光電子技術(shù) 本科期末考試試卷A卷

1、西南科技大學(xué)2013-2014-2學(xué)期光電子技術(shù)本科期末考試試卷（A卷）課程代碼163990190命題單位理學(xué)院：專業(yè)物理教研室一、單選題（每題2分，共20分）1、光電子技術(shù)主要研究（ ）。A. 光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的一門技術(shù) B. 光電子材料制備的一門技術(shù)C. 光信息轉(zhuǎn)換成電信息的一門技術(shù) D. 介紹光電器件的原理、結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)的一門科學(xué)2、波長(zhǎng)為0.78m的光子能量為（ ）。eV 3、光波在大氣中傳播時(shí)，氣體分子及氣溶膠的（ ）會(huì)引起光束能量的衰減。A. 折射和反射 B.吸收和散射 C. 彎曲和漂移 D. 湍流和閃爍4、將2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)科學(xué)家沙吉哈羅

2、徹（Serge Haroche）與美國(guó)科學(xué)家大衛(wèi)溫蘭德（David J. Wineland）。大衛(wèi)維因蘭德是利用光或光子來捕捉、控制以及測(cè)量帶電原子或者離子，而沙吉哈羅徹通過發(fā)射原子穿過阱，控制并測(cè)量捕獲的（ ）。A. 光子或粒子 B.電子 C.載流子 D.聲子5、光纖是一種能夠傳輸光頻電磁波的介質(zhì)波導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)上由（ ）組成。A. 纖芯、包層和護(hù)套 B.單模和多模 C. 塑料、晶體和硅 D.階躍和梯度光纖6、直接調(diào)制是把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)椋?）信號(hào)注入半導(dǎo)體光源，從而獲得調(diào)制光信號(hào)。A. 電流 B.電壓 C. 光脈沖 D.正弦波7、以下基于光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電器件是（ ）。A.光敏電阻 B.光

3、電管 C.雪崩光敏二極管 D.光電池8、光電成像轉(zhuǎn)換過程需要研究（ ）。A. 能量、成像、噪聲和傳遞 B. 產(chǎn)生、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移和檢測(cè)C. 調(diào)制、探測(cè)、成像和顯示 D. 共軛、放大、分辨和聚焦9、微光光電成像系統(tǒng)的工作條件就是環(huán)境照度低于（ ）lx。A. 0.1 B. 0.01 C. 0.001 D. 0.000110、PDP單元雖是脈沖放電，但在一個(gè)周期內(nèi)它發(fā)光（ ）次，維持電壓脈沖寬度通常510s，幅度90V100V，工作頻率范圍30KHz50KHz，因此光脈沖重復(fù)頻率在數(shù)萬次以上，人眼不會(huì)感到閃爍。 A. 2 B.3 C. 4 D. 5二、判斷題（每題2分，共20分，對(duì)用“”、錯(cuò)用“”表示）

4、11、光電子技術(shù)是電子技術(shù)與光子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新興綜合性的交叉學(xué)科。（ ）12、光照度的物理單位是勒克斯（lx）。（ ）13、KDP晶體沿Z（主）軸加電場(chǎng)時(shí)，由單軸晶變成了雙軸晶體。（ ）14、當(dāng)光波通過磁性物質(zhì)時(shí)，其傳播特性發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。（ ） 15、在電光調(diào)制器中作為線性調(diào)制的判據(jù)是外加調(diào)制信號(hào)電壓的相位差不能大于1rad。（ ）16、電光數(shù)字式掃描是由電光晶體和雙折射晶體組合而成。（ ）17、光電二極管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，并含有少量的鈉、鉀、氫等正離子，這些正離子在SiO2中是不能移動(dòng)的，但它們的靜電感應(yīng)卻可以使P-Si表面產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電子層。（

5、 ）18、為了探測(cè)遠(yuǎn)距離的微弱目標(biāo)，紅外光學(xué)系統(tǒng)的孔徑一般比較大，一般使用各類掃描器，如平面反射鏡、多面反射鏡、折射棱鏡及光楔等。（ ）19、MRTD是景物空間頻率的函數(shù)，是表征系統(tǒng)受信噪比限制的溫度分辨率的量度。（ ）20、向列型液晶由長(zhǎng)徑比很大的棒狀分子組成，并保持與軸向平行排列，是顯示器主用材料。（ ） 三、填空題（每題1分，共10分）21、設(shè)一個(gè)功率100W的燈泡向各個(gè)方向輻射的能量是均勻的，則其輻射強(qiáng)度為 W/sr。22、常見的固體激光器有 （寫出兩種）。23、光在大霧中傳播時(shí)主要發(fā)生 散射。24、表征光纖的集光本領(lǐng)的物理量是光纖的 。25、光束調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可分為 。26、要實(shí)

