1、光电检测技术真题精选填空题1光电效应包括（）、（）。参考答案 ：内光电效应；外光电效应多项选择题2、属于非相干光源的是（）。A.气体放电灯B.黑体辐射器C.固体激光器D.发光二极管E.气体激光器参考答案 ：A,B,D填空题 3求光零差相干检测在输出负载RL端的峰值信号功率。参考答案 ：单项选择题4、辐通量相同时，光通量较大的光的波长是（）nm。A.555 B.590 C.620 D.780参考答案 ：A填空题 5有一光子探测器运用于相干探测。假设入射到光混频器上的本振光功率PL=10mW，光混频器的量子效率=0.5，入射的信号光波长=1m，负载电阻RL=50，试求该光外差探测系统的转换增益PI
2、F/PS=？参考答案 ：填空题 6可见光波长范围（）。参考答案 ：380780nm单项选择题7、辐射量是光度度量的（）倍。A.683B.V（） C.683V（） D.1/683V（）参考答案 ：D填空题 8对直接检测系统来说，如何提高输入信噪比？参考答案 ：对于光电检测系统来说，其噪声主要有三类：（1）光子噪声包括：A.信号辐射产生的噪声；B.背景辐射产生的噪声。（2）探测器噪声包括：热噪声；散粒噪声；产生复合噪声；1/f噪声；温度噪声。（3）信号放大及处理电路噪声在实际的光电探测器中，由于光电转换机理不同，各种噪声的作用大小亦各不相同。在频率很低时，1/f噪声起主导作用；当频率达到中间范围频
3、率时，产生复合噪声比较显著；当频率较高，甚至于截至频率时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小。很明显，探测器应当工作在1/f噪声小、产生-复合噪声为主要噪声的频段上。因此，对于直接探测系统，提高输入信噪比的措施有：（1）利用信号调制及选频技术可抑制噪声的引入白噪声的大小与电路的频带宽度成正比，因此放大器应采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁相放大器。（2）将器件制冷，减小热发射，降低产生-复合噪声。采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。（3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N）最大。填空题 9描述辐射强度的量：（）、（）。参考答案 ：光度学量；辐射度学量填空题10ILTC
4、CD指的是（）CCD。参考答案 ：行间转移型填空题 11已知某Si光电二极管的灵敏度为0.5A/W，结间电导G=0.01s（微西），转折电压U0=10V，入射光功率从p=15W变到P=25W，偏压Ub=50V。求最大输出功率时的最佳负载RL、输出电流I、输出电压U和输出功率PL。参考答案 ：填空题 12物体根据导电性能分为（）、（）、（）。参考答案 ：导体；半导体；绝缘体单项选择题13、波长为17m的光线属（）。A.近红外线B.中红外线C.远红外线D.极远红外线参考答案 ：D判断题14、不同类型光电检测器确定静态工作点的方法主要有图解计算法和解析计算法。参考答案 ：对填空题 15载流子在PN结
5、中运动方式有（）、（）。参考答案 ：扩散；漂移单项选择题16、在发光二极管中，产生发光的是在（）。A.P区B.N区C.结区D.玻璃窗参考答案 ：C填空题 17热释电效应应如何理解？热电检测器为什么只能检测交变辐射信号？参考答案 ：填空题 18光电池种类有：（）、（）。参考答案 ：太阳能光电池；测量光电池单项选择题19、通过对半导体激光器采用（）来获得调制光信号A.外调制B.直接调制C.相位调制D.电光调制参考答案 ：B填空题 20简述半导体激光器的工作原理。它有哪些特点？参考答案 ：原理：半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：（1）要产生足够的粒子数反转分布，即高能
6、态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。特点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。填空题 21光敏三极管的两个过程：（）、（）。参考答案 ：光电转换；电流放大更多内容请访问睦霖题库微信公众号填空题 22光电管、光电倍增管的光谱特性取决于什么、结构和原理？参考答案 ：
7、光电管：光谱特性阴极材料不同时，对不同波长的光敏感度不同工作原理和结构如图。光电倍增管：光谱响应宽特别是对红光和红外光。工作原理：阴极在光照下发射出光电子，光电子受到电极间电场作用而获得较大的能量，当电子以足够的速度打到倍增电极上时，倍增电极便会产生二次电子发射，使得向阳极方向运动的电子数目成倍的增加，经过多极倍增，最后到达阳极被收集而形成阳极电流随着光信号的变化、在倍增极不变的条件下，阳极电流也随光信号而变化达到把小的光信号变成大的电信号的目的。结构：光阳极K，倍增极D，阳极A。填空题 23为什么由发光二极管与光电二极管构成的光电耦合器件的电流传输比小于1，而由发光二极管与光电三极管构成的光
