光電檢測(cè) 習(xí)題解答

1、第1章1、舉例說(shuō)明你說(shuō)知道的檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理。（1）光電檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用：在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位（2）光電檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用：家用電器數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅外測(cè)距傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)-光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)-熱敏電阻、熱電偶遙控接收：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取-面陣CCD醫(yī)療衛(wèi)生數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器辦公商務(wù)掃描儀：文檔掃描-線陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管（3）光電檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用：夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：

2、可精確的定位目標(biāo)光電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例簡(jiǎn)介 點(diǎn)鈔機(jī)（1）激光檢測(cè)激光光源的應(yīng)用 用一定波長(zhǎng)的紅外激光照射第五版人民幣上的熒光字，會(huì)使熒光字產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的激光，通過(guò)對(duì)此激光的檢測(cè)可辨別鈔票的真假。由于仿制困難，故用于辨?zhèn)魏軠?zhǔn)確。（2）紅外穿透檢測(cè)紅外信號(hào)的檢測(cè) 紅外穿透的工作原理是利用人民幣的紙張比較堅(jiān)固、密度較高以及用凹印技術(shù)印刷的油墨厚度較高，因而對(duì)紅外信號(hào)的吸收能力較強(qiáng)來(lái)辨別鈔票的真假。人民幣的紙質(zhì)特征與假鈔的紙質(zhì)特征有一定的差異，用紅外信號(hào)對(duì)鈔票進(jìn)行穿透檢測(cè)時(shí)，它們對(duì)紅外信號(hào)的吸收能力將會(huì)不同，利用這一原理，可以實(shí)現(xiàn)辨?zhèn)?。?）熒光反應(yīng)的檢測(cè)熒光信號(hào)的檢測(cè) 熒光檢測(cè)的工作原理是針對(duì)人民幣的

3、紙質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。人民幣采用專用紙張制造（含85以上的優(yōu)質(zhì)棉花），假鈔通常采用經(jīng)漂白處理后的普通紙進(jìn)行制造，經(jīng)漂白處理后的紙張?jiān)谧贤饩€（波長(zhǎng)為365nm的藍(lán)光）的照射下會(huì)出現(xiàn)熒光反應(yīng)（在紫外線的激發(fā)下衍射出波長(zhǎng)為420460nm的藍(lán)光），人民幣則沒(méi)有熒光反應(yīng)。所以，用紫外光源對(duì)運(yùn)動(dòng)鈔票進(jìn)行照射并同時(shí)用硅光電池檢測(cè)鈔票的熒光反映，可判別鈔票真假。 （4）紙寬的檢測(cè)紅外發(fā)光二極管及接收二極管的應(yīng)用 主要是用于根據(jù)鈔票經(jīng)過(guò)此紅外發(fā)光及接收二極管所用的時(shí)間及電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)間接的計(jì)算出鈔票的寬度，并對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，比如有無(wú)卡紙等；同時(shí)也能根據(jù)鈔票的寬度判斷出其面值。（5）喂鈔臺(tái)、接鈔臺(tái)傳感器紅外對(duì)管

4、的應(yīng)用 在點(diǎn)鈔機(jī)的喂鈔臺(tái)和取鈔臺(tái)部分分別有一個(gè)作為有無(wú)鈔票的發(fā)射接收紅外對(duì)管，用來(lái)檢測(cè)是否有鈔票放入或取出。 2、如何實(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量？為實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)量，首先要實(shí)現(xiàn)從非電量到電量的變換，這一變換是靠傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳感器接口電路是為了與傳感器配合將傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成低輸出電阻的電壓信號(hào)以方便后續(xù)電路的處理。一般說(shuō)來(lái)，信號(hào)都需要進(jìn)一步放大并濾除噪聲。放大后的信號(hào)經(jīng)模擬/數(shù)字變換后得到數(shù)字信號(hào)，以便于微處理器或微控制器。微處理器或微控制器是測(cè)控系統(tǒng)的核心，它主要有兩個(gè)作用：一是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理并將信號(hào)輸出顯示、存儲(chǔ)和控制。二是管理測(cè)控系統(tǒng)的各個(gè)部分以實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的智能化，即根據(jù)信號(hào)和

5、測(cè)量條件的變化，自動(dòng)地改變放大器的增益、濾波器的參數(shù)及其它的電路參數(shù)。在選用合適的傳感器之后，就要設(shè)計(jì)傳感器的接口電路。從電子學(xué)的角度來(lái)看，不同的傳感器具有不同的電特性和需要不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)（也有的傳感器不需要驅(qū)動(dòng)信號(hào)），為取得更高的精度和最佳的性能，需要設(shè)計(jì)傳感器接口電路。3、影響檢測(cè)測(cè)量精度的主要因素有哪些，而其中哪幾個(gè)因素有時(shí)最基本而且需要特別注意的？測(cè)量器具本身存在的誤差。環(huán)境因素，如氣溫，氣壓，干燥程度，震動(dòng)，磁場(chǎng)等。人為因素，如視覺(jué)誤差等等。 還有使用測(cè)量器具時(shí)的方法不得當(dāng)造成的誤差。4、什么是噪聲和干擾？什么是有用信號(hào)？噪聲是來(lái)自元器件內(nèi)部粒子；而干擾是指其他的有害信號(hào)，有系統(tǒng)外部

