光电技术(王庆有)习题参考答案完整版(不包含题目)
光电技术及答案答案武汉理工大学
图1一、 名词解释(每小题3分，总共15分)1.坎德拉(Candela,cd)2.外光电效应3.量子效率4. 象增强管5. 本征光电导效应二、 填空题(每小题3分，总共15分)1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。
2.光电倍增管是一种真空光电器件，它主要由 、 、 、 和 组成。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P 型和N 型半导体组合而成。
其发光机理可以分为和 。
4. 产生激光的三个必要条件是 。
5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ，要使该材料有光电子产生，其入射光波的最大波长为 。
三、如图1所示的电路中，已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V R p ,当光照度为40lx 时，输出电压为6V ，80lx 是为9V 。
设光敏电阻在γ值不变。
试求：(1) 输出电压为8V 时的照度；（2）若e R 增加到6 K Ω，输出电压仍然为8V ，求此时的 (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。
四、如果硅光电池的负载为R L 。
(10分)(1)、画出其等效电路图；(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流； (3)、标出等效电路图中电流方向。
五、简述PIN 光电二极管的工作原理。
为什么PIN 管比普通光电二极管好？ (10分)六、 1200V 负高压供电，具有11级倍增的光电倍增管，若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ，阴极入射光的照度为0.1Lx ，阴极有效面积为2cm 2，各倍增极二次发射系数均相等(4=δ)，光电子的收集率为98.00=ε，各倍增极的电子收集率为95.0=ε。
(提示增益可以表示为NG )(0εδε=) (15分)(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。
(2) 设计前置放大电路，使输出的信号电压为200mV ，求放大器的有关参数，并画出原理图。
七、 简述CCD 的两种基本类型，画出用线阵CCD 测量微小物体(小于100微米)原理简图，并分析测量原理。
光电技术自测题[全]含答案解析
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第一部分自测题一、多项选择题1.下列选项中的参数与接收器有关的有（）A．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度答案：AD2.光电探测器中的噪声主要包括（ ABCDE ）A．热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 D.1/f噪声 E 温度噪声3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是（ AB ）A．本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收二、单项选择题1.被光激发产生的电子溢出物质表面，形成真空中的电子的现象叫做（）A．内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应答案：B2.当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（）A.向短波方向移动B.向长波方向移动C.不移动D.均有可能答案：A3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW，正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W，人眼明视觉光谱光视效率为0.24，则该激光器发出的光通量为（）A.3.31lxB.1.31lxC.3.31lmD.1.31lm答案：D4.半导体（）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。
A.价带，导带B.价带，禁带C.禁带，导带D.导带，价带答案：A5.一个电阻值为1000欧姆的电阻，在室温下，工作带宽为1Hz时，热噪声均方电压为答案 BA 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx，该环境可能是（B）A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影7.已知某辐射源发出的功率为1W，该波长对应的光谱光视效率为0.5，则该辐射源辐射的光通量为（B）A 683lm B341.5lm C 1276lm D 638lm8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是（D ）A 辐射照度B 辐射强度C 辐射出度D 辐射亮度9. 电磁波谱中可见光的波长范围为A0.38~0.78um B 0.38~1um C 1~3um D 8~12um答案：A10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为0.6328um ，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。
光电技术综合习题解答
SI=0.15mA/lx，电阻RL=51kΩ，三极管9014的电流放大倍率β=120，
若要求该光电变换电路在照度变化为200 lx的范围情况下，输出电 压ΔUo的变化不小于2V，问： （1）电阻RB与RC应为多少？ （2）试画出电流I1、I2、IB和IC的方向. （ 3 ）当背景光的照度为 10 lx 时，电流 I1为多少？输出端的电位为多少？ (4) 入射光的照度为100 lx时的输出电 压又为多少？
