3．下列红外探测器，属于热探测器的是( ABCDE ).

A. 测辐射热计 B. 测辐射热电偶 C. 测辐射热电堆 D. 热释电探测器 E. 高莱管 4．产生激光的条件( ABCE )．

A. 泵浦源 B.粒子数反转 C.谐振腔 D. 负载 E.工作物质 5．光电倍增管的主要参数有（ ABCDE ）。

A. 阴极灵敏度 B.阳极灵敏度 C. 暗电流 D. 时间特性 E.伏安特性 三.填空题 (每空1分,共10分)

1.半导体热敏电阻具有 负 温度系数.

2．G?Ia称为光电倍增管的放大倍数或电流增益。

Ik3．在环境亮度低于10-2cd.m-2时,锥状细胞 失去 感光作用。 4．在绝对温度零度(0 k)时, 原子内电子所能占据的最高能级叫费米能级 ． 5．使物质电导率发生变化，称为 内光电效应 ．

6．光电耦合器件既具有 光电耦合 特性，又具有 隔离 特性． 7．光敏电阻的工作原理是光照 产生光生载流子 ，使其电阻值急剧 减小 。 8．像管电子光学系统的主要作用是 电子加速 ． 四．简答计算题（共40分） （b）什么是产生、复合噪声？ 半导体受光照时，载流子不断地产生－复合，电导率起伏引起电流起伏产生的噪声.

（c）简述液晶的工作原理。

液晶分子的棒状结构具有偶极矩，在电场的作用下，偶极矩要按电场的方向取向，使分子原有的排列方式受到破坏，从而使液晶的光学性能变化，如原来是透光的变成不透光，或相反。把这种因外加电场的作用导致液晶光学性能发生变化的现象称为液晶的电光效应。

（d）试述光纤的结构并分析各部分折射率的关系。

光纤由三部分组成：纤芯n1（玻璃、石英或塑料、n1最大）、包层n2（玻璃或塑料n2< n1）及外套n3. n2< n3< n1.

（e）简述等离子体电视的工作原理。

等离子体显示板（Plasma DisPlay Panel，PDP）是利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电，形成等离子体，而直接发射可见光，或者发射紫外线（VUV）进而激发（红、绿、兰三种）荧光粉发光的一种主动发光型平板显示器件。

一 填空题20分，每空1分

1 为了表示一个热辐射光源所发出光的光色性质，常用到（ ）这个量，单位为K。这个量是指在规定两波长具有与热辐射光源的（ ）相同的黑体的温度。

2 光波在声光晶体里传播，按照声波频率的（ ）以及声波和光波（ ）的不同，声光相互作用可分为（ ）和（ ）两种衍射类

型。

3 纵向电光调制器具有结构简单、工作稳定、不存在（ ）的影响。缺点是（）太高。

4 光频外差探测是一种全息探测技术，这种探测技术可以探测光频电场的（ ）、（ ）和（ ）所携带的信息。

5 CCD与其它器件相比，最突出的特点是它以（ ）作为信号，而其他大多数器件是以（ ）或者（ ）作为信号。

6 电荷耦合器件的基本功能就是电荷存储和（ ）。CCD的工作过程就是信号电荷的（ ）、（ ）、（ ）和检测的过程。

7 红外成像系统性能的综合量度是（ ）和（ ）。 二 简答题，共30分，每题6分

1 在光度单位体系中，基本单位是如何定义的。 2 大气湍流效应对光束传播的影响有哪些方面。

3 什么是半波电压？对比KDP晶体的横向、纵向应用的特点。 4 说明光子效应和光热效应各自特点。 5 红外光学系统的特点 三 推导证明，共10分，每题5分

1 推导光电转换定律

2光电池等效电路如图1所示，据此请推导短路电流和开路电压的表达式。 四 计算题，共40分，每题10分

图1

1若取vs=616m/s，n=2.35， fs=10MHz，?0=0.6328?m，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax。

2用PbMoO4晶体做成一个声光扫描器，取n=2.48，M2=37.75?10-15s3/kg，换能器宽度H=0.5mm。声波沿光轴方向传播，声频fs=150MHz，声速vs=3.99?105cm/s，光束宽度d=0.85cm，光波长?=0.5?m。

⑴ 证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射；

⑵ 为获得100%的衍射效率，声功Ps率应为多大？ ⑶ 若布喇格带宽?f=125MHz，衍射效率降低多少？

3一目标经红外成像系统成像后供人眼观察，在某一特征频率时，目标对比度为0.5,大气的MTF为0.9，探测器的MTF为0.5，电路的MTF为0.95，CRT的MTF为0.5，则在这一特征频率下，光学系统的MTF至少要多大？

?0.5?A?W4 已知某硅光电二极管的灵敏度S，结电导g?0.005?s，屈膝

''??V，入射光信号功率P40V?5?3sin?t?W电压u?10，反偏压V?。求：电信

号输出送到放大器时，取得最大功率的电阻RP及放大器的输出电压Ri。

补充题：输入信号Uin经过二极管整流后，输出信号为Uou=KUin，

现有一按正弦规律变化的经过隔直处理后的调幅输入信号为：Uin=（1+msinΩt）sinωt,其中的m为调制度，Ω为调制频率，ω为载波频率，经过二极管整形后并按傅里叶级数展开，得到:

