光电子技术复习提纲(含标准答案)模板
光电子技术复习要点
光电子技术复习要点第一篇：光电子技术复习要点第1章1.电磁波的性质：横波、偏振、色散2.光辐射：以电磁波形式或粒子形式传播的能量，它们可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程称为光辐射，波长在10nm-1mm，分为可见光（390nm-770nm）,紫外辐射（1nm-390nm）,红外辐射（0.77-1000um）3.表1-44.光视效能：同一波长下测得的光通量与辐射通量比值。
光视效率是光视效能归一化的结果。
5.光与物质相互作用的三个过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
图1-7自发辐射：处在高能级的原子，没有任何外界激励，自发地跃迁到低能级，并发射光子。
受激辐射：处在高能级的原子，受到外来光子的激励，跃迁到低能级并发射光子。
受激吸收：处在低能级的原子，受到光子的照射时，吸收光子而跃迁到高能级。
6．粒子数的反转，增益系数，增益曲线，损耗系数，激光器的三部分7.典型激光器组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。
作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。
泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。
谐振腔：(1)使激光具有极好的方向性(沿轴线)(2)增强光放大作用(延长了工作物质(3)使激光具有极好的单色性(选频)8.习题1-2Le亮度定义:强度定义:IedIe∆Arcosθr= dΦedΩ可得辐射通量：dΦe=Le∆AscosθsdΩ在给定方向上立体角为：dΩ第1.2题图∆Accosθc 2l0dΦeLe∆Ascosθscosc则在小面源在∆A上辐射照度为：Ee==2dAl0=c第2章1.大气衰减包括四个部分，瑞利散射和米氏散射2.大气湍流效应3.电光效应，相位延迟两种方式，相位差，半波电压，两种方式比较纵向调制器优点: 具有结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响等。
缺点: 电场方向与通光方向相互平行, 必须使用透明电极, 且半波电压达8600伏,特别在调制频率较高时，功率损耗比较大。
光电子学复习题及答案
7. 如图示，从是否受到外来光的照射两种情况，计算 三能级系统 E2 和 E1 能级粒子数密度的差值。P36
2. 一光信号在光纤中行进了 500 m 以后，它的功率损失了 85 %，问以 “dB/km”为单位， 这根光纤的损耗有多大？ 已知损耗表示式：(习题 4-7 题)
a
10 Pi lg (dB) z PO
3．请给出光纤数值孔径定义的证明：
2 n0 sin 0 n12 nn ， 21，n2 分别为纤芯和包层
并引导光沿着与轴平行的方向前进。 13. 导模——光在介质中传播时在上下表面都发生全反射的模式。 14. 噪声——对信号起干扰作用的成分统称为噪声。
二、问答题
1．形成激光必要条件？ 在激光器工作物质内某些能级间实现粒子数反转分布；激光器须满足阈值条件； 2．为什么四能级系统比三能级系统更易实现粒子数反转（作图说明）？ 对实际工作物质分析发现，四能级系统的存在，有利于 E3 与 E2 能级之间实现粒子的 反转，而 S21 越大，越能更快地将 E2 能级上的粒子转移到基态；同时又有利于 E4 能 级上的粒子转移到 E3 能级，且在 E3 能级停留的时间较长。综合：四能级系统更有利 于实现粒子数的反转。P71,73 3．为什么二能级系统不能产生激光？ 没有亚稳态能级，不能实现粒子数反转； 4．“没有绝对的单一波长的光波存在”这句话如何从能级跃迁的角度给以说明？ 经典物理观点：跃迁发出的电磁波不是单色波，是分布在中心 附近的一小 范围 的单色波组合，谱图上表现为一定宽度。 量子力学观点：测不准关系，某时刻，粒子处能级不确定，能级不单一，跃迁结果相 当发出多种不同 光子，形成谱线宽度。自发辐射过程这种增宽效益不可避免，是 谱线宽度能达到最低值，不存在线宽为 0 情况，不可能发出绝对单色光。 没有绝对单一 光波存在。 5. 激光理论基础是什么？ 受激辐射理论 6. 你怎样理解：随着高功率激光器件发展，非稳腔受到更多重视？ 答；由于稳定腔具有逸出光线少，易于形成振荡等缺点，非稳腔虽损耗大，但具有稳定 腔不具备的特点： （1）具有较大的模体积； （2）具有较好的选模能力； （3）能实现光 束的侧向耦合输出； 以上特点有利于较大能量的输出，因此高增益、大功率激光器 常采用非稳腔来产生激光。 7. 为什么说光波是电磁波?
