華科復(fù)試題目

1、華科光電考研復(fù)試(光電檢測技術(shù)與應(yīng)用題)1、溫度變化與自發(fā)極化強度有何關(guān)系？答：晶體的整體溫度的微小變化T產(chǎn)生自發(fā)極化強度Ps的變化可表示為Ps=PT式中P為熱釋電系數(shù)矢量，一般有三個分量Pi（i=1.2，3）Pi=dPsidT(單位ck)在與電熱釋電晶體的自發(fā)極化強度Ps軸垂直的表面內(nèi)出現(xiàn)的束縛電荷面密度等于Ps，晶體內(nèi)部電荷中和束縛電荷的平均時間=r這里為晶體的介電常數(shù)，r為晶體的電導(dǎo)率，多數(shù)熱釋電晶體值在11000s之間。2、熱電勢探測器能否測量直流信號？為什么？答：用于人體的熱釋電探測器，它的工作波長為715m，人體輻射為9m，圖中被測物體（或人體）所輻射的紅外線經(jīng)過遮光盤的調(diào)制產(chǎn)生調(diào)

2、制頻率為的紅外光照攝熱釋電晶體，當(dāng)1時，晶體內(nèi)自由電荷來不及中和表面束縛電荷的變化結(jié)果就使在垂直于極化強度Ps的兩端面間出現(xiàn)交流電壓，在端面上敷以電極，并接上負載電阻就有電流通過，在負載R兩端就有交流電壓輸出，設(shè)溫度變化率為dTdt，極化強度Ps對時間的變化率為dPsdt，電極面積為A，則AdPsdt就相當(dāng)于電路上的電流，于是電壓輸出與溫度變化率成正比。3、硅光電池為什么使用梳狀電池？答：梳狀電極：大面積光敏面采用梳狀電極可以減少光載流子的復(fù)合，從而提高轉(zhuǎn)換率，減少表面接觸電阻。4、為什么有些光敏二極管在制作PN結(jié)的同時還做出一個環(huán)極？答：無光照時反向電阻很大（M級）只有打在PN結(jié)附近，使PN

3、結(jié)空間電荷區(qū)（耗盡層）產(chǎn)生光生電子空穴對時它們與P區(qū)、N區(qū)的少數(shù)載流子一起在PN結(jié)內(nèi)電場的作用下做定向移動形成光電流，此時它的反向電阻大為降低，一般只有1K到幾百歐，當(dāng)負偏壓增加時耗盡層加寬使光電流增大，靈敏度提高，光電流與入射光照度成線性關(guān)系。光敏二極管的缺點：暗電流較大為了減少無光照時反向漏電流（暗電流）的影響有些光敏二極管（如2DU型）在制作PN結(jié)的同時還做出一個環(huán)形的擴散層引出的電極稱為環(huán)極，如圖所示因環(huán)極電位比負極電位高所以反向漏電流（暗電流）直接從環(huán)極流過而不再經(jīng)過負極從而可以減少負極與正極之間的暗電流。5、兩種高速的光電二極管的結(jié)構(gòu)特點和原理？（PIN、APD）答：PIN光電二極

4、管結(jié)構(gòu)特點：P層和N層之間增加了一層很厚的高電阻率的本征半導(dǎo)I增加I區(qū)優(yōu)點：（1）因為I區(qū)相對的P區(qū)和N區(qū)是高阻，在反偏的工作情況下，它承受極大部分電壓降，使耗盡區(qū)增大，這樣展寬了光電轉(zhuǎn)換有效工作區(qū)，使靈敏度增大（2）又因為PIN結(jié)光電二極管的工作電壓是很高的反偏電壓，使PIN結(jié)的耗盡層加寬，電場強光生電流加速因而大幅度減少了載流子在結(jié)構(gòu)內(nèi)漂移時間元件的響應(yīng)速度加快電路特點：反偏電壓高APD光電二極管結(jié)構(gòu)特點：在光照時P+層受光子能量激發(fā)的電子從所帶電躍遷到導(dǎo)帶，在高電場作用下，電子從高速通過P層產(chǎn)生碰撞電離，形成大量新生電子空穴對，并且它們也從電場中獲得高能量與從P+層來的電子一起再次碰撞P