显然，此题为多解题，可根据电路的应用特点，选择RC与RB。例 如，若对速度有要求， RC尽量小。 （3）当背景光的照度为10 lx时，电流I1为
I1= SφEV=0.15×10-3 ×10= 1.5(mA)
U0= Ubb－ IC RC= (4) 入射光的照度为100 lx时的输出电压为 U0= Ubb－ IC =
曲线的下方画出输出电压的波形图。
Ec 500 RL U0 400 300 200 100 0
I(μ A) 200lx 160 lx 120 lx 80 lx 40 lx 5 10 15 20 U(v)
解：此题可以用“图解法”解，
(1) 6V正弦信号的双峰值为Up~p= 17（V）
(2) RL=Δ U /Δ I =42.5( kΩ )
解：根据题目所给的已知条件和电路图，可以标定出各电流的方向。 再由电路，可找到输出电压与入射光照度的关系，即
I1RL U be I C I B RB
式中I1= SφEV， ΔI1= Sφ Δ EV， 输出电压变化量为ΔU=－ ΔICRC，即
U C Rc
Sφ EV RL U be RB
Ubb
R Rb U0
DW
U bb U w 12 4 Iw 9.8(mA) Rb 820
光电检测技术 第四版 答案
光电检测技术第四版答案1. 光接收机中,雪崩光电二极管引入的噪声为（） [单选题] *A.光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声B.量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声C.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声D.量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声(正确答案)2. 关于PIN和APD的偏置电压表述,正确的是（）。
[单选题] *A.均为正向偏置B.均为反向偏置(正确答案)C.前者正偏,后者反偏D.前者反偏,后者正偏3. PIN光电二极管,因无雪崩倍增作用,因此其雪崩倍增因子为。
（） [单选题] *A. G＞1B. G＜1C. G＝1(正确答案)D. G＝04. PIN光电二极管的主要特性是（） *A．响应度(正确答案)B．量子效率(正确答案)C．响应时间(正确答案)D．暗电流(正确答案)5. 下列属于描述光电检测器光电转换效率的物理量是（） *A. 响应度(正确答案)B. 灵敏度C. 量子效率(正确答案)D. 增益6. 半导体激光器对光的频率和方向进行选择的器件是（） [单选题] *A.泵浦源B.激活物质C.耦合器D.光学谐振腔(正确答案)7. 光纤通信系统中常用的光电检测器主要有（） [单选题] *A．光检测器、光放大器、激光器B．半导体激光器、光检测器、发光二极管C．PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管(正确答案)D．半导体激光器LD、半导体发光二极管8. 采用雪崩光电二极管(APD)的要求是有较高的偏置电压和复杂的温度补偿电路。
[判断题] *对(正确答案)错9. 随着温度的降低，APD雪崩光电二极管倍增增益将下降。
[判断题] *对错(正确答案)10. APD雪崩光电二极管一般应用于大容量、远距离光纤通信系统中 [判断题] *对(正确答案)错。
光电技术作业答案
RL －
RL
＋
光导模式－反偏 光导模式－零偏
光伏模式 光导模式 偏置 自偏（无需偏压） 反偏 零偏 伏安特性 第四象限或V轴 第三象限 I轴 线性度 非线性 线性 线性 暗电流 无 有 无 名称 光电池 光电二极管
P151-2
第五章
2.光伏探测器工作于零偏下有哪些优点，工作于反偏下应注意 哪些问题。 零偏时无暗电流。反偏时，耗尽层宽，结电容小，响应速度有 改善。反偏时注意，工作电压小于反向击穿电压，Ip×RL应小 于电源电压。
也可根据亮度守恒 太阳可看作 圆形面光源 亮度：Le太 面积：S太
r
R
β=32＇ E地=13.5 KW/m2 A地=1 m2
补充： 有一温度T=1000K，出口直径Φ=6mm的黑体辐射源， 求①距出口L=0.2m处的辐照度，②若在距出口L=0.2m处 放置面积100mm2的光电探测器，该光电探测器接收到的辐 射功率。
P151-5
第五章
5.Si-APD与Si-PIN光电探测器特点（原理、特性、应用）。
Si-APD 光生载流子在较强内电场作用下， 获得较高能量，与晶格碰撞时产 生电离，激发新的电子－空穴， 原理 新的电子－空穴在电场作用下获 得能量，又产生新的激发，光电 流得到倍增。 Si-PIN 其工作原理与PN结 光电二极管相似， 由于中间增加了本 征层，耗尽层宽度 大大增加。
r=3mm
L S = π r2 Me = σT4＝5.67W/cm2 Le = Me /π=1.80W/cm2
• 氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通 量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为 1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透 射比应为多少？ 答：对于波长632nm的光，人眼的光谱光视效率为0.265 所以其光谱光视效能为 K=Km * V=638 * 0.265 lm/W=181 lm/W =K * P =181*0.003=0.543 lm 故此光束的光通量为 v -3 rad -3)2 * sr 激光束的发散半角10 时，光线方向上的球面度为d=(10 = r2= (0.005)2 m2 放电毛细管的截面积为，dSn =v / (d dSn )=2.2*1011 cdm2 故激光亮度为：Lv 11 cd 2=4.54*10-8 /L =1cd/cm/2.2*10 m 故保护眼镜透射比为 =Lmax v
科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案