6、現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制，必須進(jìn)行三個(gè)過程： 、 和 。27、光束掃描根據(jù)其應(yīng)用的目的來可以分為 和 兩種。28、PN結(jié)光伏探測(cè)器的兩種工作模式是 和 。29、CCD的基本功能為 和 。30、作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是 液晶。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）31、簡(jiǎn)述光子的基本特性。32、聲光相互作用可以分為拉曼-納斯衍射和布喇格衍射兩種類型。簡(jiǎn)述它們產(chǎn)生的條件和特征。33、簡(jiǎn)述光束調(diào)制的基本原理。五、綜合計(jì)算題（共20分）34、一束波長(zhǎng)為10.6微米的激光經(jīng)過一塊長(zhǎng)度為3cm的 450-z切割GaAs晶體，如果沿z方向上施加電壓為50V，求縱向運(yùn)用時(shí)的相位延遲。（提示：GaAs的電光張量為： ，）西

7、南科技大學(xué)2013-2014-2學(xué)期光電子技術(shù)本科期末考試試卷（A卷）參考答案及評(píng)分細(xì)則課程代碼163990190命題單位理學(xué)院：專業(yè)物理教研室一、單選題（每小題2分，共20分）題號(hào)答案題號(hào)答案1A2B3B4A5A6A7A8A9A10A二、是非題（每小題2分，共20分）題號(hào)答案題號(hào)答案11121314151617181920三、填空題（每小題1分，共10分）題號(hào)答案題號(hào)答案21100/422 紅寶石激光器、釹激光器或鈦寶石激光器23米-德拜散射24數(shù)值孔徑25調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及強(qiáng)度調(diào)制26抽樣、量化和編碼27模擬式掃描和數(shù)字式掃描28光伏工作模式和光導(dǎo)工作模式29 電荷存儲(chǔ)和電荷轉(zhuǎn)移30 熱致

8、四、簡(jiǎn)答題（每小題10分，共30分） 31、答：光是一種以光速運(yùn)動(dòng)的光子流，光子和其它基本粒子一樣，具有能量、動(dòng)量和質(zhì)量。它的粒子屬性（能量、動(dòng)量、質(zhì)量等）和波動(dòng)屬性（頻率、波矢、偏振等）之間的關(guān)系滿足：（5分）（1）；（1分）（2），光子具有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，但靜止質(zhì)量為零；（1分）（3）；（1分）（4）、光子具有兩種可能的獨(dú)立偏振態(tài)，對(duì)應(yīng)于光波場(chǎng)的兩個(gè)獨(dú)立偏振方向；（1分）（5）、光子具有自旋，并且自旋量子數(shù)為整數(shù)，是玻色子。（1分）32、答：產(chǎn)生拉曼-納斯衍射的條件：當(dāng)超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光互作用長(zhǎng)度L較短時(shí)，在光波通過介質(zhì)的時(shí)間內(nèi)，折射率的變化可以忽略不計(jì)，則聲光介質(zhì)可近似

9、看作為相對(duì)靜止的“平面相位柵”。 （3分）由出射波陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方向?qū)ΨQ分布的多級(jí)衍射光，這就是拉曼-納斯衍射的特點(diǎn)。（3分）產(chǎn)生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長(zhǎng)度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射，介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。（2分）衍射光各高級(jí)次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0級(jí)和+1級(jí)（或-1級(jí)）衍射光，這是布喇格衍射的特點(diǎn)。（2分） 33、答：（1）、以激光為載體，將信息加載到激光的過程，稱為調(diào)制或光束調(diào)制。（2分）（2）、光束具有振幅、頻率、相位、強(qiáng)度和偏振等參量，可以應(yīng)用某些物理的方法，使其參量之一按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)光束的調(diào)制，

10、所以光束的調(diào)制可以分為調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻和強(qiáng)度調(diào)制等。（3分）（3）、實(shí)現(xiàn)激光光束調(diào)制的方法根據(jù)調(diào)制器與激光器的關(guān)系，可以分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩種。（2分）（4）、具體的激光光束的調(diào)制方法，常見的有光電調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制等。（3分）五、綜合計(jì)算題（共20分）34、解：GaAs晶體為各向同性晶體，其電光張量為：z軸加電場(chǎng)時(shí)，（2分）。晶體折射率橢球方程為： （3分）經(jīng)坐標(biāo)變換，坐標(biāo)軸繞z軸旋轉(zhuǎn)45度后得新坐標(biāo)軸，方程變?yōu)椋?（4分）可求出三個(gè)感應(yīng)主軸x、y、z（仍在z方向上）上的主折射率變成： （4分）縱向應(yīng)用時(shí)，兩個(gè)正交的偏振分量將產(chǎn)生位相差： （4分）縱向運(yùn)用時(shí)的相位延遲： (3