6、的，也可以有內(nèi)部的。有用信號(hào)指?jìng)鬟f用戶所需信息的信號(hào)，或是用來(lái)讓接收設(shè)備收到信號(hào)后產(chǎn)生一個(gè)預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作的信號(hào)。從物理角度看，噪聲是由聲源作無(wú)規(guī)則和非周期性振動(dòng)產(chǎn)生的聲音。噪聲為電子系統(tǒng)中任何不需要的信號(hào)。噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降以及精確測(cè)量方面的錯(cuò)誤。噪聲包括固有噪聲及外部噪聲，這兩種基本類型的噪聲均會(huì)影響電子電路的性能。外部噪聲來(lái)自外部噪聲源，固有噪聲由電路元件本身生成，最常見(jiàn)的例子包括寬帶噪聲、熱噪聲以及閃爍噪聲等。干擾分3部分，干擾源、耦合通道和敏感對(duì)象。在不同空間和時(shí)間尺度上偶然發(fā)生，不可預(yù)知。5、如何判斷干擾？如何避免干擾？常見(jiàn)的信號(hào)的干擾有：（1）器件工作的噪聲干擾，比如說(shuō)數(shù)字電路

7、正負(fù)邏輯的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的電磁場(chǎng)干擾，電搜索壓電流變化產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾。（2）高頻信號(hào)噪聲干擾（串?dāng)_和回?fù)p），因?yàn)楦哳l電路能產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。（3）電源噪聲干擾，現(xiàn)在大部分電源系統(tǒng)采用的都是開關(guān)電源，開關(guān)電路的高頻開關(guān)動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的高頻噪聲。（4）地線噪聲干擾，都知道只要是線就會(huì)存在電阻，當(dāng)一條地線上掛有多個(gè)設(shè)備時(shí)，而且工作電流較大時(shí)，小電阻也會(huì)產(chǎn)生電位差，從而影響設(shè)備?？傊蓴_無(wú)處不在，在設(shè)計(jì)電路或畫PCB時(shí)可以考慮從3點(diǎn)處理，即屏蔽干擾源、切斷耦合通道、保護(hù)敏感對(duì)象。6、電子計(jì)數(shù)器如何實(shí)現(xiàn)既能測(cè)量頻率又能測(cè)量周期？為什么要通過(guò)測(cè)量周期的方法來(lái)測(cè)量低頻信號(hào)的頻率？采用多周期同步測(cè)量技術(shù)

8、，這種測(cè)量方法實(shí)際上是對(duì)信號(hào)周期進(jìn)行測(cè)量，信號(hào)的頻率是經(jīng)過(guò)倒數(shù)運(yùn)算求出來(lái)的。因而，從測(cè)頻的角度，上述測(cè)量方法也稱為倒數(shù)計(jì)數(shù)器法。數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率的原理：石英振蕩器1MHz標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)分頻器分頻為1Hz周期1s的尖波信號(hào)接到控制門的控制端，被測(cè)信號(hào)通過(guò)放大整形變?yōu)檎氩饷}沖信號(hào)，接到控制器的信號(hào)端；第一個(gè)秒信號(hào)觸發(fā)控制門打開，尖脈沖通過(guò)控制門，第二個(gè)秒信號(hào)到來(lái)后控制門關(guān)閉，脈沖計(jì)數(shù)器記錄兩個(gè)秒信號(hào)間隔時(shí)間內(nèi)通過(guò)控制門的尖脈沖個(gè)數(shù)就等于被測(cè)信號(hào)的頻率值。數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量周期的原理：采用上述方法測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)可能產(chǎn)生較大的誤差，因?yàn)榈谝粋€(gè)秒信號(hào)到來(lái)的時(shí)間是隨機(jī)的，計(jì)數(shù)器從開啟到關(guān)閉可能多記一

9、個(gè)或少記一個(gè)數(shù)；因此，為了保證低頻信號(hào)測(cè)量的精度，可以用周期測(cè)量法：即用被測(cè)信號(hào)脈沖去控制門電路的開啟，讓標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間通過(guò)控制門，進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣計(jì)數(shù)器的值就等于一個(gè)被測(cè)電壓的周期內(nèi)有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖通過(guò)，相當(dāng)于一個(gè)周期等于幾個(gè)時(shí)間單位。這就是為什么要通過(guò)測(cè)量周期來(lái)測(cè)定低頻型號(hào)的頻率搜索的原因。8、試敘述光電檢測(cè)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)。P6組成：（1）光學(xué)變換時(shí)域變換：調(diào)制振幅、頻率、相位、脈寬空域變換：光學(xué)掃描光學(xué)參量調(diào)制：光強(qiáng)、波長(zhǎng)、相位、偏振形成能被光電探測(cè)器接收，便于后續(xù)電學(xué)處理的光學(xué)信息。（2）光電變換光電/熱電器件（傳感器）、變換電路、前置放大將信息變?yōu)槟軌蝌?qū)動(dòng)電路處理系統(tǒng)的電信息（

10、電信號(hào)的放大和處理）。（3）電路處理放大、濾波、調(diào)制、解調(diào)、A/D、D/A、微機(jī)與接口、控制。第2章1、簡(jiǎn)述光電效應(yīng)的工作原理。什么是暗電流？什么是亮電流？P11 2.2.1暗電流指的是在無(wú)光照時(shí)，由外電壓作用下P-N結(jié)內(nèi)流過(guò)的單向電流。光敏電阻兩端加電壓（直流或交流）。無(wú)光照時(shí)，阻值很大，電流（暗電流）很小；光照時(shí)，光生載流子迅速增加，阻值急劇減少，在外場(chǎng)作用下，光生載流子沿一定方向運(yùn)動(dòng)，形成亮電流。2、簡(jiǎn)述光生伏特效應(yīng)的工作原理。為什么光伏效應(yīng)器件比光電導(dǎo)效應(yīng)器件有更快的響應(yīng)速度？答：（1）光生伏特效應(yīng)的工作基礎(chǔ)是內(nèi)光電效應(yīng).當(dāng)用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射PN結(jié)時(shí)，由于內(nèi)建場(chǎng)的作用（不加外電場(chǎng)），光