5、區(qū)的其他原子，又產(chǎn)生大批新生電子6、光纖傳感器種類？答：光纖傳感器一般可分為兩大類：一類是功能型傳感器，又稱FF型光纖傳感器，它是利用光纖本身的特性，把光纖作為敏感元件，既感知信息又傳輸信息，所以又稱傳感型光纖傳感器。另一類是非功能型傳感器，又稱NF型光纖傳感器，它是利用其他敏感元件感受被測量的變化，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)，用以傳輸來自于遠處或難以接近場所的光信號，因此，也稱為傳光型光纖傳感器。7、硅光電池和硒光電池的結(jié)構(gòu)，適用的波長范圍（光譜特性），適合何種光，在實際中應(yīng)用如何？答：硒光電池結(jié)構(gòu)：先在鋁片上覆蓋一層P型半導(dǎo)體硒，然后蒸發(fā)一層鎘，然后加熱生成N型硒化鎘，與原來P型硒形成一個大面

6、積PN結(jié)，然后涂上半透明保護層，焊上電極，鋁片為正極，硒化鎘為負極。適用波長0.30.7m。在實際應(yīng)用中，由于硒光電池的光譜響應(yīng)曲線與V（）很相似，很適合做光度測量的檢測量。硅光電池結(jié)構(gòu)：它是用單晶硅組成的，在一塊N型硅片上擴散P型雜質(zhì)（如硼），形成一個擴散P+N結(jié)；或在P型硅片擴散N型雜質(zhì)（如磷），形成N+P結(jié)；再焊上兩個電極。P端為光電池正極，N端為光電池負極，作光電檢測器在地面技術(shù)上使用的最多為P+N型。適用波長0.51.0m在實際應(yīng)用中，把硅光電池單體經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)組成電池組，與鎳鎘蓄電池配合，可作為衛(wèi)星、微波站、野外燈塔、航標(biāo)燈和無人氣象站等無輸電線路地區(qū)的電源供給。8、光電導(dǎo)效應(yīng)：在

7、物質(zhì)受到輻射光的照射后，材料的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化（電導(dǎo)率改變、發(fā)射電子、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢等）的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)：是指受到光輻射的作用后，產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)：是指受到光照射的物質(zhì)內(nèi)部電子能量狀態(tài)產(chǎn)生變化，但不存在表面發(fā)射電子的現(xiàn)象。光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受光照后，內(nèi)部產(chǎn)生光生載流子，使半導(dǎo)體中載流子顯著增加而電阻減小的現(xiàn)象。光生伏特效應(yīng)：光照在半導(dǎo)體PN結(jié)或金屬半導(dǎo)體接觸面上時，會在PN結(jié)或金屬半導(dǎo)體接觸的兩側(cè)產(chǎn)生光電動勢。本征光電導(dǎo)效應(yīng)：只有光子能量m大于材料禁帶寬度Eq的入射光，才能激發(fā)出電子空穴對，使材料產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)現(xiàn)象光熱效應(yīng)：某些物質(zhì)受到光照后，由于溫度變化而造成材

8、料性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象溫差電效應(yīng)：由兩種材料制成的結(jié)點出現(xiàn)溫差而在兩結(jié)點間產(chǎn)生電動勢回路產(chǎn)生電流雜質(zhì)光電導(dǎo)效應(yīng)：是指雜質(zhì)半導(dǎo)體中的施主或者受主吸收光子能量后電離，產(chǎn)生自由電子或空穴，從而增加材料電導(dǎo)率的現(xiàn)象9、兩種高速的光電二極管的結(jié)構(gòu)特點，原理答：APD：在光照時，P+層受光子能量激發(fā)的電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，在高電場作用下，電子從高速通過P層并在P層產(chǎn)生碰撞電離形成大量新生電子空穴對，并且它們也從電廠中獲得高能量，與從P+層來的電子一起再次碰撞P區(qū)的其他電子，又產(chǎn)生大批新生中子PIN：P層和N層之間增加了一層很厚的高電阻率的本征半導(dǎo)體I10、光電管、光電倍增管的光譜特性取決于什么、結(jié)構(gòu)和原理答