8、电耦合器件的电流传输比大于等于1？参考答案 ：填空题 24光电倍增管的组成：（）、（）、（）。参考答案 ：阴极K；倍增极D；阳极A填空题 25什么是热光源？参考答案 ：物体由于温度较高而向周围温度较低环境发射热量的形式称为热辐射，这种物体称为热辐射源。填空题 26产生激光的三个必要条件是什么？参考答案 ：产生激光的三个必要条件是：（1）必须将处于低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去，为此需要泵浦源；（2）要有大量的粒子数反转，使受激辐射足以口服损耗；（3）有一个谐振腔为出射光子提供正反馈及高的增益，用以维持受激辐射的持续振荡。填空题 27光热辐射检测器件包括（）、（）、（）。参考答案 ：热敏电
9、阻；热电偶检测器件；热释电器件填空题 28光电二极管的PN结工作在反偏状态，它的反向电流会随光照强度的增加而（）。参考答案 ：增加填空题 29直接检测系统和光外差检测系统的基本特性：直接检测系统（）；光外差检测特性（）参考答案 ：信噪比、通项带宽度、检测距离、视角；获得信息全部、转换增益高、良好流没特性、信噪比损失小、最小可检测功率单项选择题30、光的发射，属于受激发射的器件是（）。A.LDB.LEDC.CCDD.PMT参考答案 ：A填空题 31为什么说发光二极管的发光区在PN结的P区？这与电子、空穴的迁移率有关吗？参考答案 ：对于PN结注入发光的发光二极管，当PN结处于平衡位置时，存在一定的
10、势垒区。当加正向偏压时，PN结区势垒降低，从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，并主要发生在P区。这是因为发光二极管在正向电压的作用下，电子与空穴做相对运动，即电子由N区向P区运动，而空穴向N区运动。但由于电子的迁移率N比空穴的迁移率P高20倍左右，电子很快从N区迁移到P区，因而复合发光主要发生在P区。填空题 32光删副是由（）和（）组成。参考答案 ：主光栅；指示光栅单项选择题33、任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都等于1，称为（）。A.黑体B.灰体C.黑洞D.绝对黑体参考答案 ：A填空题 34写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项的物理意义。参考答案 ：填空题 35光电效应参
11、考答案 ：当物质受到光照射后，材料的电学性质（电导率改变，发射电子，产生感应电动势）发生变化的现象称为光电效应。填空题 36红外成像系统性能的综合量度是（）和（）。参考答案 ：空间分辨率；温度分辨率填空题 37光生伏特器件有几种偏置电路？各有什么特点？参考答案 ：（1）光生伏特器件有反向偏置电路，零偏置电路，自偏置电路。（2）特点：自偏置电路的特点是光生伏特器件在自偏置电路中具有输出功率，且当负载为最佳负载电阻时具有最大的输出功率，但是自偏置电路的输出电流或输出电压与入射辐射间的线性关系很差，因此在测量电路中好少采用自偏置电路。反向偏置电路：光生伏特器件在反向偏置状态，PN结势垒区加宽，有利于
12、光生载流子的漂移运动，使光生伏特器件的线性范围加宽，因此反向偏置电路被广泛应用到大范围的线性光电检测与光电变换中。零偏置电路：光生伏特器件在零伏偏置下，输出的短路电流Isc与入射辐射量（如照度）或线性关系变化，因此零伏偏置电路是理想的电流放大电路。填空题 38导带参考答案 ：导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由自由电子形成的能量空间，即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。填空题 39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。参考答案 ：色温；辐射比率填空题 40试分析图（a），（b）所示的
13、放大电路中，光敏电阻Rp的作用。参考答案 ：（a）无光照时，Rp阻值很大，即同相反馈支路的反馈电阻很大，输出电压高。光强增加，使得Rp，使得同相反馈支路阻值减小，输出电压下降。（b）无光照时，Rp阻值很大，输入近似开路，输出电压低。光强增加，使得Rp，使得输入信号进入，输出信号增大。填空题 41热电检测器件参考答案 ：由于入射光与物质相互作用的热效应而制成内光电检测器件。填空题 42半导体热敏电阻具有（）温度系数。参考答案 ：负填空题 43比较光电效应和热电效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异。参考答案 ：所谓光电效应是指，光辐射入射到光电材料上时，光电材料发射电子，或者其电导率发生变化
14、，或者产生感生电动势的现象。光电效应实质上是入射光辐射与物质中束缚于晶格的电子或自由电子的相互作用所引起的。光电效应就对光波频率（或波长）表现出选择性。在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。按照是否发射电子，光电效应又分为内光电效应和外光电效应。具体有光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应、光子牵引效应和光电磁效应等。光热效应的实质是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与温度有关的电学性质或其他物理性质发生变化。原则上，光热效应对光波频率（或波长）没有选择性，因而物质