光电子技术总复习
Chapter 2： Propagation of Rays and Beams Chapter 3： Modulation and Scanning
Key Knowledge: 1. 重点掌握电光晶体：纵向应用，横向应用，应用: KDP (电光调制：纵向、横向) 2. 重点掌握声光晶体：拉曼纳斯衍射 布喇格衍射 3. 光在大气、磁光介质、水：特性，基本概念 4. 调制和扫描：原理 Test point:
考试题型和分值比例
1、填空题（20分）
2、简答题（33分）
计算题（27分） 3、综合题（47分）
作图及说明题（20分）
1
Chapter 1： Electromagnetic Theory
Key Knowledge: 1. 掌握辐射度学与光度学的基本物理量与区别 2. 掌握黑体热辐射的基本定律，包括普朗克定律、瑞利 - 琼 斯公式、维恩公式及两个基本定律（维恩位移、斯特潘 玻尔兹曼） Test point： 1. 填空题 2. 综合题
Key Knowledge:
Cathode Ray Tubes Liquid Crystal Display Plasma Display
阴极射线管
液晶显示器 等离子体显示
Electroluminescent Display 电致发光显示
Test point: 1. 填空题
2. 简答题
6
考试注意事项
（1）携带学生证提前到考场，按座位号入座 （2）允许带参考书及其他参考资料入考场，不允许相 互交谈、讨论。通讯工具保持关闭 （3）考卷上写明学号和姓名，方可开始答卷 （4）考试开始后半小时方可离开考场
7
2. 简答题
4
Chapter 5：Photo-electronic image System
光电子技术考试大纲
光电子技术考试大纲
选择、填空、简答、设计、计算题
1、辐射度参数和光度参数的相关定义单位
2、黑体辐射定律内容、维恩位移定理相关计算
3、半导体对光的吸收的分类
4、内光电效应和外光电效应定义及对应的器件
5、内光电效应的分类
6、禁带宽度和吸收长波限关系的相关计算
7、光敏电阻为何做成蛇形
8、光敏电阻光电特性公式
9、光敏电阻两种变换电路相关计算
10、光生伏特效应、伏安特性曲线、偏置电路及特点
11、光电二极管和光电池对应的区间、等效电路
12、硅光电池的原理、使用的偏置电路、如何减小内阻
13、硅光电池的开路电压、短路电流、填充因子的相关计算
14、PN光电二极管、PIN光电二极管、APD的区别
15、外光电效应定义、光电倍增管的结构、光电倍增管设计计算题
16、各种内光电探测器件的灵敏度对比、及在电路中如何使用17、灵敏度和量子效率的定义
18、热辐射探测的原理、器件、如何提高响应率
19、热释电器件的特性
20、固体摄像器件的分类、CCD传感的过程及特点
21、LED发光原理、白光LED实现的三种方法
22、光外差式光电变换电路及其优点
23、莫尔条纹测位移的计算
24、光电变换的基本形式及具有温度补偿功能的电路设计
25、太阳能电池片和太阳能电池组件的生产工艺流程及各步骤的作用26、设计光电检测电路，如检测长度、三维
27、光伏发电系统分类、设计的方框图
28、太阳能供电系统的主要部件，及各部件的作用
29、太阳能供电系统的设计计算题
30、光电检测电路的相关设计题。
光电子技术基础复习题模板
光电子技术基础-研究生课程－复习提纲( -3-31)1．激光器一般由激励能源、谐振腔和工作物质三个主要组成部分构成。
2．光纤以SiO2为基本材料, 能应用于通信领域其主要原因是光纤的传输损耗低。
3．激光调制器主要有电光调制器、声光调制器、磁光调制器。
4．电光晶体的非线性电光效应主要与外加电场、晶体性质有关。
5．激光调制按其调制光波的参量分类, 有振幅调制、相位调制、光强调制、偏振调制。
6．光电探测器有光电导探测器、光伏探测器、光磁电探测器。
7．CCD摄像器件的信息是靠电荷存储。
8．液晶根据分子排列的不同能够分为: 近晶型液晶, 也称层状液晶; 向列型液晶, 也称丝状液晶; 胆甾型液晶, 也称螺旋形液晶。