11、分)西南科技大學(xué)2013-2014-2學(xué)期光電子技術(shù)本科期末考試試卷（B卷）課程代碼163990190命題單位理學(xué)院：專業(yè)物理教研室一、單選題（共20分，2分/題）1、光電子技術(shù)與（ ）技術(shù)成為21世紀(jì)信息技術(shù)的核心和基礎(chǔ)。A.微電子 B.計(jì)算機(jī) C.光通信 D.材料2、光譜光視效率V(505nm)=0.40730，波長(zhǎng)為505nm、1mW的輻射光，其光通量為（ ）。A.683lm B.0.683lm C.278.2 lm D.0.2782 lm3、光在大氣中傳播時(shí)，出現(xiàn)分子的吸收特性強(qiáng)烈的依賴于（ ）。A.分子的極性 B. 光波的頻率 C.分子的密度 D.分子的大小。4、將2010年諾貝爾物

12、理學(xué)獎(jiǎng)授予荷蘭籍物理學(xué)家海姆和擁有英國(guó)與俄羅斯雙重國(guó)籍的物理學(xué)家諾沃肖洛夫，以表彰他們?cè)谑┎牧戏矫娴淖吭窖芯?。其中石墨烯可以用于制造?）。A.光纖面板 B.CCD存貯器 C.電光晶體 D. 光子傳感器5、要實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制，必須進(jìn)行三個(gè)過程，就是（ ）。A.編碼抽樣量化 B. 編碼量化抽樣 C. 抽樣編碼量化 D. 抽樣量化編碼6、下列有關(guān)量子效率的描述，其中正確說法的是（ ）。A.量子效率就是探測(cè)器吸收的光子數(shù)與激發(fā)的電子數(shù)之比B.量子效率只是探測(cè)器的宏觀量的描述。 C.量子效率與靈敏度成反比而正比于波長(zhǎng) D.如果探測(cè)器吸收一個(gè)光子而產(chǎn)生一個(gè)電子，其量子效率為100%7、光敏電阻的（

13、）越大，說明該光敏電阻靈敏度越高、性能越好。 A.亮電阻 B.暗電阻 C.光電流 D.亮電流8、CCD是以 （ ）作為信號(hào)。A.聲子 B.離子 C. 光子 D. 電荷9、CRT中的電子槍主要功能是（ ）。A.電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào) B.光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)C.光信號(hào)先轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成光圖像 D.電子束的發(fā)射、調(diào)制、加速、聚集10、關(guān)于液晶的分類，下列說法正確的是( )。 A.向列相液晶中分子分層排列，逐層疊合，相鄰兩層間分子長(zhǎng)軸逐層有微小的轉(zhuǎn)角 B.向列相液晶分子呈棒狀，并分層排列，液晶材料富于流動(dòng)性，黏度較小 C.膽甾相液晶分子呈棒狀，分子長(zhǎng)軸互相平行，不分層，液晶材料富于流動(dòng)性，黏度較小

14、D.膽甾相液晶中分子分層排列，逐層疊合；相鄰兩層間分子長(zhǎng)軸逐層有微小的轉(zhuǎn)角二、判斷題（共20分，2分/題）11、世界上第一臺(tái)激光器是氦氖激光器。（ ）12、當(dāng)光通量離開一個(gè)表面時(shí)，一般采用輻射亮度來描述。（ ）13、激光的大氣湍流效應(yīng)，本質(zhì)是大氣吸收和散射的效應(yīng)。（ ）14、在聲光介質(zhì)中平面波的波陣面變成一個(gè)折皺曲面，其主要原因是超聲波頻率太高導(dǎo)致的。（ ） 15、在磁光調(diào)制器的磁性膜表面上鍍成一條金屬蛇形線路，其主要目的是增加電場(chǎng)強(qiáng)度。（ ）16、機(jī)械掃描技術(shù)利用反射鏡或棱鏡等光學(xué)元件，采用平移實(shí)現(xiàn)光束掃描。（ ）17、通量閾是探測(cè)器所能探測(cè)的最大光信號(hào)功率。（ ）18、PIN管是在P型和N