9、：光電管：光譜特性陰極材料不同時，對不同波長的光敏感度不同工作原理和結(jié)構(gòu)如圖。光電倍增管：光譜響應(yīng)寬特別是對紅光和紅外光。工作原理：陰極在光照下發(fā)射出光電子，光電子受到電極間電場作用而獲得較大的能量，當(dāng)電子以足夠的速度打到倍增電極上時，倍增電極便會產(chǎn)生二次電子發(fā)射，使得向陽極方向運動的電子數(shù)目成倍的增加，經(jīng)過多極倍增，最后到達陽極被收集而形成陽極電流隨著光信號的變化、在倍增極不變的條件下，陽極電流也隨光信號而變化達到把小的光信號變成大的電信號的目的。結(jié)構(gòu)：光陽極K，倍增極D，陽極A11、為什么功能型光纖傳感器在結(jié)構(gòu)上是連續(xù)的？答：功能型傳感器利用光纖本身的特性，把光纖作為敏感元件既感知信息又傳

10、輸信息，光纖與被測對象相互作用時光纖本身的結(jié)構(gòu)參量（尺寸和形狀）發(fā)生變化，光纖的傳光特性發(fā)生相關(guān)變化，光纖中的光波參量受到相應(yīng)控制即在光纖中傳輸?shù)墓獠ㄊ艿搅吮粶y對象的調(diào)制，空載波變?yōu)檎{(diào)制波，攜帶了被測對象的信息，另一層意思，光纖與被測對象作用時，光纖自身的結(jié)構(gòu)參量并不發(fā)生變化，而光纖中傳輸?shù)墓獠ㄗ陨戆l(fā)生了某種變化，攜帶了待測信息12、APD光電二極管在結(jié)構(gòu)上有什么優(yōu)點，為什么？答：雪崩式光電二極管(APD)結(jié)構(gòu)特點：在光照時，P+層受光子能量激發(fā)的電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，在高電場作用下電子從高速通過P層產(chǎn)生碰撞電離形成的大量新生電子空穴對，并且它們也從電場中獲得高能量，與從P+層來的電子一起再次

11、碰撞P區(qū)的其他原子，又產(chǎn)生大批新電子13、PIN結(jié)光電二極管增加了一層I區(qū)有什么優(yōu)點？答：（1）因為I區(qū)相對于P區(qū)的高阻，在反偏的工作情況下，它承受極大部分電壓降使耗盡區(qū)增大，這樣展寬了光電轉(zhuǎn)換的有效工作區(qū)，使靈敏度增大（2）又因為PIN結(jié)光電二極管的工作電壓是很高的反偏電壓，使PIN結(jié)的耗盡層加寬電場強光生電流加速，因而大幅度減少了載流子在結(jié)構(gòu)漂移時間，元件的響應(yīng)速度加快14、為什么說光纖傳感器不受電磁場干擾？答：因為光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖是一種多層結(jié)構(gòu)的圓柱體，由石英玻璃或塑料制成的電絕緣耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠15、試畫出激光多普勒光纖測速系統(tǒng)的原理圖，說明其工作原理