???21mm????????U?K1?msin?t?cos2nt?sin2n??t?sin2n??t??ou?2??224n?1??1??????问：1 分析上式，并说出上式中那部分是我们需要提取的信号？为什么。

2 为了提取出需要的信号，需要采取什么电路来提取？最后提取出的信号表达式是什么，并画出电路图。

3根据图1的调制波形绘出整流后的波形，并绘出经过滤波后的信号波形简图。

t 附加题：用2CU光点二极管探测激光输出的调制信号

的辐射通量，??20?5sin?t(?W)e?若已知电源电压为15V，2CU的光电灵敏度为Si=0.5μA/μW，结电容为CJ=3pF,引线分布电容

Ci=7pF，试求负载电阻RL=2MΩ时该电路的偏置电阻RB，并计算输出信号电压最大值情况下的最高截至频率。

解答：首先求出入射辐射通量的峰值：Φm=20+5=25μW 再求出2CU的最大输出光电流：IM=SIΦm=12.5μA

设输出信号电压最大时的偏置电阻为RB,则与负载电阻并联后的等效电阻为

U R//R??1.2M?BLIm进而可得出RB=3MΩ

则输出电压最大值时的最高截至频率为：

RR1L?Bf???83KHBz

??RRCCLBj?i?光电检测原理与技术考试题B答案 一 填空题20分，每空1分

1 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）这个量，单位为K。这个量是指在规定两波长具有与热辐射光源的（辐射比率）相同的黑体的温度。

2 光波在声光晶体里传播，按照声波频率的（大小）以及声波和光波（作用长度 ）的不同，声光相互作用可分为（拉曼-纳斯）和（布拉格）两种衍射类型。

3 纵向电光调制器具有结构简单、工作稳定、不存在（ 自然双折射 ）的影响。缺点是（ 半波电压 ）太高。

4 光频外差探测是一种全息探测技术，这种探测技术可以探测光频电场的（振幅）、（频率）和（相位）所携带的信息。

5 CCD与其它器件相比，最突出的特点是它以（电荷）作为信号，而其他大多数器件是以（电流）或者（电压）作为信号。

6 CCD的基本功能就是电荷存储和（电荷转移）。CCD的工作过程就是信号电荷的（产生）、（存储）、（转移）和检测的过程。

7红外成像系统性能的综合量度是（空间分辨率）和（温度分辨率）。 二 简答题，共30分，每题6分（要求对涉及到的名词概念简单解释） 1在光度单位体系中，基本单位是如何定义的。什么是光视效能？ 在光度体系中，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（1分）。

12定义为一个光源发出频率为540的单色辐射，如果在一给定方向上?10Hz的辐射强度为

1W，则该光源在该方向上的发光强度为1坎德拉（2分）。 sr683??光度量和辐射度量之间可以用光是效能与光视效率联系起来。光视效能描述某一波长的单色光辐射通量可以产生多少相应的单色光通量。即光视效能K?定义为同一波长下测得的光通量与辐射通量的比之，即K??（lm/W）。

2 大气湍流效应对光束传播的影响有哪些方面，分别加以简单说明。（得分点：回答什么是湍流效应得1分，湍流效应的具体表现每回答一个得1分，共4分，对具体表现有简单解释得1分，本题总分6分）

是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。

光束强度在时间和空间上随机起伏，光强忽大忽小，即所谓光束强度闪烁。

?v?单位：流明/瓦特?e?波长短，闪烁强，波长长，闪烁小。然而，理论和实验都表明，当湍流强度增强到一定程度或传输距离增大到一定限度时，闪烁方差就不再按上述规律继续增大，却略有减小而呈现饱和，故称之为闪烁的饱和效应。

接收平面上，光束中心投射点（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。若将光束视为一体，经过若干分钟会发现，其平均方向明显变化，这种慢漂移亦称为光束弯曲。

如果不是用靶面接收，而是在透镜的焦平面上接收，就会发现像点抖动。 3 什么是半波电压？对比KDP晶体的横向、纵向应用的特点。

当光波的两个垂直分量Ex?，Ey?的光程差为半个波长（相应的相位差为?）时所需要加的电压，称为半波电压。（2分）

横向运用时，存在自然双折射产生的固有相位延迟，它们和外加电场无关。表明在没有外加电场时，入射光的两个偏振分量通过晶后其偏振面已转过了一个角度，这对光调制器等应用不利，应设法消除。（2分）

横向运用时，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。而纵向应用时相位差只和V=EzL有关。因此，增大L或减小d就可大大降低半波电压。（2分）

4 说明光子效应和光热效应各自特点。

1. 光子效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小，直接影响内部电子状态的改变。（2分）

特点：光子效应对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快。（1分） 2. 光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。（2分）

特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。（1分） （在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。）

5 红外光学系统的特点（得分点：第一个特点得2分，其后每个特点的分1