9．电磁波谱按照波长的排列顺序为: 宇宙射线、γ射线、X射线、紫外光、可见光、红外光、微波、无线电波、长电磁波。
一般所说的光学区域(或光学频谱)包括: 红外线、可见光和紫外线。
由于光的频率极高(1012~1016Hz), 数值很大, 使用起来很不方便, 因此采用波长表征, 光谱区域的波长范围约从1 mm到10 nm。
人们习惯上将红外线、可见光和紫外线又细分为:红外线(1 mm~0.76 μm) : 远红外1 mm~20 μm; 中红外20 μm~1.5 μm; 近红外1.5 μm~0.76 μm。
可见光(760 nm~380 nm) : 红色760 nm~650 nm;橙色650 nm~590 nm;黄色590 nm~570 nm;绿色570 nm~490 nm;青色490 nm~460 nm;蓝色460 nm~430 nm;紫色430 nm~380 nm;紫外线(380 nm~10 nm) : 近紫外380 nm~300 nm;中紫外300 nm~200 nm;真空紫外200 nm~10 nm 。
10．光纤通信中常见的光源波长: 850μm; 1310μm; 1550μm。
11．激光调制器中的内调制: 加载调制信号是在激光振荡过程中进行的, 即以调制信号去改变激光器的振荡参数, 从而改变激光输出特性以实现调制。
光电子复习提纲汇总
《光电子学》复习讲义2014第一部分：光电物理基础【1】基本概念1)本征吸收：半导体吸收一个能量大于禁带宽度Eg的光子，电子由价带跃迁到导带，这样的过程称为本征吸收。
2)激子吸收：在半导体中受激电子与空穴构成的新系统可以看成一种“准粒子”，并称之为激子。
激子可以通过所含电子和空穴的复合而辐射光子和声子，其中能发射光子的激子复合过程对提高发光效率有很大的实用意义。
3)杂质吸收：杂质吸收有三种情况，1：从杂质中心的基态到激发态的激发可以引起线状吸收谱。
2：电子从施主能级到导带或从价带到受主能级的吸收跃迁。
3：从价带到施主能级或从被电子占据的受主能级到导带的吸收跃迁。
4)费米能级的概念：P225)热平衡状态下本征和杂质半导体的费米能级图1-14 P246)非平衡态载流子的产生、复合图1-157)直接复合：自由电子直接由导带回价带与空穴复合8)间接复合：自由电子和空穴通过晶体中的杂质、缺陷在禁带中复合9)非本征吸收：包括杂质吸收自由载流子吸收激子吸收晶格吸收10)本征发光：导带电子和价带空穴复合所产生的发光现象11)激子发光：激子在运动过程中，将能量从晶体的一处运输到另一处，电子空穴复合发光的过程称为激子发光。
12)杂质发光：杂质发光有三种发光方式，1：电子从导带到施主能级或从受主能级到价带的跃迁，主要是无辐射跃迁。
2:电子从导带到受主能级或从施主能级到价带。
3：施主受主对的辐射跃迁13)内光电效应：表现为光电导和光生伏特效应。
14)外光电效应：即光电子发射效应（金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大可以使电子从材料表面逸出的现象）15)金属逸出功：电子从金属中逸出需要的最小能量16)电子亲和势：导带体上的电子向真空逸出时所需要的最小能量17)光电发射第二定律：光电发射体发射的光电子最大动能随入射光频率的增大而线性增加，与入射光强无关。
18)辐射度量:与物理学对电磁辐射度的规定完全一致，适用于整个电磁波段19)光度量：以人的视觉特性为基础建立，只适用于可见光波段20)偏振光及偏振度：振动方向与传播方向不对称性叫做偏振，具有偏振性的光叫做偏振光。
光电子技术复习提要
1波长在0.77~1000μm 的是红外辐射。
通常分为近红外、中红外和远红外三部2一般辐射体的辐射强度与空间方向有关。
但是有些辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足θcos 0e e dI dI =，式中I e 0是面元dS 沿其法线方向的辐射强度。
符合上式规律的辐射体称为余弦辐射体或朗伯体。
3在光度单位体系中，被选作基本单位的不是光量或光通量，而是发光强度，其单位是坎德拉。