12、？答：圖中He-Ne激光器是經(jīng)穩(wěn)頻后的單模激光，分束鏡把激光分成兩路，在兩束光經(jīng)匯聚透鏡L1把它們匯聚成焦點，在焦點附近兩束光形成涉場、流體流經(jīng)這一范圍時，流體中的微小顆粒對光進行散射聚焦透鏡L2把這些散射光聚焦在光電倍增管上，產(chǎn)生包含流速信息的光電信號，經(jīng)適當(dāng)?shù)碾娮泳€路處理可測出流體的流速16、物質(zhì)、能量和信息是人類發(fā)展的三大基本要素。信息技術(shù)是一種綜合技術(shù)，它包括四個基本內(nèi)容，即感測技術(shù)，通信技術(shù)、人工智能與計算機技術(shù)和控制技術(shù)。信息技術(shù)包括微電子信息技術(shù)、光子信息技術(shù)和光電信息技術(shù)等，作為核心的是微電子信息技術(shù)。17、光敏電阻原理，如何構(gòu)成？它的亮電阻、暗電阻是什么級別、它們之比是什么范

13、圍？答：在均勻的具有光電導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料的兩端加上電極，便構(gòu)成光敏電阻，當(dāng)光敏電阻的兩端加上適當(dāng)?shù)钠秒妷篣bb時，便有電流Ip流過，用檢流計可以測到該電流，改變照射到光敏電阻上的光度量，發(fā)現(xiàn)流過光敏電阻的電流Ip將發(fā)生變化，說明光敏電阻的阻值隨入射光輻射照度變化而變化，暗電阻為M級，亮電阻為幾千歐的下之比可達1010000000（暗與亮）2010光電技術(shù)一，選擇1。可見光波段2。1cd的光在球面內(nèi)的光通量3。發(fā)光效率的單位4。某波長的光照射本征半導(dǎo)體的禁帶寬度5。某器件類型判斷，PE/PV/PC，內(nèi)光電/外光電二、問答（30分）1。比探測率的公式表述及其物理意義2。光電倍增管的組成及工作原

14、理3。探測器的VI曲線，并說明屬于哪些器件三、作圖題（10分）1。鎖放的框圖及其工作原理激光技術(shù)（說是考一二四章，但第四章基本沒考到，反倒是第六章和激光原理有所涉及）一、填空（10分）調(diào)制的概念轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q的原理電光效應(yīng)的概念穩(wěn)頻的概念二、計算（40分）1。半波電壓的計算2。電光偏轉(zhuǎn)角的計算3。已知束腰半徑，求發(fā)散角4。縱模間隔的計算04激光技術(shù)部分1、一縱向運用的KDP電光調(diào)制器，長為2cm，折射率n1.5，若工作頻率為1GHz（1000kHz）。試求此時光在晶體中的渡越時間及引起的衰減因子。2、一個駐波超聲場對布喇格衍射光會發(fā)生什么反應(yīng)？給出它所造成的頻移及衍射方向。3、11作為調(diào)Q激光器的工

15、作物質(zhì)，應(yīng)具有那些條件？為什么？4、一個聲光調(diào)Q器件（L50mm，H5mm）是用熔融石英材料做成。用于連續(xù)YAG激光器調(diào)Q，已知激光器的單程增益為0.3，聲光器件的電聲轉(zhuǎn)換效率為40。求（1）聲光器件的驅(qū)動功率Ps應(yīng)為多大？（2）聲光器件要工作于布喇格衍射區(qū)，其聲場頻率為多少？5、在電光調(diào)制器中為了得到線性調(diào)制，在調(diào)制器中插入一個1/4波片，它的軸向應(yīng)如何放置為佳？若旋轉(zhuǎn)1/4波片，它所提供的直流偏置有何變化？光電技術(shù)部分1、簡述Boxcar積分器的定點和掃描工作方式的工作過程。2、畫出鎖相放大器的工作原理圖，并簡述其工作原理。3、簡述PMT的供電電路及電阻電容的取值方法和作用。4、試敘光電二