11、生電子拉向n區(qū)，光生空穴拉向p區(qū)，相當(dāng)于PN結(jié)上加一個(gè)正電壓。（2）光伏效應(yīng)中，與光照相聯(lián)系的是少數(shù)載流子的行為，因?yàn)樯贁?shù)載流子的壽命通常很短，所以以光伏效應(yīng)為基礎(chǔ)的檢測(cè)器件比以光電導(dǎo)效應(yīng)為基礎(chǔ)的檢測(cè)器件有更快的響應(yīng)速度。3、簡(jiǎn)述光熱效應(yīng)工作原理。熱電檢測(cè)器件有哪些特點(diǎn)？P154、比較光電效應(yīng)和熱電效應(yīng)在作用機(jī)理、性能及應(yīng)用特點(diǎn)等方面的差異。答：所謂光電效應(yīng)是指，光輻射入射到光電材料上時(shí)，光電材料發(fā)射電子，或者其電導(dǎo)率發(fā)生變化，或者產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。光電效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是入射光輻射與物質(zhì)中束縛于晶格的電子或自由電子的相互作用所引起的。光電效應(yīng)就對(duì)光波頻率（或波長(zhǎng)）表現(xiàn)出選擇性。在光子直接與電子相

12、互作用的情況下，其響應(yīng)速度一般比較快。按照是否發(fā)射電子，光電效應(yīng)又分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)。具體有光電子發(fā)射效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)、光子牽引效應(yīng)和光電磁效應(yīng)等。 光熱效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是探測(cè)元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\(yùn)動(dòng)能量，引起探測(cè)元件溫度上升，溫度上升的結(jié)果又使探測(cè)元件與溫度有關(guān)的電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。原則上，光熱效應(yīng)對(duì)光波頻率（或波長(zhǎng)）沒(méi)有選擇性，因而物質(zhì)溫度的變化僅決定于光功率（或其變化率），而與入射光輻射的光譜成分無(wú)關(guān)。因?yàn)闇囟壬呤菬岱e累的作用，所以光熱效應(yīng)的響應(yīng)速度一般比較慢，而且容易受環(huán)境溫度變化的影響。光熱效

13、應(yīng)包括熱釋電效應(yīng)、溫差電效應(yīng)和測(cè)熱輻射計(jì)效應(yīng)等第3章1、試說(shuō)明為什么本征光電導(dǎo)器件在越微弱的輻射作用下，時(shí)間響應(yīng)越長(zhǎng)，靈敏度越高。2、對(duì)于同一種型號(hào)的光敏電阻來(lái)講，在不同光照度和不同環(huán)境溫度下，其光電導(dǎo)靈敏度與時(shí)間常數(shù)是否相同？為什么？如果照度相同而溫度不同時(shí)情況又會(huì)如何？3、為什么結(jié)型光電器件在正向偏置時(shí)，沒(méi)有明顯的光電效應(yīng)？它必須在哪種偏置狀態(tài)？為什么？答：因?yàn)閜-n結(jié)在外加正向偏壓時(shí)，即使沒(méi)有光照，電流也隨著電壓指數(shù)級(jí)在增加，所以有光照時(shí)，光電效應(yīng)不明顯。p-n結(jié)必須在反向偏壓的狀態(tài)下，有明顯的光電效應(yīng)產(chǎn)生，這是因?yàn)閜-n結(jié)在反偏電壓下產(chǎn)生的電流要飽和，所以光照增加時(shí)，得到的光生電流就會(huì)

14、明顯增加。4、在如圖3-70所示的照明燈控制電路中，將題3所給的CdS光敏電阻用作光電傳感器5、光電導(dǎo)器件響應(yīng)時(shí)間（頻率特性）受哪些因素限制？光伏器件與光電導(dǎo)器件工作頻率哪個(gè)高？實(shí)際使用時(shí)如何改善其工作頻率響應(yīng)？響應(yīng)時(shí)間主要受光電導(dǎo)器件中載流子的平均壽命有關(guān)，減小，則頻率響應(yīng)提高；其次，光電導(dǎo)器件的響應(yīng)時(shí)間與運(yùn)用狀態(tài)也有光，例如，光照強(qiáng)度和溫度的變化，因?yàn)樗鼈兌加绊戄d流子的壽命。光伏特器件的工作頻率高于光電導(dǎo)器件。要改善光伏器件的頻率響應(yīng)，主要是減小響應(yīng)時(shí)間，所以采取的措施主要有：減小負(fù)載電阻；減小光伏特器件中的結(jié)電容，即減小光伏器件的受光面積；適當(dāng)增加工作電壓。6、硅光電池的開路電壓為什么隨

15、著溫度的升高而下降？影響光電倍增管工作的環(huán)境因素有哪些？如何減少這些因素的影響？溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性將發(fā)生一定的變化，即少數(shù)載流子濃度隨著溫度的升高而指數(shù)式增大，相對(duì)來(lái)說(shuō)多數(shù)載流子所占據(jù)的比例即越來(lái)越小，這就使得多數(shù)載流子往對(duì)方擴(kuò)散的作用減弱，從而起阻擋作用的p-n結(jié)勢(shì)壘高度也就降低。從Fermi能級(jí)的變化上來(lái)理解：溫度越高，半導(dǎo)體Fermi能級(jí)就越靠近禁帶中央（即趨于本征化），則兩邊半導(dǎo)體的Fermi能級(jí)之差也就越小，所以p-n結(jié)勢(shì)壘高度也就越低，也就是開壓降低。光電倍增管的響應(yīng)度受多方面的因素影響，比如：偏置電壓的高低、環(huán)境光和溫度變化等多方面因素的影響。無(wú)光時(shí)光電倍增管對(duì)光的響應(yīng)度