坎德拉不仅是光度体系的基本单位，而且也是国际单位制（SI ）的七个基本单位之一 4为了表示一个热辐射光源所发出光的光色性质，常用到色温度这个量，单位为K 。
色温度是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
5光辐射普遍形式的波动方程t J tP t E E ∂∂-∂∂-=∂∂+⨯∇⨯∇ μμμε22220中，方程右边两项反映物质对光辐射场量的影响，起“源”的作用，分别由极化电荷与传导电流引起。
6接收平面上，光束中心的投射点（即光斑位置）以某个统计平均位置为中心，发生快速的随机性跳动（其频率可由数赫到数十赫），此现象称为光束漂移。
7 KDP 晶体沿z 轴加电场时，由单轴晶体变成了双轴晶体，折射率椭球的主轴绕z 轴旋转了45︒角，此转角与外加电场的大小无关，其折射率变化与电场成正比，这是利用电光效应实现光调制、调Q 、锁模等技术的物理基础。
8实际应用中，电光晶体总是沿着相对光轴的某些特殊方向切割而成的，而且外电场也是沿着某一主轴方向加到晶体上，常用的有两种方式：一种是电场方向与光束在晶体中的传播方向一致，称为纵向电光效应；另一种是电场与光束在晶体中的传播方向垂直，称为横向电光效应。
9 KDP 晶体纵向应用的半波电压为6332r n V o λπ=，半波电压是表征电光晶体性能的一个重要参数，这个电压越小越好，特别是在宽频带高频率情况下，半波电压越小，需要的调制功率就越小。
10 KDP 晶体横向运用条件下，光波通过晶体后的相位差包括两项：第一项与外加电场无关，是由晶体本身自然双折射引起的；第二项即为电光效应相位延迟。
光电子复习提纲汇总
《光电子学》复习讲义2014第一部分：光电物理基础【1】基本概念1)本征吸收：半导体吸收一个能量大于禁带宽度Eg的光子，电子由价带跃迁到导带，这样的过程称为本征吸收。
2)激子吸收：在半导体中受激电子与空穴构成的新系统可以看成一种“准粒子”，并称之为激子。
激子可以通过所含电子和空穴的复合而辐射光子和声子，其中能发射光子的激子复合过程对提高发光效率有很大的实用意义。
3)杂质吸收：杂质吸收有三种情况，1：从杂质中心的基态到激发态的激发可以引起线状吸收谱。
2：电子从施主能级到导带或从价带到受主能级的吸收跃迁。
3：从价带到施主能级或从被电子占据的受主能级到导带的吸收跃迁。
4)费米能级的概念：P225)热平衡状态下本征和杂质半导体的费米能级图1-14 P246)非平衡态载流子的产生、复合图1-157)直接复合：自由电子直接由导带回价带与空穴复合8)间接复合：自由电子和空穴通过晶体中的杂质、缺陷在禁带中复合9)非本征吸收：包括杂质吸收自由载流子吸收激子吸收晶格吸收10)本征发光：导带电子和价带空穴复合所产生的发光现象11)激子发光：激子在运动过程中，将能量从晶体的一处运输到另一处，电子空穴复合发光的过程称为激子发光。
12)杂质发光：杂质发光有三种发光方式，1：电子从导带到施主能级或从受主能级到价带的跃迁，主要是无辐射跃迁。
2:电子从导带到受主能级或从施主能级到价带。
3：施主受主对的辐射跃迁13)内光电效应：表现为光电导和光生伏特效应。
14)外光电效应：即光电子发射效应（金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大可以使电子从材料表面逸出的现象）15)金属逸出功：电子从金属中逸出需要的最小能量16)电子亲和势：导带体上的电子向真空逸出时所需要的最小能量17)光电发射第二定律：光电发射体发射的光电子最大动能随入射光频率的增大而线性增加，与入射光强无关。
18)辐射度量:与物理学对电磁辐射度的规定完全一致，适用于整个电磁波段19)光度量：以人的视觉特性为基础建立，只适用于可见光波段20)偏振光及偏振度：振动方向与传播方向不对称性叫做偏振，具有偏振性的光叫做偏振光。
光电子技术答案
《光电子技术》标准答案一、名词解释1. 声光效应：由于声波作用而引起光学性质变化的现象。
2. 色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。
