光電材料與器件-考試卷-A說(shuō)課材料

1、光電材料與器件-考試卷-A得 分皖西學(xué)院2016 W017學(xué)年度第1學(xué)期考試試卷（A卷）電氣 學(xué)院 光電信息 專(zhuān)業(yè)2014級(jí) 光電子材料與器件 課程題號(hào)一二三四五六七八總分得分.填空題：本大題共10小題，每空1.5分，共15分。. pn結(jié)附近載流子被耗盡的區(qū)域，稱(chēng)為空間電荷區(qū)，又稱(chēng) 耗盡層.往硅中摻入硼元素的半導(dǎo)體是_ p二半導(dǎo)體。.半導(dǎo)體發(fā)光二極管設(shè)計(jì)成圓頂（半球頂）是為了減少 全反射的影響，以便形成 有效光輻射。.固體激光材料由激活離子和 基質(zhì)材料 所組成。.固體激光材料按照基質(zhì)材料劃分，可分為激光晶體、激光玻璃和激光陶瓷三類(lèi)。.固體激光器由泵浦源、固體激光工作物質(zhì)與光學(xué)諧振腔 所組成。.

2、光纖的損耗包括 吸收損耗、散射損耗與彎曲損耗。.多模光纖的色散包括模間色散、材料色散和波導(dǎo)色散。.光開(kāi)關(guān)可分為機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、固體式光開(kāi)關(guān)和半導(dǎo)體光波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)三類(lèi)。. 納米光電材料在光學(xué)上和電學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出異于宏觀光電材料的特性，這主要來(lái)源于小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)。間接帶隙半導(dǎo)體的發(fā)光效率比直接帶隙半導(dǎo)體高。X高效率的發(fā)光器件需要輻射壽命遠(yuǎn)大于非輻射壽命。xGaN是直接帶隙半導(dǎo)體發(fā)光材料。V半導(dǎo)體激光器只要一通電，不論電流多小，都能產(chǎn)生激光。X在固體激光材料中，激光晶體的主要優(yōu)點(diǎn)是熱導(dǎo)率高、熒光譜線窄、硬度較大。V只要形成光放大就可以產(chǎn)生激光。x光纖的基本結(jié)構(gòu)包括纖芯、包層與緩沖涂覆

3、層三個(gè)部分。V多模光纖的色散特性?xún)?yōu)于單模光纖。x光波導(dǎo)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易形成單模。V光纖連接器的插入損耗越小越好，回波損耗越大越好。V光纖放大器結(jié)構(gòu)中，也包含有光學(xué)諧振腔。x得分磁光調(diào)制屬于光的內(nèi)調(diào)制。X光子器件不存在截止波長(zhǎng)，對(duì)一切波長(zhǎng)的光均能響應(yīng)。x光敏電阻是光電導(dǎo)型器件，其工作原理為光電導(dǎo)效應(yīng)。V扭曲向列相液晶顯示有光透過(guò)與關(guān)閉都不徹底，對(duì)比度不理想的缺點(diǎn)。V選擇題：本大題共15小題，每小題2分，共30分。.電子濃度高于空穴濃度的半導(dǎo)體是_A。A. n型半導(dǎo)體B. p型半導(dǎo)體C.本征半導(dǎo)體D,不能確定.導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂對(duì)應(yīng)相同的k （電子波矢量）的半導(dǎo)體是 AoA,直接帶隙半導(dǎo)體 B.間接帶

4、隙半導(dǎo)體 C, p型半導(dǎo)體D. n型半導(dǎo)體.發(fā)光二極管的核心是pn結(jié)，對(duì)于發(fā)光二極管的發(fā)光原理，以下論述中正確的是 _B。A.對(duì)pn結(jié)施加正向偏壓，耗盡層被加強(qiáng)，p區(qū)電子向n區(qū)漂移，n區(qū)空穴向p區(qū)漂移， 在pn結(jié)附近相遇，發(fā)生輻射復(fù)合，輻射出光子B.對(duì)pn結(jié)施加正向偏壓，耗盡層被削弱乃至消失，p區(qū)空穴向n區(qū)擴(kuò)散，n區(qū)電子向p區(qū)擴(kuò)散，在pn結(jié)附近相遇，發(fā)生輻射復(fù)合，輻射出光子C.對(duì)pn結(jié)施加反向偏壓，耗盡層被加強(qiáng)，p區(qū)電子向n區(qū)漂移，n區(qū)空穴向p區(qū)漂移,在pn結(jié)附近相遇，發(fā)生非輻射復(fù)合，輻射出光子D.對(duì)pn結(jié)施加反向偏壓，耗盡層被加強(qiáng)，p區(qū)空穴向n區(qū)擴(kuò)散，n區(qū)電子向p區(qū)擴(kuò)散, 在pn結(jié)附近相遇，