15、温度的变化仅决定于光功率（或其变化率），而与入射光辐射的光谱成分无关。因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。光热效应包括热释电效应、温差电效应和测热辐射计效应等。填空题 44光电位置敏感器（PSD）参考答案 ：对位置的变化进行检测的器件。单项选择题45、假设将人体作为黑体，正常人体体温为36.5，那么由维恩定律，可以计算出正常人体的峰值辐射波长为（）。A.0.936um B.93.6um C.0.0936um D.9.36um参考答案 ：D填空题 46辐射热计效应参考答案 ：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象。填空题 47电子
16、计数器如何实现既能测量频率又能测量周期？为什么要通过测量周期的方法来测量低频信号的频率？参考答案 ：采用多周期同步测量技术，这种测量方法实际上是对信号周期进行测量，信号的频率是经过倒数运算求出来的。因而，从测频的角度，上述测量方法也称为倒数计数器法。数字频率计测量频率的原理：石英振荡器1MHz标准脉冲信号，经过分频器分频为1Hz周期1s的尖波信号接到控制门的控制端，被测信号通过放大整形变为正半波尖脉冲信号，接到控制器的信号端；第一个秒信号触发控制门打开，尖脉冲通过控制门，第二个秒信号到来后控制门关闭，脉冲计数器记录两个秒信号间隔时间内通过控制门的尖脉冲个数就等于被测信号的频率值。数字频率计测量
17、周期的原理：采用上述方法测量低频信号时可能产生较大的误差，因为第一个秒信号到来的时间是随机的，计数器从开启到关闭可能多记一个或少记一个数；因此，为了保证低频信号测量的精度，可以用周期测量法：即用被测信号脉冲去控制门电路的开启，让标准时间通过控制门，进入计数器进行计数，这样计数器的值就等于一个被测电压的周期内有几个标准时间脉冲通过，相当于一个周期等于几个时间单位。这就是为什么要通过测量周期来测定低频型号的频率搜索的原因。单项选择题48、用光电法测量某高速转轴的转速时，选用最合适的的光电器件是（）。A.PMTB.CdS光敏电阻C.2CR42硅光电池D.3DU型光电三极管参考答案 ：D填空题 49影
18、响检测测量精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素有时最基本而且需要特别注意的？参考答案 ：测量器具本身存在的误差。环境因素，如气温，气压，干燥程度，震动，磁场等。人为因素，如视觉误差等等。还有使用测量器具时的方法不得当造成的误差。填空题 50比较光电效应和光热效应的作用机理，性能及应用特点等方面的差异。参考答案 ：（1）作用机理：光电效应：光照射到物体表面，使材料电学性质发生变化（电导率改变、发射电子、产生感应电动势）。光热效应：光照使温度升高而引起性质改变。（2）性能：光电效应直接把光子能量转变为光电子能量。光热效应将光能转变为晶格振动的热能。（3）应用特点：光电对光波波长有选择性，响应速度
19、快。光热无选择性，响应慢。单项选择题51、IRCCD表示的是（）CCD。A.增强型B.时间延迟型C.电子轰击模D.红外参考答案 ：D填空题 52试叙述激光干涉测量的基本原理。参考答案 ：填空题 53试述光电二极管与光电池的区别？参考答案 ：区别有四：光电二极管电阻大、掺杂小、面积小、反偏工作；光电池电阻小、掺杂大、受光面积大、电阻小、无偏状态工作。填空题 54试述传光型和功能型光纤传感器的基本含义。参考答案 ：功能型传感器（即FF型光纤传感器、传感型光纤传感器。）：是利用光纤本身的特性，把光纤作为敏感元件，即光纤与被测对象相互作用，使得光纤结构参数发生变化，使其传光特性发生相关变化。非功能型传
20、感器（即NF型光纤传感器、传光型光纤传感器）：是利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为光的传输介质。填空题 55外光电效应和内光电效应的区别是什么？参考答案 ：（1）外光电效应是指受到光照射后发射电子的现象（2）内光电效应指收到光照射后，物质内部的电子能量状态改变，不发射电子填空题 56吸收比是物体吸收量与投射的（）的比值。参考答案 ：辐射能量填空题57辐射出射度和辐射照度的区别是什么？参考答案 ：（1）辐射出射度：辐射体单体面的辐射通量或功率，是向外发射的辐射特性（2）辐射照度：投射到单位面积上的辐射通量，是接受的辐射特性填空题 58简述光电检测系统的噪声。参考答案 ：噪声主要有三类：
21、（1）光子噪声包括：A.信号辐射产生的噪声；B.背景辐射产生的噪声。（2）探测器噪声包括：热噪声；散粒噪声；产生复合噪声；1/f噪声；温度噪声。（3）信号放大及处理电路噪声在实际的光电探测器中，由于光电转换机理不同，各种噪声的作用大小亦各不相同。填空题 59试述激光干涉测长的基本原理。参考答案 ：如图所示是双纵模双频激光干涉仪的原理示意图填空题 60试从工作原理和系统性能两个方面比较直接检测系统和光外差检测系统的特点。参考答案 ：工作原理上：直接探测系统是将携带有待测量的光信号直接入射到探测器光敏面上，光探测器响应的是光辐射强度而输出相应的电流和电压；光外差检测是利用两束频率不同的相干光在满足波前匹配条件下，在光电探测器上进行光学混频，探测器输出的信号是两光波频差的拍频信号，该信号包含有调制信号的振幅、频率和相位特征。系统性能上：直接探测系统检测方法简单，易于实现，可靠性高，但是不能改善输入信噪比，不适宜检测微弱信号；光外差检测系统复杂，对光外差两输入信号有严格的空间条件和频率条件，但检测距离远，检测精度高，灵敏度高，是天然检测微弱信号的方法。