16、極管，光電池的工作原理以及開路電壓，短路電流和光照度的關(guān)系。05激光技術(shù)部分1、試設(shè)計一種試驗裝置，如何檢驗出入射光的偏振態(tài)（線偏光、橢圓偏光和自然光），并指出是根據(jù)什么現(xiàn)象？如果一個縱向電光調(diào)制器，沒有起偏器，入射的是自然光，能否得到光強調(diào)制？若沒有檢偏器，能否得到光強調(diào)制？為什么？3、用鉬酸鉛晶體做成一個聲光偏轉(zhuǎn)器，取n2.48，M225（相對于熔融石英M2石英1.511015mkgs單位），換能器長度L1cm，寬度H0.5cm，聲波沿光軸方向傳播，聲頻fs0150Mhz，vs3.66105cm/s，光束寬度w0.85cm，=0.5m。證明該偏轉(zhuǎn)器只能產(chǎn)生正常布喇格衍射（2）為獲得100的

17、衍射效率，求聲功率Ps？（3）取布喇格帶寬fs125MHz，衍射效率降低多少？（4）求可分辨點數(shù)N？3、說明利用調(diào)Q技術(shù)獲得高峰值功率巨脈沖的原理。并簡單說明調(diào)Q脈沖形成過程中，各參量隨時間的變化。4、14聲光調(diào)Q為什么運轉(zhuǎn)于行波工作狀態(tài)，一般只適用于連續(xù)激光器的高重復(fù)頻率運行？加到電聲換能器上的高頻信號還要用頻率為f的脈沖電壓進行調(diào)制？5、有一轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q釹玻璃激光器，棒的尺寸為20500mm，腔內(nèi)散射損耗i0.05，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度n=8.171017cm-3，受激發(fā)射截面=2.410-20cm2，試求馬達轉(zhuǎn)速為6萬轉(zhuǎn)/分時的開關(guān)角和開關(guān)時間。 光電檢測1、光電探測器按其伏安特性可分為哪幾類？畫

18、出伏安特性曲線，并說明其分屬于哪些器件。2、強噪聲背景下的寬帶周期信號用什么方法進行探測？可以采用鎖相放大器嗎？為什么？3、最佳源點阻是信號源的參數(shù)，還是前放的參數(shù)，它的表達式是什么？式中各項代表什么？什么是噪聲匹配，通常有哪些方法可以實現(xiàn)噪聲匹配。4、外光電效應(yīng)與熱電效應(yīng)的主要異同點（包括各自的優(yōu)缺點）。5、應(yīng)如何理解光電導(dǎo)增益，它對提高R，pc器件設(shè)計和使用上有何指導(dǎo)意義。6、用2CU接受激光信號，2CU的R=0.5/,=25時，伏安特性曲線拐點電壓Vm=10V，結(jié)電容=3pF，電源電壓=60V，引線分布電容=7PF，設(shè)激光的輻射同量=（20+5sinwt），求管子在線區(qū)，獲得最大功率時的

19、偏置電阻和負載電阻,VLMAX，ILMAX，和上限截止頻率fhc。7、光電導(dǎo)探測器通常有幾種直流偏置方式？在偏置直流一定的情況下，比較它們的響應(yīng)度和偏置電源電壓的高低激光技術(shù)部分1、當(dāng)頻率fs40Mhz的超聲波在熔凝石英聲光介質(zhì)（n1.54）中建立起超聲場（vs5.96105cm/s）時，試計算波長為=1.06m的入射光滿足布喇格條件的入射角i？2、8一束線偏振光通過長L25cm，直徑D1cm的實心玻璃，外繞N250匝導(dǎo)線，通電流I5A。取范得特常數(shù)V0.5/G?cm，試計算光的旋轉(zhuǎn)角。3、試以電光調(diào)制為例，說明波導(dǎo)調(diào)制器與體調(diào)制器的區(qū)別和聯(lián)系。4、說明利用調(diào)Q技術(shù)獲得高峰值功率巨脈沖的原理。并簡單說明調(diào)Q脈沖形成過程中，各參量隨時間的變化。5、有一帶偏振棱鏡的電光調(diào)QYAG激光器。試回答和計算下列問題：（1）畫出調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)示意圖，并標(biāo)出偏振鏡的偏振軸和電光晶體各主軸的相對方向（2）怎樣調(diào)整偏振鏡的起偏方向和晶體的相對位置才能得到理想的開關(guān)效果。（3）計算1