16、更趨于平穩(wěn)，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也更具有可靠性。因此，無(wú)光環(huán)境是決定光電倍增管對(duì)微弱光信號(hào)的檢測(cè)能力的重要因素之一。光電倍增管工作時(shí)由于陰極材料發(fā)熱，這樣對(duì)光電倍增管的響應(yīng)度產(chǎn)生較大的影響，因此不穩(wěn)定的工作溫度對(duì)光電倍增管的響應(yīng)度也會(huì)帶來(lái)不同程度的影響。降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少熱電子發(fā)射,從而降低暗電流。另外,光電倍增管的靈敏度也會(huì)受到溫度的影響。7、分析光電信號(hào)輸出電路工作原理。試以光電導(dǎo)器件為例，說(shuō)明為什么光電檢測(cè)器件的工作波長(zhǎng)越長(zhǎng)，工作溫度就越低？8、簡(jiǎn)述發(fā)光二極管的發(fā)光原理及半導(dǎo)體激光器的工作原理。P44它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單說(shuō)就是三明治的夾心結(jié)構(gòu)，中間的夾心是有源區(qū)。二者的結(jié)構(gòu)上是相似的，

17、但是LED沒(méi)有諧振腔，LD有諧振腔。LD工作原理是基于受激輻射、LED是基于自發(fā)輻射。LD發(fā)射功率較高、光譜較窄、直接調(diào)制帶寬較寬，而LED發(fā)射功率較小、光譜較寬、直接調(diào)制帶寬較窄。9、試判別下列結(jié)論，正確的在括號(hào)里填寫T，錯(cuò)誤的則填寫F: （1）光電導(dǎo)器件在方波輻射的作用下，其上升時(shí)間大于下降時(shí)間。 （ F ） （2）光敏電阻的阻值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)光敏電阻的阻值也隨之升高。 （ T ） （3）光敏電阻的是由于被光照后所產(chǎn)生的光生電子與空穴的復(fù)合需要很長(zhǎng)時(shí)間，而且，隨著復(fù)合的進(jìn)行，光生電子與空穴的濃度與復(fù)合幾率不斷減小，使得光敏電阻恢復(fù)被照前的阻值需要很長(zhǎng)時(shí)間。 （ T ）10、簡(jiǎn)述

18、光電耦合器件的工作原理？P51光電偶合器件（簡(jiǎn)稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過(guò)光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電光和光電的轉(zhuǎn)換器件。11、利用光敏電阻等器件設(shè)計(jì)樓梯內(nèi)的節(jié)能燈控制電路及測(cè)量應(yīng)用中的自動(dòng)增益控制電路。12、試分析圖3-72（a），（b）所示的放大電路中，光敏電阻Rp的作用。答：（a）無(wú)光照時(shí)，Rp阻值很大，即同相反饋支路的反饋電阻很大，輸出電壓高。光強(qiáng)增加，使得Rp，使得同相反饋支路阻值減小，輸出電壓下降。 （b）無(wú)光照時(shí)，Rp阻值很大，輸入近似開路，輸出電壓低。光強(qiáng)增加，使得Rp，使得輸入信號(hào)進(jìn)入，輸出信號(hào)增大。13、為什么在光照度增大到

19、一定程度后，硅光電池的開路電壓不再隨入射照度的增大而增大？硅光電池的最大開路電壓為多少？為什么硅光電池的有載輸出電壓總小于相同照度下的開路電壓？14、硅光電池的內(nèi)阻與哪些因素有關(guān)？在什么條件下硅光電池的輸出功率最大？（1）極電容，串接電阻，串接電阻越小越好。 （2）顯然，存在著最佳負(fù)載電阻Ropt，在最佳負(fù)載電阻情況下負(fù)載可以獲得最大的輸出功率Pmax。 15、光生伏特器件有幾種偏置電路?各有什么特點(diǎn)? (1)光生伏特器件有反向偏置電路，零偏置電路，自偏置電路。 (2)特點(diǎn)：自偏置電路的特點(diǎn)是光生伏特器件在自偏置電路中具有輸出功率，且當(dāng)負(fù)載為最佳負(fù)載電阻時(shí)具有最大的輸出功率，但是自偏置電路的輸

20、出電流或輸出電壓與入射輻射間的線性關(guān)系很差，因此在測(cè)量電路中好少采用自偏置電路。反向偏置電路：光生伏特器件在反向偏置狀態(tài)，PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)加寬，有利于光生載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，使光生伏特器件的線性范圍加寬，因此反向偏置電路被廣泛應(yīng)用到大范圍的線性光電檢測(cè)與光電變換中。零偏置電路：光生伏特器件在零伏偏置下，輸出的短路電流Isc與入射輻射量（如照度）或線性關(guān)系變化，因此零伏偏置電路是理想的電流放大電路。16、試比較硅整流二極管與硅光電二極管的伏安特性曲線，說(shuō)明它們的差異。答：比較硅整流二極管與硅光電二極管的伏安特性曲線可知：當(dāng)沒(méi)有光輻射時(shí)，二者的伏安特性曲線是一樣的；當(dāng)有光輻射時(shí)，則硅光電二極管的全電流為

21、負(fù)值，特性曲線向下平移，且向下平移的程度隨輻照度的不同而變化。但是硅整流二極管的伏安特性曲線不受光照的影響。此外，正常工作狀態(tài)下，硅光電二極管兩端所加正向電壓必須小于0.7V，否則不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。該值通常為負(fù)，即處于反偏狀態(tài)；硅整流二極管兩端所加偏壓須為正，且要大于開啟電壓Uth值。17、寫出硅光電二極管的全電流方程，說(shuō)明各項(xiàng)的物理意義。18、19、影響光生伏特器件頻率響應(yīng)特性的主要因素有哪些? 為什么PN結(jié)型硅光電二極管的最高工作頻率小于等于107Hz？怎樣提高硅光電二極管的頻率響應(yīng)? (1)影響光生伏特器件頻率響應(yīng)的主要因素有三點(diǎn)：1）在PN結(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生載流子渡越結(jié)區(qū)的時(shí)間dr，即漂