3. 外差探测：利用一个频率与被测相干辐射的频率相近的参考激光辐射在探测元件（通常由光电导材料、光生伏打材料或光电发射材料制成）中与被测辐射混频而产生差频。
4. 光（电）导效应：光照变化引起半导体材料电导变化的现象5. NEP ：单位信噪比时的信号光功率二、填空题1. ()lm V K s m 328.010224.06833=⨯⨯⨯==-φλφν2. 3. 受激辐射，自发辐射4. 不响应5. 利用PN 结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作6. 瑞利散射，米氏散射7. 18. 磁光效应9. 普通二极管，恒流源（光电流源）三、不定项选择题1. ABCD2. ABC3.ABC4.C5.BC四、简答题1. 光纤（光导纤维）是一种能够传输光频电磁波的介质波导，利用光全反射原理将光波约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线方向传播。
它由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和护套三部分组成。
光纤的色散会使脉冲信号展宽，即限制了光纤的带宽或传输容量。
2. 电光数字式扫描器由电光晶体和双折射晶体组合而成,它能使线偏振光分成互相平行、振动方垂直的两束光，其间隔 b 为分裂度，ε为分裂角（也称离散角）。
若把n 个这样的数字偏转器组合起来，就能做到n 级数字式扫描。
3. 布拉格衍射产生条件、特点及方程方程：s ss B f nv n 22sin λλλθ== 条件：声波频率较高，声光作用长度较大，光束与声波波面间以一定的角度入射，介质具有“体光栅”的性质。
特征：衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或-1级）衍射光。
4. 电光调制即利用电光晶体的特征实现对光信号的调制⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆==ππϕV V I I T i o 2sin 2sin 22 五、证明、计算、推导1. 证明：SNRe hv NEP i s 1∙∙=ηηfhv NEP ∆=2f e P P P n s SNR s n e ∆==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=200αs s P i α=2. 计算数值孔径及最大入射角数值孔径..0.542N A ===由0max ..sin N A n ϕ=得最大入射角 0max 0.542arcsin 24.051.33ϕ== 3. 横向应用半波电压的表达式及特点)1(1222222=++z y x n z n y n x)2(1121212111625242232222212=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛xy n xz n yz n z n y n x n )3(1312j j ij i E n ∑==⎪⎭⎫ ⎝⎛∆γ电场沿Z 轴+坐标轴旋转2263202632211)5(1111e z z y z ox n n E n n E n n =-=+='''γγ)7(633⎪⎭⎫⎝⎛=L d r n V o λπ 横向运用特点：无论采用那种方式，总的相位延迟不仅与所加电压成正比，而且晶体的长宽比(L/d)有关。
光电子复习提纲
Chapter 1 Beam Optics1.光束参数的计算，包括发散角、曲率半径、束腰等。
2.高斯光束的特征。
3.高斯光束参数通过薄透镜的变换计算。
4.ABCD法则。
Chapter 2 Resonator Optics1.平平腔特征，腔模间隔计算，谱线宽度计算。
2.光子寿命、Q值的含义。
3.谐振腔的定义，种类及稳定条件。
4.球面腔中高斯模的特点及计算。
Chapter 3 Photons and Atoms1.能级的概念。
费米分布的特点。
2.自发辐射、受激辐射、受激跃迁的概念。
3.跃迁截面（transition cross section）及线形函数(Lineshape Function)的含义。
