華科復(fù)試題目

1、華科光電考研復(fù)試(光電檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用題)1、溫度變化與自發(fā)極化強(qiáng)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(qiáng)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(gè)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(qiáng)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(shí)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(shì)探測(cè)器能否測(cè)量直流信號(hào)？為什么？答：用于人體的熱釋電探測(cè)器，它的工作波長(zhǎng)為715m，人體輻射為9m，圖中被測(cè)物體（或人體）所輻射的紅外線經(jīng)過(guò)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(shí)，晶體內(nèi)自由電荷來(lái)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(qiáng)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(fù)載電阻就有電流通過(guò)，在負(fù)載R兩端就有交流電壓輸出，設(shè)溫度變化率為dTdt，極化強(qiáng)度Ps對(duì)時(shí)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(shí)還做出一個(gè)環(huán)極？答：無(wú)光照時(shí)反向電阻很大（M級(jí)）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(duì)時(shí)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(chǎng)的作用下做定向移動(dòng)形成光電流，此時(shí)它的反向電阻大為降低，一般只有1K到幾百歐，當(dāng)負(fù)偏壓增加時(shí)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(diǎn)：暗電流較大為了減少無(wú)光照時(shí)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(shí)還做出一個(gè)環(huán)形的擴(kuò)散層引出的電極稱為環(huán)極，如圖所示因環(huán)極電位比負(fù)極電位高所以反向漏電流（暗電流）直接從環(huán)極流過(guò)而不再經(jīng)過(guò)負(fù)極從而可以減少負(fù)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(diǎn)和原理？（PIN、APD）答：PIN光電二極

4、管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(diǎn)：（1）因?yàn)镮區(qū)相對(duì)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?yàn)镻IN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(chǎng)強(qiáng)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(shí)間元件的響應(yīng)速度加快電路特點(diǎn)：反偏電壓高APD光電二極管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在光照時(shí)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(chǎng)作用下，電子從高速通過(guò)P層產(chǎn)生碰撞電離，形成大量新生電子空穴對(duì)，并且它們也從電場(chǎng)中獲得高能量與從P+層來(lái)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(cè)量的變化，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)，用以傳輸來(lái)自于遠(yuǎn)處或難以接近場(chǎng)所的光信號(hào)，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(zhǎng)范圍（光譜特性），適合何種光，在實(shí)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(lái)P型硒形成一個(gè)大面