22、移時(shí)間；2）在PN結(jié)區(qū)外產(chǎn)生的光生載流子擴(kuò)散到PN結(jié)區(qū)內(nèi)所需的時(shí)間p，即擴(kuò)散時(shí)間；3）由PN結(jié)電容Cj、管芯電阻Ri及負(fù)載電阻RL構(gòu)成的RC延遲時(shí)間RC。(2) 對(duì)于PN結(jié)型硅光電二極管，光生載流子的擴(kuò)散時(shí)間p是限制硅光電二極管頻率響應(yīng)的主要因素。由于光生載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)很慢，因此擴(kuò)散時(shí)間p很長(zhǎng)，約為100ns，則其最高工作頻率小于等于107Hz。(3)1）減小PN結(jié)面積；2）增加勢(shì)壘區(qū)寬度，提高材料體電阻率和增加結(jié)深；3）適當(dāng)增加工作電壓；4）盡量減少結(jié)構(gòu)造成的分布電容；5）增加PN結(jié)深，減小串聯(lián)電阻；6）設(shè)計(jì)選用最佳負(fù)載阻值。20、為什么說(shuō)發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)在PN結(jié)的P區(qū)？這與電子、空穴的

23、遷移率有關(guān)嗎？ 答：對(duì)于PN結(jié)注入發(fā)光的發(fā)光二極管，當(dāng)PN結(jié)處于平衡位置時(shí)，存在一定的勢(shì)壘區(qū)。當(dāng)加正向偏壓時(shí)，PN結(jié)區(qū)勢(shì)壘降低，從擴(kuò)散區(qū)注入的大量非平衡載流子不斷地復(fù)合發(fā)光，并主要發(fā)生在P區(qū)。這是因?yàn)榘l(fā)光二極管在正向電壓的作用下，電子與空穴做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即電子由N區(qū)向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，而空穴向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。但由于電子的遷移率?N比空穴的遷移率?P高20倍左右，電子很快從N區(qū)遷移到P區(qū)，因而復(fù)合發(fā)光主要發(fā)生在P區(qū)。21、為什么發(fā)光二極管必須在正向電壓下才能發(fā)光？反向偏置的發(fā)光二極管能發(fā)光嗎？ 答：由于LED的發(fā)光機(jī)理是非平衡載流子即電子與空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致復(fù)合發(fā)光，因此要求有非平衡載流子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使電子由N

24、區(qū)向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，而空穴由P區(qū)向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。在不加偏加或加反向偏壓的情況下，PN結(jié)內(nèi)部的漂移運(yùn)動(dòng)占主要優(yōu)勢(shì)，而這種少子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是電子與空穴的復(fù)合幾率小，而且表現(xiàn)在數(shù)量上也是很微弱的，不足以使LED發(fā)光。因此，要使LED發(fā)光，必須加正向偏壓。22、發(fā)光二極管的發(fā)光光譜由哪些因素決定？光譜的半寬度有何意義？發(fā)光二極管的發(fā)光光譜由材料的種類、性質(zhì)及發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)決定，而與器件的幾何形狀和封裝方式無(wú)關(guān)。無(wú)論什么材料制成的LED，都有一個(gè)相對(duì)光強(qiáng)度最強(qiáng)處（光輸出最大），與之相對(duì)應(yīng)有一個(gè)波長(zhǎng)，此波長(zhǎng)即為峰值波長(zhǎng)。在LED譜線的峰值兩側(cè)處，存在兩個(gè)光強(qiáng)等于峰值一半的點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)，它們之間的寬度即為半譜線寬度，也

25、稱半功率寬度，它是一個(gè)反映LED單色性的參數(shù)。半寬度越小，則發(fā)光光譜單色性越好，發(fā)光功率集中于半譜線寬度內(nèi)。23、產(chǎn)生激光的三個(gè)必要條件是什么？答：產(chǎn)生激光的三個(gè)必要條件是：（1）必須將處于低能態(tài)的電子激發(fā)或泵浦到較高能態(tài)上去，為此需要泵浦源；（2）要有大量的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激輻射足以口服損耗；（3）有一個(gè)諧振腔為出射光子提供正反饋及高的增益，用以維持受激輻射的持續(xù)振蕩。24、半導(dǎo)體激光器有什么特點(diǎn)？LD與LED發(fā)光機(jī)理的根本區(qū)別是什么？為什么LD光的相干性要好于LED光？答：半導(dǎo)體激光器體積小，重量輕，效率高，壽命長(zhǎng)，并可采用簡(jiǎn)單的注入電流的方式來(lái)泵浦。其工作電壓和電流與集成電路兼容，因而可

26、以與之單片集成，并且還可用高達(dá)GHz的頻率直接進(jìn)行電流調(diào)制以獲得高速調(diào)制的激光輸出。由于這些優(yōu)點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用于光通信、光學(xué)測(cè)量、自動(dòng)控制等方面。LD的發(fā)光機(jī)理是激光工作物質(zhì)的受激輻射，而LED發(fā)光的機(jī)理是非平衡載流子的復(fù)合發(fā)光。由于LD的發(fā)光過(guò)程是受激輻射，單色性好，發(fā)射角小，因此有很好的時(shí)間和空間相干性。25、為什么需要將發(fā)光二極管與光電二極管封裝在一起構(gòu)成光電耦合器件？光電耦合器件的主要特性有哪些？答：將發(fā)光器件與光電接收器件組合成一體，制成的具有信號(hào)傳輸功能的器件，即為光電耦合器件。由于光電耦合器件的發(fā)送端與接收端是電、磁絕緣的，只有光信息相連。同時(shí)，它在信號(hào)傳輸速度、體積、抗干擾性等方