4-7 说明 PIN 管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。PIN 管的频率特性为什么比普通 光电二极管好? 答：（一）PIN 光电二极管
工作原理：PIN 光电二极管是一种快速光电二极管，PIN 光电二极管在掺杂浓度很高的 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层较厚的高阻本征半导体 I，其基本原理与光电二极管 相同。但由于其结构特点，PIN 光电二极管具有其独特的特性。如下图所示。
=
SΦ m
R1 RL
=
SΦ m
Rb Rb + RL
=
0.6 × 5 × 125 125 + 125
= 1.5μA
交流输出电压 UL 的有效值
UL = ILmRL / 2 = 1.5μA ×125kΩ/ 2 = 132.6mV
(3)上限截止频率
f HC
=
1 2πR1C1
=
1 2 × 3.14 × 125 ×103 × 6 ×10−12
科学出版社《光电技术》第 1 版习题与思考题及参考解答
第 4 章 光伏探测器
4-1 （1）证明：光电二极管输出的光电流 Ip = eηΦ0 / (hν ) ，式中：Ф0 为入射辐射功率，e
为电子电量，η为量子效率，hv 为入射光子能量；（2）通常光电二极管的内增益 M=1，不会 出现 M>1。试从光伏效应的机理上加以解释。
压，负载电阻 50Ω 自身的噪声电压）：
U
2 in
=
2eiΔf
⋅
R2
+
4kT Δf
⋅
R
=
光电技术试题及答案
中国海洋大学命题专用纸（附页）中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）2005-2006学年第 2 学期 试题名称 ：光电技术 （A 卷） 共 4 页 第 4 页图13．（7分）简述像管的结构以及像管和摄像管的区别。
4．（8分）在图2中所示为一种真空探测器，在图中标出其组成的三大部分，并叙述其工作原理。
5．（13分）（1）判断图3中所示为哪种探测器，具体是哪种类型并写出图中的电极名称。
（2）叙述该探测器的组成和工作原理。
图2 图3YAG氙灯透反镜全反镜电光晶体偏振器光子cabdb ca入射光光电技术 试卷A 参考答案一、填空（每题2分） 1. 1坎德拉(或1cd) 2. 光视效能 光视效率 3. 四能级 1064nm 4. 色温5. 受激 自发 相干性6. 瑞利 米氏7. 分子内部的运动形态 8. 500V 9. 大气窗口10. 电子枪、偏转系统、荧光屏和玻璃外壳 11. 反向12. 电场方向与所加磁场方向相同13. 串连扫描 并联扫描 串并混和扫描 14. 物体吸收光 引起温度升高 15. 小 小16. 直接（内） 模拟 数字17. 发生在物质表面上的光电转换现象18. 能量h 大小（频率/波长） 频率（波长） 19. 近晶相 向列相 胆甾相 向列相 20. 调幅 调相 调频 强度21. 声光效应 电-声换能器上 超声波场 强度 22. 内光电 半导体 金属材料 23. 形成与景物温度相应的视频信号24. 光机扫描 电子束扫描 固体自扫描 25. 溶致液晶 热致液晶二、计算题（10分） 解：图2分放大器往往是光电探测器的直接下级，探测器的输出电阻就是放大器的输入电阻（R L =R i ）。
从题目可知是已知输入功率前提下，求最佳负载电阻的问题。
光功率P 0=5（μW ），P ’’=8（μW ），根据公式C)(1011.0)''(2''2)''(60S u V gu P P S G P -⨯=-++=（2分）.)(09.9)(1009.916Ω≈Ω⨯==M G R PP （1分）光电二极管的结电导g=0.005μs ，G L =G P +g ，G L =0.115μs ，放大器的输入电阻为： （1分）)(7.81Ω≈==M G R R LL i （1分） )(52.6)''(0V g G G P P S u L P HM ≈++-= （2分）)(44.2212W u G P HM L H μ≈= （1分）三、问答分析题（35分） 1、（6分）产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声光作用长度L 较大，光束与声波波面间以一定的角度斜入射。
光电技术与实验参考答案
光电技术与实验参考答案光电技术与实验参考答案光电技术是一门研究光与电的相互转换关系的学科，它在现代科技领域中扮演着重要的角色。
光电技术的应用范围非常广泛，涉及到通信、能源、医疗、环保等多个领域。
在学习光电技术时，实验是不可或缺的一部分，通过实验可以更好地理解光电技术的原理和应用。
在光电技术实验中，常见的实验项目包括光电效应实验、光电倍增管实验、光电二极管实验等。
下面将分别介绍这些实验的参考答案。
光电效应实验是研究光电效应的基础实验之一。
在实验中，可以使用单色光照射金属表面，通过测量光电流和光电压的变化来研究光电效应。
实验中需要注意的是，光源的选择要符合实验要求，以及测量仪器的准确性和灵敏度。
通过实验可以得出结论：光电流和光电压与光照强度呈线性关系，且与金属材料的工作函数有关。
光电倍增管实验是研究光电倍增管的性能和特性的实验。
在实验中，可以使用光电倍增管接收光信号，并通过放大来增强信号的强度。
实验中需要注意的是，光电倍增管的选择要符合实验要求，且光源的选择要适当。
通过实验可以得出结论：光电倍增管具有较高的增益和极好的线性特性，适用于低光强信号的检测和放大。
光电二极管实验是研究光电二极管的工作原理和特性的实验。
在实验中，可以使用光电二极管接收光信号，并通过测量光电流的变化来研究光电二极管的特性。
实验中需要注意的是，光源的选择要适当，且测量仪器的准确性和灵敏度要保证。
通过实验可以得出结论：光电二极管对光信号具有较高的响应速度和较低的噪声，适用于高速光信号的检测和测量。
除了上述实验外，光电技术还涉及到其他实验项目，如光电导实验、光电子能谱实验等。
这些实验都是通过测量光电效应的相关参数来研究光电技术的原理和应用。
在进行实验时，需要注意实验的设计和操作，保证实验结果的准确性和可靠性。
总结起来，光电技术是一门重要的学科，实验是学习光电技术的重要手段。
通过实验可以更好地理解光电技术的原理和应用。
在进行实验时，需要注意实验的设计和操作，保证实验结果的准确性和可靠性。