光電檢測作業(yè)題目及答案

3.4???I(入)=SUErPg1PSErgPSErg2E:.R=J)r=520Q3E3E??.R=J)r=493Q4E43.5九=hc/E=6.626x10-34x3x108/1.2=1.0353pm0gE=hc/九=1.4eVg03.8答：圖a為恒流偏置電路，圖b為恒壓偏置電路。5.1答：由光窗材料和光電陰極材料決定（短波限由前者，長波限由后者）5.4答：在較強(qiáng)輻射作用下倍增管的靈敏度下降的現(xiàn)象，稱為疲勞。光電倍增管在正常情況使用的情況下，隨著時間的積累，靈敏度下降，稱為衰老。區(qū)別：疲勞時暫時的現(xiàn)象，避過一段時間后，靈敏度將會全部或部分恢復(fù)過來，而衰老是永久的，是不能恢復(fù)的。因為這樣做，會使充電后的倍增管的陽極長時間在強(qiáng)輻射下，引起光電倍增管的疲勞和衰老現(xiàn)象。答：基本原理：檢測系統(tǒng)科經(jīng)光學(xué)天線或直接由探測器接收光信號，在起前段還可以經(jīng)過頻率濾波和空間濾波處理。接收到的光信號入射到光探測器的光敏面上。同時，光學(xué)天線也接收到背景輻射，并與信號光一起入射到探測器光敏面上。因為光電探測器輸出的光電流為:I=因為光電探測器輸出的光電流為:I=PP[1+d(t)]=吼P[1+d(t)]Phv式中，第一項為直流電平，可以用隔直電容隔掉；第二項為所需要的信號，即光載波的包絡(luò)檢測。答：（1）利用信號調(diào)制及選頻技術(shù)可一直噪聲的引入，噪聲的大小與電路的頻帶寬度成。正比，因此放大器應(yīng)該采用帶寬盡可能窄的選頻放大器或鎖放大器。（調(diào)制）（2）將器件制冷，減少熱發(fā)射，降低產(chǎn)生一復(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。（制冷）（3）采用最佳條件下的偏置電路，使信噪比（S/N）最大。（偏置）

7.4答：四象限光電池PSD優(yōu)點(diǎn).結(jié)構(gòu)簡單，電路部分不復(fù)雜.在測量精度要求不高場合應(yīng)用廣泛。.對于光斑的形狀無嚴(yán)格要求，即輸出信號與光的聚焦無關(guān)，與光的中心能量位置有關(guān)。.光敏面無須分割，消除了死區(qū)，課連續(xù)測量光斑的位置，位置分辨率高。.可同時檢測位置和光強(qiáng)。缺點(diǎn).需要分割，從而產(chǎn)生死區(qū)，尤其光斑很小時，死區(qū)影響更明顯。.若被測光斑全部落入某個象限，則輸出的電信號無法表示光斑位置，因此它的測量范圍、控制范圍都不大。.測量精度與光強(qiáng)變化及漂移密切相關(guān)，因此分辨率和精度都受到限制。.對于空氣繞動較大的場合，由于光強(qiáng)隨時都發(fā)生變化，所以測量精度不高，從而影響系統(tǒng)的跟蹤密度。.具有非線性，增加了系統(tǒng)誤差。.對光源的穩(wěn)定性要求較高。.不恩能夠修正空氣擾動，不是大尺寸測量中心光斑位置檢測的最優(yōu)手段。

8.1直接檢測外差檢測工作原理檢測系統(tǒng)可經(jīng)光學(xué)天線或直接由探測器接收光信號，在其前端還可以經(jīng)過頻率濾波和空間濾波處理。接收到的光信號入射到光探測器的光敏面上。同時，光學(xué)天線也接收到背景輻射，并與信號光一起入射到探測器光敏面上。利用雙束頻率不相同的相干光,在滿足波前匹配條件下，在光電檢測器上進(jìn)行光學(xué)混頻。檢測器的輸出是頻率為兩光波頻差的拍頻信號，該信號包括含有調(diào)制信號的振幅，頻率和相位特征。系統(tǒng)性能.只能檢測光的振幅和強(qiáng)度.適合強(qiáng)光檢測.需要外加濾光片濾除雜散光。.弱光檢測時信噪比惡化。.構(gòu)成簡單，便于調(diào)試。.還可以檢測光的頻率和相位，檢測性能強(qiáng)。.較高的轉(zhuǎn)換增益。.良好的濾波性能。.小的信噪比損失。.良好的空間和偏振鑒別能力。.穩(wěn)定性和可靠性。8.2實現(xiàn)光外差檢測必須滿足的條件：答：1.空間條件：信號光和本振光要求空間波前匹配，即要求空間調(diào)準(zhǔn)，波面吻合垂直入射于光混頻表面。滿足公式：sin^?Qs/兀d)。.頻率條件：要求參與混頻的信號光和本振光應(yīng)是理想相干的單頻單模光，要有穩(wěn)定的震蕩頻率和相位。.偏振條件：在光混頻器上信號光和本振光要求偏振方向一致。、8.3激光干涉測長的基本原理P178答：1.激光干涉測長的基本光路是一個邁克爾遜干涉儀，用干涉條紋來反映被測量的信息。兩束光的光程差可以表示為A兩束光的光程差可以表示為A=Enili-i=ij=i九.被測長度與干涉條紋變化的次數(shù)和干涉儀所用光源波長之間的關(guān)系是L=N-。.從測量方程出發(fā)可以對激光干涉測長系統(tǒng)進(jìn)行基本誤差分析，即3L=6N+3九。8.5簡述多普勒效應(yīng)原理：答：運(yùn)動物體能改變?nèi)肷溆谄渖系墓獠l率的現(xiàn)象稱為光學(xué)多普勒效應(yīng)。實質(zhì)為：頻率為f。的單色光入射到以速度v運(yùn)動的物體上，被物體散射的光波頻率fs會產(chǎn)生多普勒頻移Af,Af與散射方向有