27、面都具有傳統(tǒng)器件所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中它具有許多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、電信號(hào)的傳輸和處理及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等方面。光電耦合器件的主要特性有：（1）具有電隔離的功能；（2）信號(hào)傳輸具有單向性；（3）具有抗電磁干擾和噪聲的能力；（4）響應(yīng)速度快；（5）實(shí)用性強(qiáng)；（6）既具有耦合特性又具有隔離特性。26、舉例說(shuō)明光電耦合器件可以用在哪些方面？為什么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常采用光電耦合器件？ 答：光電耦合器件目前在自動(dòng)控制、遙控遙測(cè)、航空技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)和其它光電、電子技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。其具體應(yīng)用實(shí)例可參見(jiàn)教材6.5小節(jié)所述。在計(jì)算機(jī)主體運(yùn)算部分與輸入、輸出之間，用光電耦合器件作

28、為接口部件，將會(huì)大大提高傳輸中的信噪比。27、為什么由發(fā)光二極管與光電二極管構(gòu)成的光電耦合器件的電流傳輸比小于1，而由發(fā)光二極管與光電三極管構(gòu)成的光電耦合器件的電流傳輸比大于等于1？28、29、30、簡(jiǎn)述半導(dǎo)體激光器的工作原理。它有哪些特點(diǎn)？原理：半導(dǎo)體激光器是依靠注入載流子工作的，發(fā)射激光必須具備三個(gè)基本條件：（1）要產(chǎn)生足夠的 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，即高能態(tài)粒子數(shù)足夠的大于處于低能態(tài)的粒子數(shù)；（2）有一個(gè)合適的諧振腔能夠起到反饋?zhàn)饔?，使受激輻射光子增生，從而產(chǎn)生激光震蕩；（3）要滿足一定的閥值條件，以使光子增益等于或大于光子的損耗。半導(dǎo)體激光器工作原理是激勵(lì)方式，利用半導(dǎo)體物質(zhì)（即利用電子）在能

29、帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋，產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。特點(diǎn)：體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、耗電少、效率高等。31、32、熱輻射檢測(cè)器通常分為哪兩個(gè)階段？哪個(gè)階段能夠產(chǎn)生熱電效應(yīng)？第一階段：器件吸收光輻射能量而使自身溫度發(fā)生變化，第二階段：器件依賴某種溫度敏感特性把輻射引起的溫度變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，而達(dá)到 光輻射探測(cè)目的，第二階段能夠產(chǎn)生熱電效應(yīng)33、34、簡(jiǎn)述熱電偶工作原理？熱電檢測(cè)器為什么只能檢測(cè)變幅射信號(hào)？熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存

30、在電動(dòng)勢(shì)熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect）。35、為什么半導(dǎo)體材料常具有負(fù)溫度系數(shù)？熱敏電阻是指電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件。在工作溫度范圍內(nèi),電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電 熱敏電阻器阻器。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，完全類似于鍺、硅晶體材料，體內(nèi)的載流子（電子和空穴）數(shù)目少，電阻較高；溫度升高，體內(nèi)載流子數(shù)目增加，自然電阻值降低。第四章1:總結(jié)不同類型光電檢測(cè)器確定

31、靜態(tài)工作點(diǎn)的方法主要有圖解計(jì)算法和解析計(jì)算法。答：不同類型光電檢測(cè)器確定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法主要有圖解計(jì)算法和解析計(jì)算法。 2：如圖所示電路中，設(shè)電源電壓源為Ub=9V，光敏二極管的伏安特性曲線如圖b所示。光 敏二極管上的光通量在0150lm變化。若光通量在此范圍內(nèi)做正弦變化，要是輸出交變電壓的幅值為3V，求所需的負(fù)載電阻RL,并作出負(fù)載線。3：已知某Si光電二極管的靈敏度為0.5A/W，結(jié)間電導(dǎo)G=0.01s（微西），轉(zhuǎn)折電壓U0=10V,入射光功率從p"=15W變到P=25W，偏壓Ub=50V。求最大輸出功率時(shí)的最佳負(fù)載RL、輸出電流L、輸出電壓U和輸出功率PL。 5：光電倍增管偏置

32、電路如圖4-22所示。光電倍增管的陰極積分靈敏度SK=30A/lm，陽(yáng)極積分靈敏度SA=10A/lm，陽(yáng)極暗電流Id=4A，輸入電路是電阻R=105和電容C0=0.1F的并聯(lián)，陰極面積為80mm2，要求信號(hào)電流IL=10-4A，計(jì)算陽(yáng)極噪聲電流，負(fù)載電阻上的噪聲電壓和信噪比。 第五章1：直接檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理是什么？為什么說(shuō)直接檢測(cè)又稱為包絡(luò)檢測(cè)？所謂光電直接檢測(cè)是將待測(cè)光信號(hào)直接入射到光檢測(cè)器光敏面上，光檢測(cè)器響應(yīng)于光輻射強(qiáng)度（幅度）而輸出相應(yīng)的電流或電壓信號(hào)。光檢測(cè)器輸出的電流為： 式中：第一項(xiàng)為直流項(xiàng)。若光檢測(cè)器輸出端有隔直流電容，則輸出光電流只包含第二項(xiàng)，這就是包絡(luò)檢測(cè)的意思。2：對(duì)直