4.爱因斯坦关系式。
5.谱线加宽的含义。
均匀加宽及非均匀加宽的种类和差异。
Chapter 4 Laser Amplifiers1.增益放大的概念、增益系数、线宽（洛伦兹线形函数）。
2.速率方程及稳态解。
二能级、三能级及四能级。
3.增益饱和的概念。
均匀加宽和非均匀加宽的增益饱和有什么不同。
4.非均匀加宽烧孔效应。
Chapter 5 Laser1.激光器的组成。
激光的特点。
2.阈值的概念，激光振荡条件。
3.频率牵引效应。
4.激光输出的参数：功率、光谱、可能的腔模个数。
最佳透过率。
均匀加宽模式竞争效应。
5.均匀加宽和非均匀加宽介质。
6.兰姆凹陷。
7.横模的定义，形式。
非稳腔选单横模。
8.选单纵模单横模方法。
偏振选择的方法。
9.激光器的种类。
典型激光器的输出波长。
10.获得脉冲激光的几种方法。
11.调Q的机理及过程。
锁模的机理。
锁模脉冲与调Q脉冲的差别。
Chapter 6&7 Semiconductors Lasers1.能带、电子、空穴的概念。
费米能级的含义。
2.PN结的定义。
异质结的定义。
3.LED发光机制及特点。
4.半导体注入激光器的发光原理及特点。
阈值，功率，光谱，选模等。
Chapter 8 Electro-Optics and Acousto-Optics1.什么是电光效应？什么是泡克尔效应、克尔效应？2.电光调制及电光开关的原理。
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第1章绪论1.半导体光电器件是利用什么效应制作的器件？答：利用半导体光电效应制成的器件。
2.半导体光电器件是哪两种粒子相互作用的器件？答：是一种利用光子与电子相互作用所具有的特性来实现某种功能的半导体器件。
3.半导体发光器件主要包括哪两种？答：（1）发光二极管；（2）半导体激光器。
4.光电器件主要有利用哪些效应制作的器件？答：光电器件主要有利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。
5.什么是半导体发光器件？答：利用半导体PN结正向通过电时载流子注入复合发光的器件称为半导体发光器件。
6.光电探测器件是如何转换信号的器件？答：通过电子过程探测光信号的器件，即将射到它表面上的光信号转换为电信号。
7.光电检测器工作在反向偏置状态。
8.光电池是利用什么效应制作的？答：光伏打效应。
9. 光纤通信的两个重要窗口是哪些？答：1.55um和1.3um。
第2章1. 光信号的频率在哪个频段？需要用什么器件检测？答：光信号的频率在1014 Hz以上，常用的电子器件无法对这一频率段产生良好的响应，必须使用光电子器件。
2. 常用的光电检测器：PIN、APD3. 光电检测器的工作过程？答：光电检测器件的工作过程：（1）光吸收——（2）电子-空穴对产生——（3）载流子扩散和漂移——（4）检测4. 光信号（光束）入射到半导体材料后，如何产生电子空穴对？答：光信号（光束）入射到半导体材料后，首先发生的过程就是半导体材料对光子的吸收，吸收光子以后才能产生价带电子的跃迁，从而产生电子空穴对。
5. 半导体材料中的吸收过程可以分为哪两大类？答：本征吸收和非本征吸收6. 本征吸收又包括哪些？答：（1）直接吸收；（2）间接吸收7. 非本征吸收包括哪些？答：（1）激子吸收；（2）带内吸收；（3）杂质吸收8．本征吸收的必要条件？9.直接吸收中参与的粒子是什么？遵守哪两种守恒？答：只有电子和光子的参与，没有第3种粒子的参与。
且入射光子的能力必须大于该材料的带隙。
整个过程中遵守动量守恒和能量守恒。
10.在间接吸收过程中，为保持吸收过程的动量守恒，必须有哪种量参与？答：在间接吸收过程中，为保持吸收过程的动量守恒，必须有声子的参与。
11.吸收功率的计算。
答：12. 有效吸收对有源层厚度的要求。
答：13. 声子的产生过程？答：14. 杂质吸收的特点。
答：半导体材料中掺入杂质后，会在禁带内形成杂质能级，杂质能级往往是浅能级，因此杂质吸收所对应的吸收谱往往在红外甚至是远红外区。
