文档介绍：湖南科技大学物理与电子科学学院
2008级电子
光电子技术复习纲要
第一部分
1. 霓虹灯发的光是热辐射吗?
不是热辐射。霓虹灯发的光是电致发光,在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体,当两极间的电压增加到一定数值时,气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击,使原子中的电子受到激发。当它由激发状态回复到正常状态会发光,这一过程称为电致发光过程。
2. 从黑体辐射曲线图可以看出,不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长lm随温度T的升高而减小。试由普朗克热辐射公式导出
。
这一关系式称为维恩位移定律,´10-3m·K。
普朗克热辐射公式求一阶导数,令其等于0,即可求的。
3. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。你知道这是按什么区分的吗?
按色温区分。
4. 何为大气窗口,试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
对某些特定的波长,大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性,一般把近红外区分成八个区段,将透过率较高的波段称为大气窗口。
5. 何为大气湍流效应,大气湍流对光束的传播产生哪些影响?
是一种无规则的漩涡流动,流体质点的运动轨迹十分复杂,既有横向运动,又有纵向运动,空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量,使光束质量受到严重影响,出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移(亦称方向抖动)、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象,统称为大气湍流效应。
6. 何为电光晶体的半波电压?半波电压由晶体的那些参数决定?
当光波的两个垂直分量Ex¢,Ey¢的光程差为半个波长(相应的相位差为p)时所需要加的电压,称为半波电压。
7. 若取vs=616m/s,n=, fs=10MHz,l0=,试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?
解:由公式计算。答案:。
8. 一束线偏振光经过长L=25cm,直径D=1cm的实心玻璃,玻璃外绕N=250匝导线,通有电流I=5A。取韦尔德常数为V=´10-5(¢)/cm·T,试计算光的旋转角q。
由公式和计算。答案:’
9. 概括光纤弱导条件的意义。
从理论上讲,光纤的弱导特性是光纤与微波圆波导之间的重要差别之一。实际使用的光纤,特别是单模光纤,其掺杂浓度都很小,使纤芯和包层只有很小的折射率差。所以弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构,而且为制造提供了很大的方便。
10. 在电光调制器中,为了得到线性调制,在调制器中插入一个l/4波片,波片的的轴向如何设置最好?若旋转l/4波片,它所提供的直流偏置有何变化?
其快慢轴与晶体的主轴x成45°角,从而使和两个分量之间产生p/2的固定相位差。
11 比较光子探测器和光热探测器在作用机理、性能及应用特点等方面的差异。
答:光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后,直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小,直接影响内部电子状态改变的大小。因为,光子能量是h,h是普朗克常数, 是光波频率,所以,光子效应就对光波频率表现出选择性,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。
光热效应和光子效应完全不同。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的电学性质或其他物理性质发生变化。所以,光热效应与单光子能量h的大小没有直接关系。原则上,光热效应对光波频率没有选择性。只是在红外波段上,材料吸收率高,光热效应也就更强烈,所以广泛用于对红外线辐射的探测。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。值得注意的是,以后将要介绍一种所谓热释电效应是响应于材料的温度变化率,比其他光热效应的响应速度要快得多,并已获得日益广泛的应用。
12 总结选用光电探测器的一般原则。
答:用于测光的光源光谱特性必须与光电探测器的光谱响应特性匹配;考虑时间响应特性;考虑光电探测器的线性特性等。
13 D为例,D电荷存储、转移、D的输出信号有什么特点?
答:D的基本单元是MOS(金属-氧化物-半导体)电容器。正如其它电容器一样,MOS电容器能够存储电荷。如果MOS结构中的半导体是P型硅,当在金属电极(称为栅)上加一个正的阶梯电压时(衬底接地),Si-SiO2界面处的电势(称为表面势或界面势)发生相应变化,附近的P型硅中多数载流子——空穴被排斥,形成所谓耗尽层,如果栅电压VG超过MOS晶体管的开启电压,