33、接檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如何提高輸入信噪比？答：對(duì)于光電檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其噪聲主要有三類：（1）光子噪聲包括：A.信號(hào)輻射產(chǎn)生的噪聲；B.背景輻射產(chǎn)生的噪聲。（2）探測(cè)器噪聲包括：熱噪聲；散粒噪聲；產(chǎn)生復(fù)合噪聲；1/f噪聲；溫度噪聲。 （3）信號(hào)放大及處理電路噪聲 在實(shí)際的光電探測(cè)器中，由于光電轉(zhuǎn)換機(jī)理不同，各種噪聲的作用大小亦各不相同。若綜合上述各種噪聲源，其功率譜分布可用下圖表示。由圖可見(jiàn)：在頻率很低時(shí)，1/f噪聲起主導(dǎo)作用；當(dāng)頻率達(dá)到中間范圍頻率時(shí)，產(chǎn)生復(fù)合噪聲比較顯著；當(dāng)頻率較高，甚至于截至頻率時(shí)，只有白噪聲占主導(dǎo)地位，其它噪聲影響很小。很明顯，探測(cè)器應(yīng)當(dāng)工作在1/f噪聲小、產(chǎn)生-復(fù)合噪聲為主要

34、噪聲的頻段上。 因此，對(duì)于直接探測(cè)系統(tǒng)，提高輸入信噪比的措施有：（1）利用信號(hào)調(diào)制及選頻技術(shù)可抑制噪聲的引入 白噪聲的大小與電路的頻帶寬度成正比，因此放大器應(yīng)采用帶寬盡可能窄的選頻放大器或鎖相放大器。 （2）將器件制冷，減小熱發(fā)射，降低產(chǎn)生-復(fù)合噪聲。 采用半導(dǎo)體制冷、杜瓦瓶液態(tài)氣體制冷或?qū)Ｓ弥评錂C(jī)制冷。（3）采用最佳條件下的偏置電路，使信噪比（S/N）最大3：什么是直接檢測(cè)系統(tǒng)的量子極限？說(shuō)明其物理意義。答：當(dāng)入射信號(hào)光波所引起的散粒噪聲為主要噪聲，其他噪聲可忽略時(shí)，此時(shí)信噪比為： 該式為直接檢測(cè)理論上的極限信噪比。也稱為直接檢測(cè)系統(tǒng)的量子極限。量子極限檢測(cè)為檢測(cè)的理想狀態(tài)。4：試根據(jù)信噪比

35、分析具有內(nèi)增益光電檢測(cè)器的直接測(cè)量系統(tǒng)為什么存在一個(gè)最佳倍增系數(shù)。（參考）答：當(dāng)光檢測(cè)器存在內(nèi)增益（如：光電倍增管）時(shí) 當(dāng) 很大時(shí)，熱噪聲可忽略。若光電倍增管加致冷、屏蔽等措施以減小暗電流和背景噪聲，則可達(dá)到散粒噪聲極限。在直接檢測(cè)中，光電倍增管、雪崩管的檢測(cè)能力高于光電導(dǎo)器件，采用有內(nèi)增益的檢測(cè)器是直接檢測(cè)系統(tǒng)可能趨近檢測(cè)極限的唯一途徑。5：對(duì)于點(diǎn)檢測(cè)光電系統(tǒng)，怎樣提高系統(tǒng)的作用距離？ 第六章1：試從工作原理和系統(tǒng)性能兩個(gè)方面比較直接檢測(cè)系統(tǒng)和光外差檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)。答:工作原理上： 直接探測(cè)系統(tǒng)是將攜帶有待測(cè)量的光信號(hào)直接入射到探測(cè)器光敏面上，光探測(cè)器響應(yīng)的是光輻射強(qiáng)度而輸出相應(yīng)的電流和電壓

36、； 光外差檢測(cè)是利用兩束頻率不同的相干光在滿足波前匹配條件下，在光電探測(cè)器上進(jìn)行光學(xué)混頻，探測(cè)器輸出的信號(hào)是兩光波頻差的拍頻信號(hào)，該信號(hào)包含有調(diào)制信號(hào)的振幅、頻率和相位特征。系統(tǒng)性能上： 直接探測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可靠性高，但是不能改善輸入信噪比，不適宜檢測(cè)微弱信號(hào)； 光外差檢測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)光外差兩輸入信號(hào)有嚴(yán)格的空間條件和頻率條件，但檢測(cè)距離遠(yuǎn)，檢測(cè)精度高，靈敏度高，是天然檢測(cè)微弱信號(hào)的方法。2: 有一光子探測(cè)器運(yùn)用于相干探測(cè)。假設(shè)入射到光混頻器上的本振光功率PL=10mW，光混頻器的量子效率=0.5，入射的信號(hào)光波長(zhǎng)=1m，負(fù)載電阻RL=50，試求該光外差探測(cè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換增益PIF

37、/PS=?3: 試述實(shí)現(xiàn)外差檢測(cè)必須滿足的條件。答： 1）要求參于混頻的信號(hào)光和本振光應(yīng)是理想相干的單頻單模光，要有穩(wěn)定的振蕩頻率和相位。 2）在光混頻器上信號(hào)光與本振光要求偏振方向一致。 3）信號(hào)光與本振光要求空間波前匹配，即要求空間調(diào)準(zhǔn)（準(zhǔn)直、共軸），波面吻合垂直入射于光混頻表面。二光束入射角偏斜應(yīng)滿足關(guān)系0/L, 其中0是本振光波長(zhǎng)，L是光電探測(cè)器光敏面尺寸。4: 求光零差相干檢測(cè)在輸出負(fù)載Rl端的峰值信號(hào)功率 5試述激光干涉測(cè)長(zhǎng)的基本原理。答：如圖所示是雙縱模雙頻激光干涉儀的原理示意圖。 6:如何實(shí)現(xiàn)干涉信號(hào)的方向判別與計(jì)數(shù)。由于測(cè)量反射鏡在測(cè)量過(guò)程中可能需要進(jìn)行正、反兩個(gè)方向的移動(dòng)，