杂质吸收的吸收系数一般很小，且须工作在极低温度下。
15. 长波长检测器的设计方案有哪些？各自特点？答：(1)本征检测器:☐ 需要窄带隙材料☐ 难以制作出高质量的器件（2非本征检测器：⏹ 工作条件苛刻（低温）⏹ 器件难以小型化（吸收层厚）16. 响应度描述的是什么？单位是？答：描述的是入射单位功率的光功率，能够从检测器中输出多大的电流,单位为：A/W 。
17. 器件效率的定义。
答：单位时间内对外输出的载流子个数与入射的光子个数的比值，描述了检测器将光信号转变为电信号的效率大小。
op Lph P J R =⇒eh R h P eJ ph op LQ ωωη==18. 体材料器件和应变量子阱器件对晶格匹配度的不同要求。
19. 实用的光电检测器以什么结构为基础？检测器形成的光电流主要有哪两类？各自特点如何？20. 根据PN结的电场分布特点，整个PN结可以分为哪三个部分？21. PN结的两种工作模式是什么？22. 在不同条件下，太阳光谱的辐射强度有何不同？答：在不同条件下，太阳光谱的辐射强度不同：（1）在不考虑大气吸收情况下，到达地面的太阳光功率密：1350W/m2（2） 考虑大气影响，晴朗天气，到达地面的光功率密度：952W/m2光功率密度最强的光波长为0.48 ，处于可见光光谱内。
23. 转换效率是什么？转换效率是指光电池对外输出的最大功率与输入的光功率的比值，它所表征的是光电池将光能量转换为电能量的效率高低。
（其中 和 分别是匹配电阻情况下（负载电阻与内阻相等），对外输出的电流和电压，在此条件下对外输出功率达到最大值）24. 非晶硅的制作原理及特点？答：制作原理是：在较低温度下（约600℃）析出硅膜，在此过程中，充入大量的氢原子，破坏了硅晶体中原子排列的周期性，从而改变了硅材料的性质，其特性表现在：（1）有效带隙增大，约1.6 eV 左右（Si 晶体为1.12eV ）；（2） 类似于直接带隙材料，吸收系数比Si 大得多，厚度通常在um 左右；（3）可以使用几乎所有的衬底材料，具有良好的使用灵活性。
25. 光电导检测器产生增益的原因是什么？答：产生增益的原因：每一个电子-空穴对并非只被电极收集一次，而是在复合之前器件的两个电极之间循环多次，每被电极收集一次，都会对电信号的形成有贡献，直到复合。
26. 什么是增益带宽积？答：增益带宽积是器件性能的重要参数，是器件增益与带宽之积，表征了器件的增益和带宽性能。
31. PIN 管结构特点？答：（1）PIN 管工作在反向偏置电压下，且偏置电压不能太高，以避免产生击穿效应；（2）两侧重掺杂p+区和n+区很薄，中间i 区要厚得多，i 区是光的主要吸收区。
光电流主要是由i 区产生的非平衡载流子定向运动所形成的；（3）与i 相邻的两侧区域都是重掺杂，加上外加反向偏置的作用，%100%100max ⨯=⨯=inm m in P V I P P ηm I m V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=n p tr p ph t G μμτ11使i区成为完全耗尽区，其产生的电流为瞬态电流，响应速度很快，决定了PIN管具有较高的响应速度。
32. PIN管在器件设计阶段需要考虑的因素有哪些？33. 接收器件的灵敏度的定义？答：接收器件的灵敏度是指在满足一定的误码率条件下，器件能够检测到的最小信号功率。
34. PIN与APD的性能特点？答：PIN特点：无增益，但噪声小，SNR较高APD特点：噪声较大，但有较高增益，信号功率亦高，SNR较高两种器件都具有较高的信噪比，性能优良，广泛用于光纤通信系统35. APD中下列结构的作用？（1）抗反膜；（2）保护环；（3）热沉。
36. PIN和APD各自的光吸收区是哪个？37. 碰撞电离率的定义？答：定义为在单位距离上载流子碰撞电离出的电子-空穴对的数目。
38. APD的响应速度主要受到哪三种时间参数的影响？答：（1）电子穿越光吸收区的渡越时间；（2）雪崩过程所需要的时间；（3）雪崩过程中产生的空穴穿越吸收区所需要的时间。