5、發(fā)生非輻射復(fù)合，輻射出光子. CJ是半導(dǎo)體激光器出射激光所必須要具備的條件。A.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)B光學(xué)諧振腔提供的駐波條件C.較高的溫度D.光增益超過(guò)光損耗.以下是光纖特性參數(shù)的是_B_。A .插入損耗B.歸一化頻率C.分光比 D.隔離度.將某一光纖浸入水中，與該光纖在空氣中相比，其受光角_B_0A.變大B.變小C.不變 D.不能確定.某一無(wú)源樹(shù)形光纖耦合器（1X3耦合器）輸入功率是10.2mW,輸出總功率為 10mW,其中3個(gè)輸出端口分別輸出光功率為 4mW、4mW、2 mW。則該光纖耦合器各 端口分光比分別為_(kāi)D_。A. 35%, 30%, 35%B 20%, 50%, 30%C. 15%, 4

6、5%, 40%D 40%, 40%, 20%得 分四.解答（計(jì)算）題：本大題共.以下光纖器件中，是光纖有源器件的是 B.A.光纖連接器B.光纖激光器C.光隔離器D.光纖耦合器.以下不是光纖通訊窗口的波長(zhǎng)是 AoA. 500nmB. 850nmC. 1300nmD. 1550nm.以下屬于二階非線性光學(xué)效應(yīng)的是_D_。A .光束自聚焦 B.三次諧波產(chǎn)生C.受激布里淵散射 D.和頻.下列材料中，不屬于非線性光學(xué)晶體的是_C_。A. KDPB. KTPC. NaClD. LiNbO3.激光外調(diào)制器可分為_(kāi)A與光波導(dǎo)調(diào)制器兩大類(lèi)。A.體調(diào)制器B.面調(diào)制器C.線調(diào)制器D.點(diǎn)調(diào)制器. _D_不是電光效應(yīng)引

7、起的典型物理現(xiàn)象.A.電致折射率變化B,電光相位延遲C,光偏振態(tài)變化D,正向電注入.光電二極管的光照特性（光電流-光照度關(guān)系）是呈_B_關(guān)系。A.二次函數(shù)B.線性C.指數(shù) D,對(duì)數(shù).對(duì)于等離子體顯示與交流電致發(fā)光顯示的原理，以下敘述中正確的是_A_。B.等離子體顯示工作時(shí)有壁電荷，交流電致放光顯示工作時(shí)沒(méi)有壁電荷C.等離子體顯示工作時(shí)沒(méi)有壁電荷，交流電致放光顯示工作時(shí)有壁電荷D.顯示工作時(shí)都沒(méi)有壁電荷5小題，每小題8分，共40分。.簡(jiǎn)述直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的發(fā)光過(guò)程，二者有何不同？答：直接帶隙半導(dǎo)體的導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂對(duì)應(yīng)相同的 k （電子波矢量），間接帶隙半導(dǎo)體 的導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂對(duì)應(yīng)不

8、同的ko直接帶隙半導(dǎo)體的發(fā)光過(guò)程中，導(dǎo)帶底的電子直接躍 遷到價(jià)帶頂，與價(jià)帶頂?shù)目昭◤?fù)合，輻射出光子；而對(duì)于間接帶隙半導(dǎo)體，導(dǎo)帶底的電 子躍遷到價(jià)帶頂需要聲子的參與，需要吸收，或者發(fā)射一個(gè)聲子，才能滿足動(dòng)量以及能 量守恒。才能完成復(fù)合，輻射出光子。二者不同之處在于，直接帶隙半導(dǎo)體的導(dǎo)帶底和 價(jià)帶頂對(duì)應(yīng)相同的k,導(dǎo)帶底電子發(fā)生輻射躍遷時(shí)，無(wú)需聲子參與；而間接帶隙半導(dǎo)體 的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂對(duì)應(yīng)不同的k,導(dǎo)帶底電子發(fā)生輻射躍遷時(shí)，需要聲子的參與。.什么是子午光線？簡(jiǎn)述他們?cè)诠饫w中的特性。數(shù)值孔徑的定義是什么？試寫(xiě)出躍遷型A .顯示工作時(shí)都有壁電荷光纖中，子午光線的數(shù)值孔徑的具體表達(dá)式。（空氣折射率近似為