38、或在測(cè)量過(guò)程中由于各種干擾因素的影響，可能使測(cè)量鏡在正向移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生一些偶然的反射移動(dòng)。 （正、反方向移動(dòng)均使干涉信號(hào)產(chǎn)生明、暗的變化） 若測(cè)量系統(tǒng)中沒(méi)有判向能力，則由光電檢測(cè)器接收信號(hào)后，由計(jì)數(shù)器所顯示的計(jì)數(shù)值是測(cè)量鏡正反移動(dòng)的總和，而不是真正的被測(cè)長(zhǎng)度。測(cè)量系統(tǒng)的電路中必須設(shè)計(jì)有方向判別部分，把計(jì)數(shù)脈沖分為加、減兩種脈沖。 當(dāng)測(cè)量鏡正向移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的脈沖為加脈沖，則測(cè)量鏡反向移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的脈沖為減脈沖。這兩種脈沖送入可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)，即可得出測(cè)量鏡的真正位移量。7：試述多普勒測(cè)速原理。當(dāng)光（激光）照射運(yùn)動(dòng)物體或流體時(shí)，其反射光或散射光將產(chǎn)生多普勒頻移，用它（即反射光或散射光）與本振

39、光進(jìn)行混頻可測(cè)得物體或流體的速度。 第七章：1：用射線理論簡(jiǎn)述光纖的導(dǎo)波工作原理。 NA定義為光纖的“數(shù)值孔徑”，為衡量光纖集光性能的主要參數(shù)。 在光纖端面，只有入射角小于的光才能在光纖中傳輸。2：試述傳光型和功能型光纖傳感器的基本含義。功能型傳感器（即FF型光纖傳感器、傳感型光纖傳感器。）：是利用光纖本身的特性，把光纖作為敏感元件，即光纖與被測(cè)對(duì)象相互作用，使得光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化，使其傳光特性發(fā)生相關(guān)變化。非功能型傳感器（即NF型光纖傳感器、傳光型光纖傳感器）：是利用其他敏感元件感受被測(cè)量的變化，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)。3：什么是單模光纖？成為單模光纖的基本條件是什么？單模光纖只能傳輸一種

40、模式，纖芯直徑僅幾個(gè)微米，接近波長(zhǎng)。單模光纖的有點(diǎn)是沒(méi)有模式散射，可利用波導(dǎo)色散抵消材料色散，以得到零色散。同時(shí)，信息容量極大，可進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，可利用光的相位等。但缺點(diǎn)是，芯徑很小，因而使用不變。4：舉例說(shuō)明光纖中光波的各種調(diào)制技術(shù)。光調(diào)制分為：強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制、 頻率調(diào)制和光譜調(diào)制等。5：分光式光纖傳感器有哪些特點(diǎn)？分布式光纖傳感器：是將傳感光纖沿場(chǎng)排布，并采用獨(dú)特的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)沿光纖傳輸路徑上場(chǎng)的空間分布和隨時(shí)間變化的信息進(jìn)行測(cè)量或監(jiān)控。分布式光纖傳感器能同時(shí)測(cè)量空間多個(gè)點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)，甚至能測(cè)量空間連續(xù)分布的環(huán)境參數(shù)。 6：構(gòu)成分布式光纖傳感器的主要技術(shù)有哪些？一、反射法：即利

41、用光纖在外部擾動(dòng)作用下產(chǎn)生的瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射等效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的方法。二、波長(zhǎng)掃描（WLS）法：用白光照射保偏光纖，運(yùn)用快速付里葉算法來(lái)確定模式耦合系數(shù)的分布，當(dāng)高雙折射保偏光纖受到外部擾動(dòng)作用時(shí)，會(huì)引起相位匹配的模式耦合，即光由一種模式轉(zhuǎn)換為另一種模式（即波長(zhǎng)）。由于本征模以不同的速度在光纖中傳播，所以從兩個(gè)本征模的相對(duì)幅度的大小可以得到被測(cè)參數(shù)的信息。三、干涉法：利用干涉儀把被測(cè)量對(duì)干涉光路中光波的相位調(diào)制進(jìn)行解調(diào)，從而得到被測(cè)量信息。 第九章1：試列表比較所介紹的幾種微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合。為什么說(shuō)微弱信號(hào)檢測(cè)基本要素是以時(shí)間為代價(jià)來(lái)?yè)Q取高靈敏度的測(cè)量。答：1 鎖相放大器特點(diǎn)：要求對(duì)入射光進(jìn)行斬光調(diào)制，適用于調(diào)幅光信號(hào)的檢測(cè)；為極窄帶高增益放大器；是交流信號(hào)-直流信號(hào)變換器。相敏輸出正比于輸入信號(hào)的幅度和它與參考電壓的相位差?？梢匝a(bǔ)償光檢測(cè)器中的背景輻射噪聲和前置放大器的固有噪聲。信噪比改善可高達(dá)1000倍。 2 取樣積分器3 光子計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：只適合于極弱光（ ）的測(cè)量，不能測(cè)量包含許多光子的短脈沖強(qiáng)度；不論是連續(xù)的、斬光的、脈沖的光信號(hào)都可以使用，能取得良好的信噪比；可直接提供數(shù)字輸出。 設(shè)輸入信號(hào)為 ，經(jīng)積分器 次積累后所得到的輸出電壓為： 輸出信號(hào)平均功率為： 噪聲電壓 是隨機(jī)量，則 也為隨機(jī)量，但 的數(shù)