6、積PN結(jié)，然后涂上半透明保護(hù)層，焊上電極，鋁片為正極，硒化鎘為負(fù)極。適用波長(zhǎng)0.30.7m。在實(shí)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(cè)量的檢測(cè)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(kuò)散P型雜質(zhì)（如硼），形成一個(gè)擴(kuò)散P+N結(jié)；或在P型硅片擴(kuò)散N型雜質(zhì)（如磷），形成N+P結(jié)；再焊上兩個(gè)電極。P端為光電池正極，N端為光電池負(fù)極，作光電檢測(cè)器在地面技術(shù)上使用的最多為P+N型。適用波長(zhǎng)0.51.0m在實(shí)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(wú)人氣象站等無(wú)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(dòng)勢(shì)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(shí)，會(huì)在PN結(jié)或金屬半導(dǎo)體接觸的兩側(cè)產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)。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(duì)，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(diǎn)出現(xiàn)溫差而在兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)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(diǎn)，原理答：APD：在光照時(shí)，P+層受光子能量激發(fā)的電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，在高電場(chǎng)作用下，電子從高速通過(guò)P層并在P層產(chǎn)生碰撞電離形成大量新生電子空穴對(duì)，并且它們也從電廠中獲得高能量，與從P+層來(lái)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(shí)，對(duì)不同波長(zhǎng)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(duì)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(chǎng)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(shí)，倍增電極便會(huì)產(chǎn)生二次電子發(fā)射，使得向陽(yáng)極方向運(yùn)動(dòng)的電子數(shù)目成倍的增加，經(jīng)過(guò)多極倍增，最后到達(dá)陽(yáng)極被收集而形成陽(yáng)極電流隨著光信號(hào)的變化、在倍增極不變的條件下，陽(yáng)極電流也隨光信號(hào)而變化達(dá)到把小的光信號(hào)變成大的電信號(hào)的目的。結(jié)構(gòu)：光陽(yáng)極K，倍增極D，陽(yáng)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(cè)對(duì)象相互作用時(shí)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(cè)對(duì)象的調(diào)制，空載波變?yōu)檎{(diào)制波，攜帶了被測(cè)對(duì)象的信息，另一層意思，光纖與被測(cè)對(duì)象作用時(shí)，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(cè)信息12、APD光電二極管在結(jié)構(gòu)上有什么優(yōu)點(diǎn)，為什么？答：雪崩式光電二極管(APD)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在光照時(shí)，P+層受光子能量激發(fā)的電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，在高電場(chǎng)作用下電子從高速通過(guò)P層產(chǎn)生碰撞電離形成的大量新生電子空穴對(duì)，并且它們也從電場(chǎng)中獲得高能量，與從P+層來(lái)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(diǎn)？答：（1）因?yàn)镮區(qū)相對(duì)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?yàn)镻IN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(chǎng)強(qiáng)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(shí)間，元件的響應(yīng)速度加快14、為什么說(shuō)光纖傳感器不受電磁場(chǎng)干擾？答：因?yàn)楣饫w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(cè)速系統(tǒng)的原理圖，說(shuō)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(diǎn)，在焦點(diǎn)附近兩束光形成涉場(chǎng)、流體流經(jīng)這一范圍時(shí)，流體中的微小顆粒對(duì)光進(jìn)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(hào)，經(jīng)適當(dāng)?shù)碾娮泳€路處理可測(cè)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(gè)基本內(nèi)容，即感測(cè)技術(shù)，通信技術(shù)、人工智能與計(jì)算機(jī)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(jí)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(shí)，便有電流Ip流過(guò)，用檢流計(jì)可以測(cè)到該電流，改變照射到光敏電阻上的光度量，發(fā)現(xiàn)流過(guò)光敏電阻的電流Ip將發(fā)生變化，說(shuō)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(jí)，亮電阻為幾千歐的下之比可達(dá)1010000000（暗與亮）2010光電技術(shù)一，選擇1?？梢?jiàn)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(zhǎng)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(wèn)答（30分）1。比探測(cè)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(cè)器的VI曲線，并說(shuō)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(shuō)是考一二四章，但第四章基本沒(méi)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(jì)算（40分）1。半波電壓的計(jì)算2。電光偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算3。已知束腰半徑，求發(fā)散角4?？v模間隔的計(jì)算04激光技術(shù)部分1、一縱向運(yùn)用的KDP電光調(diào)制器，長(zhǎng)為2cm，折射率n1.5，若工作頻率為1GHz（1000kHz）。試求此時(shí)光在晶體中的渡越時(shí)間及引起的衰減因子。2、一個(gè)駐波超聲場(chǎng)對(duì)布喇格衍射光會(huì)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(gè)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(dòng)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(chǎng)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(gè)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(jiǎn)述Boxcar積分器的定點(diǎn)和掃描工作方式的工作過(guò)程。2、畫出鎖相放大器的工作原理圖，并簡(jiǎn)述其工作原理。3、簡(jiǎn)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(kāi)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(jì)一種試驗(yàn)裝置，如何檢驗(yàn)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(gè)縱向電光調(diào)制器，沒(méi)有起偏器，入射的是自然光，能否得到光強(qiáng)調(diào)制？若沒(méi)有檢偏器，能否得到光強(qiáng)調(diào)制？為什么？3、用鉬酸鉛晶體做成一個(gè)聲光偏轉(zhuǎn)器，取n2.48，M225（相對(duì)于熔融石英M2石英1.511015mkgs單位），換能器長(zhǎng)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(diǎn)數(shù)N？3、說(shuō)明利用調(diào)Q技術(shù)獲得高峰值功率巨脈沖的原理。并簡(jiǎn)單說(shuō)明調(diào)Q脈沖形成過(guò)程中，各參量隨時(shí)間的變化。4、14聲光調(diào)Q為什么運(yùn)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(yùn)行？加到電聲換能器上的高頻信號(hào)還要用頻率為f的脈沖電壓進(jìn)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(dá)轉(zhuǎn)速為6萬(wàn)轉(zhuǎn)/分時(shí)的開(kāi)關(guān)角和開(kāi)關(guān)時(shí)間。 光電檢測(cè)1、光電探測(cè)器按其伏安特性可分為哪幾類？畫

18、出伏安特性曲線，并說(shuō)明其分屬于哪些器件。2、強(qiáng)噪聲背景下的寬帶周期信號(hào)用什么方法進(jìn)行探測(cè)？可以采用鎖相放大器嗎？為什么？3、最佳源點(diǎn)阻是信號(hào)源的參數(shù)，還是前放的參數(shù)，它的表達(dá)式是什么？式中各項(xiàng)代表什么？什么是噪聲匹配，通常有哪些方法可以實(shí)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(diǎn)（包括各自的優(yōu)缺點(diǎn)）。5、應(yīng)如何理解光電導(dǎo)增益，它對(duì)提高R，pc器件設(shè)計(jì)和使用上有何指導(dǎo)意義。6、用2CU接受激光信號(hào)，2CU的R=0.5/,=25時(shí)，伏安特性曲線拐點(diǎn)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(shí)的

19、偏置電阻和負(fù)載電阻,VLMAX，ILMAX，和上限截止頻率fhc。7、光電導(dǎo)探測(cè)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(chǎng)（vs5.96105cm/s）時(shí)，試計(jì)算波長(zhǎng)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(guò)長(zhǎng)L25cm，直徑D1cm的實(shí)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(jì)算光的旋轉(zhuǎn)角。3、試以電光調(diào)制為例，說(shuō)明波導(dǎo)調(diào)制器與體調(diào)制器的區(qū)別和聯(lián)系。4、說(shuō)明利用調(diào)Q技術(shù)獲得高峰值功率巨脈沖的原理。并簡(jiǎn)單說(shuō)明調(diào)Q脈沖形成過(guò)程中，各參量隨時(shí)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(jì)算下列問(wèn)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(duì)方向（2）怎樣調(diào)整偏振鏡的起偏方向和晶體的相對(duì)位置才能得到理想的開(kāi)關(guān)效果。（3）計(jì)算1