15、型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對(duì)）很厚的摻雜半導(dǎo)體。（ ）19、紅外成像光學(xué)系統(tǒng)在各種紅外光傳輸情況下均滿足物像共軛關(guān)系。（ ）20、注入電致發(fā)光顯示在半導(dǎo)體PN結(jié)上加反偏壓產(chǎn)生少數(shù)載流子注入，與多數(shù)載流子復(fù)合發(fā)光。（ ） 三、填空題（共10分，1分/題）21、光是一種以光速運(yùn)動(dòng)的光子流，具有能量、動(dòng)量和質(zhì)量；其靜止質(zhì)量為 。22、設(shè)100W燈泡向各個(gè)方向輻射的能量是均勻的，則其在2m遠(yuǎn)處形成的輻射照度為 W/m2。23、光在潔凈的大氣中傳播時(shí)主要發(fā)生 散射。24、橫向電光調(diào)制的半波電壓是縱向電光調(diào)制半波電壓的 倍。25、實(shí)驗(yàn)證明:聲光調(diào)制器的聲束和光束的發(fā)散角比為 ，其調(diào)制效果最佳。26、光電探測(cè)

16、器對(duì)入射功率 響應(yīng)。27、CCD按結(jié)構(gòu)可分為 和 。28、紅外成像系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為各分系統(tǒng)傳遞函數(shù)的 。29、PDP中氣體放電處于 區(qū)。30、熱致液晶可以分為： 、 和 。四、簡(jiǎn)答題（共30分，10分/題）31、利用縱向電光效應(yīng)和橫向電光效應(yīng)均可實(shí)現(xiàn)電光強(qiáng)度調(diào)制，縱向電光調(diào)制和橫向電光調(diào)制各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？32、何為直接調(diào)制？簡(jiǎn)述用LD和LED進(jìn)行直接調(diào)制的特點(diǎn)及應(yīng)用。33、簡(jiǎn)述光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)。五、綜合計(jì)算題（共20分） 34、光在向列液晶中傳播且，試分析當(dāng)位相差為0，和時(shí)，輸出光的偏振狀態(tài)。西南科技大學(xué)2013-2014-2學(xué)期光電子技術(shù)本科期末考試試卷（B卷）參考答案及評(píng)分細(xì)則課程代碼

17、163990190命題單位理學(xué)院：專業(yè)物理教研室一、 選擇題（每小題2分，共20分）題號(hào)答案題號(hào)答案1A2D3B4D5D6D7C 8D9D10D二、 是非題（每小題2分，共20分） 題號(hào)答案題號(hào)答案11121314151617181920三、填空題（每小題1分，共10分）題號(hào)答案題號(hào)答案21022100/1623 瑞利 24l/d251.526光電流27線陣CCD和面陣CCD28乘積29 正常輝光放電30近晶相、向列相和膽甾相四、簡(jiǎn)答題（每小題10分，共30分）31、答：縱向電光調(diào)制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、不存在自然雙折射的影響等優(yōu)點(diǎn)。（1分）其缺點(diǎn)是半波電壓太高，在調(diào)制頻率較高時(shí)，功率損耗

18、比較大。（1分）橫向效應(yīng)運(yùn)用時(shí)，存在自然雙折射產(chǎn)生的固有相位延遲，它們和外加電場(chǎng)無關(guān)。（2分）在沒有外加電場(chǎng)時(shí)，入射光的兩個(gè)偏振分量通過晶后其偏振面已轉(zhuǎn)過了一個(gè)角度，這對(duì)光調(diào)制器等應(yīng)用不利，應(yīng)設(shè)法消除。 （2分） 橫向效應(yīng)運(yùn)用時(shí)，總的相位延遲不僅與所加電壓成正比，而且與晶體的長(zhǎng)寬 比(L/d)有關(guān)。（2分）而縱向應(yīng)用時(shí)相位差只和V=EzL有關(guān)。因此，增大L或減小d就可大大降低半波電壓，但必須采用兩塊晶體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且其尺寸加工要求高，對(duì)環(huán)境溫度敏感。（2分）32、答：（1）、直接調(diào)制是指：把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)注入半導(dǎo)體光源,從而直接獲得調(diào)制光信號(hào)；（2分）（2）、LD的輸出特性中存在閾值It，而LED不存在；（2分）（3）、LD缺點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器處于連續(xù)調(diào)制工作狀態(tài)時(shí)，無論有無調(diào)制信號(hào)，由于有直流偏置，所以功耗較大，甚至引起溫升，會(huì)影響或破壞器件的正常工作。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制速度快，常用于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中。（3分）（4）優(yōu)點(diǎn)：線性好、偏置電流?。ü男。?；缺點(diǎn)：調(diào)制速率低(小于100Mb/s)。常用于