第3章1. LED是通过自发辐射过程发光的器件，与通过受激辐射发光的半导体激光器相比，其优缺点是什么？答：LED是通过自发辐射过程发光的器件，与通过受激辐射发光的半导体激光器相比，其不同之处在于：结构简单；☐价格低廉；☐可靠性高。
但其不足之处在于：⏹响应速度低；⏹输出功率小；⏹输出频谱宽。
2. LED器件内部的主要光电过程？答：3. 电子-空穴对的复合过程有哪两种？答：●辐射复合：产生光子；●非辐射复合：不产生光子，能量以其他形式散失。
4. 间接带隙材料内部的复合过程大多属于什么过程？答：间接带隙材料内部的复合过程大多属于非辐射复合，例如俄歇过程。
5. 辐射效率的定义。
答：其定义为：在载流子复合过程中，辐射复合在总的复合过程中所占的比例。
6. 在正向偏置条件下，注入PN结的电流由哪三部分构成？答：在正向偏置条件下，注入PN结的电流由三部分构成：（1）注入到P区的电子扩散电流Jn；（2）注入到N区的空穴扩散电流Jp；（3）中间耗尽层中由陷阱复合导致的电流JGR7. 什么是外量子效率？答：外量子效率表征的是器件的总的发光效率，也称为表观效率，即器件从外界来看的总发光效率。
8. 出光效率的定义及其影响因素是什么？答：（1）定义：指从发光面出射的光子数占发光区产生的总的光子数的比例。
发光区产生的光子并非都能出射，这是因为在半导体材料中存在多种导致光子损耗的因素：（2）发光区产生的光子需要穿过一定厚度的材料才能到达出射面，在此过程中材料会吸收光子，产生电子-空穴对；到达出射面的光子，由于界面的菲涅尔反射，有一部分光子无法出射，形成菲涅尔反射损耗；在出射界面处，若入射角大于临界角，会发生全反射，因而只有有限角度范围内的光子能够出射。
9. 提高出光效率的措施有哪些？答: （1）尽量减小吸收损耗；（2）降低菲涅尔损耗；（3）降低表面全反射损耗；10. 双异质结结构为何能提高注入效率？答：双异质结结构可使注入的电子和空穴被两侧势垒有效束缚在中间有源区，使有源区汇聚了较高浓度的载流子，提高了注入效率。
11. 为什么在同质结LED中，应该使电子注入电流尽量大，空穴注入电流尽量小，而在异质结LED中，并不需要这样做？答：12. 与普通的面发射LED相比较，为什么边辐射LED与光纤之间的耦合效率更高？13. 简述LED的P-I特性。
答：（1）注入电流较小时，输出光功率与注入电流是线性关系，输出光功率随注入电流的增大而线性增加；（2）注入电流越大，器件发热越明显，俄歇复合逐渐加剧；（3）当注入电流增大到一定程度，俄歇复合更加明显，消耗了大量的载流子，输出光功率不再随注入电流增加而增大，即器件的输出达到“饱和”状态。
14. LED在低注入和高注入条件下谱宽的估算。
：15. LED发光的温度特性是什么？答：温度对LED的工作特性有重要影响，这种影响从两个方面体现出来：(1)在较高温度下，更多的载流子以漏电流的形式到达电极区，而不是相互复合产生光子；(2)温度越高，俄歇复合越强，降低了器件的发光效率。
16. 简述要提高LED的输出光功率，器件设计器件设计时需要的因素。
答：（1）注入载流子密度；（2）器件横截面积；（3）有源区厚度。
17. 影响LED寿命的因素有哪些？（即LED的失效有哪三类？）答：影响LED寿命的因素主要包括：（1）早期失效；（2）反常失效；（3）渐变失效。
第4章1. 激光器是利用受激辐射产生光子，其激励方式(能量注入方式)有哪些？答：（1）电流注入（利用PN结结构的载流子注入）；（2）电子束注入；（3）激光注入；（4）碰撞电离。
2. 自发辐射特点。
答：（1）自发辐射是随机过程；（2）发出的光波是非相干光；（3）光子能量大体相等，约等于材料带隙；（4）相位与方向各不相同。
3. 受激辐射特点：答：（1）发出的光是相干光；（2）光子相位、方向与引起辐射的光子一致。
4. LD产生激光出射的过程？答：（1）正向偏置下，首先由器件内部的有源区自发辐射产生光子，这些光子中的极少一部分会引起受激辐射，这些光子就是LD受激辐射发射激光的源头；（2）LD工作在高电场条件，即外界激励很强，载流子浓度高，有源区达到粒子数分布反转；（3）光谐振腔的存在，使其中一部分光子因满足谐振条件而迅速增强，逐渐在整个光波中占有绝对优势，最终克服器件损耗，形成稳定的激光输出。