9、1）答：相對(duì)PN二極管，PIN光電二極管有以下優(yōu)點(diǎn):答：當(dāng)入射光線通過(guò)光纖軸線，且入射角大于臨界角6c=arcsin（Wni）時(shí)，光線將在纖芯/包層的界面上不斷發(fā)生全反射，形成曲折光線，傳導(dǎo)光線的軌跡始終處于入射光線與軸 線所決定的平面內(nèi)，這種光線稱(chēng)為子午光線，包含子午光線的平面稱(chēng)為子午面。子午光線的特性在于入射光線通過(guò)光纖軸線，傳導(dǎo)光線的軌跡始終處于入射光線與軸線所決定的平面內(nèi)。數(shù)值孔徑的定義為光纖接受外來(lái)入射光的最大受光角（曲max）的正弦與入射區(qū)折射 率的乘積。在躍遷型光纖中，子午光線的數(shù)值孔徑的表達(dá)式為NAm sin 0m 、n2 n2.分析磁光偏轉(zhuǎn)與天然旋光之間的區(qū)別。答：磁致旋光效

10、應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向僅與磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與光傳播方向的正逆無(wú)關(guān)，這是磁 致旋光現(xiàn)象與晶體自然旋光現(xiàn)象的不同之處，光束（線偏振光束）往返通過(guò)自然旋光物 質(zhì)時(shí)，因偏振面的旋轉(zhuǎn)角相等，方向相反而相互抵消；但是光束（線偏振光束）往返通 過(guò)磁光介質(zhì)時(shí)，只要磁場(chǎng)方向不變，旋轉(zhuǎn)角都向一個(gè)方向增加。i區(qū)是一層接近本征層的摻雜濃度很低的 n區(qū)，在這種結(jié)構(gòu)中，零電場(chǎng)區(qū)（p+ 區(qū)和n+區(qū)）非常薄，而低摻雜的i區(qū)很厚，耗盡層幾乎占據(jù)了整個(gè) pn結(jié)，從而使光子在 耗盡區(qū)被充分吸收。有效減少了先生載流子在擴(kuò)散過(guò)程中的復(fù)合，提高了量子效率。同 時(shí)減小了暗電流，提高了頻響特性。（2）本征層的摻雜濃度很低，電阻率很高，反偏電場(chǎng)主要集中

11、在這一區(qū)域。高電阻 使暗電流明顯減少。同時(shí)光生電子-空穴被i區(qū)的強(qiáng)電場(chǎng)分離，并做快速漂移運(yùn)動(dòng)，有利 于提高光電二極管的頻率響應(yīng)特性。（3） i區(qū)的引入顯著加大了耗盡層厚度，減小了結(jié)電容。5.簡(jiǎn)述扭曲向列相液晶顯示（TN-LCD）的工作原理。答：扭曲向列型液晶TN-LCD的玻璃基板內(nèi)側(cè)覆蓋著一層定向?qū)?，定向?qū)拥淖饔檬鞘箍?近定向?qū)拥陌魻钜壕Х肿娱L(zhǎng)軸沿定向處理的方向排列。上、下表面的定向?qū)臃较蚧ハ啻?直，導(dǎo)致盒內(nèi)液晶分子逐漸扭曲，從上玻璃片到下玻璃片扭曲了90。當(dāng)液晶盒的兩個(gè)透明電極間不加電壓時(shí)，液晶盒內(nèi)的液晶材料在定向?qū)幼饔孟?，長(zhǎng)軸方向從液晶盒上表面到液晶盒下表面逐漸旋轉(zhuǎn)90。垂直入射到液晶盒上表面的光經(jīng)偏4.相對(duì)于PN光電二極管，PIN光電二極管的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些?振片變?yōu)榫€偏振光，線偏振光在液晶中傳輸時(shí)偏振方向隨著液晶分子的長(zhǎng)軸方向逐漸旋 轉(zhuǎn)90。在液晶盒下表面，線偏振光的偏振方向平行于下偏振片，從而能夠透過(guò)液晶盒 當(dāng)在液晶盒的透明電極上施加電壓時(shí)，由于液晶分子的正負(fù)電中心不重合，電偶極矩的 方向?yàn)橐壕Х肿拥拈L(zhǎng)軸方向，因此液晶