效功率NEP

通量阈——探测器所能探测的最小光信号功率

噪声等效功率NEP ——单位信噪比时的信号光功率 2分

（6）归一化探测度D *：()

W Hz cm f A D D /2/1-∆=* 1分 （7）噪声：依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。

2分

20、简述液晶显示器的主要特点。

[答]：液晶显示器件厚度仅为数毫米的薄形器件，非常适合便携式电子装置的显示； 2分

工作电压底，仅几伏，可以用CMOS 电路直接驱动，电子线路小型化； 2分

功耗底，可用电池长期供电； 2分

采用彩色滤色器，LCD 容易实现彩色显示； 2分

显示质量赶上或超过CRT 的显示质量。 1分

成本高，显示视角小，低温时响应速度慢。 1分

五、计算题（20分，10分/题）

21、一束线偏振光经过长L =20cm ，直径D =1cm 的实心玻璃，玻璃外绕N =200匝导线，通有电

流I =5A 。取韦尔德常数为V =0.25⨯10-5（'）/cm •T ，试计算光的旋转角θ。

解：由公式 L αθ= （3分）

VH =α （3分）

和 L

NI H =

（2分）