光电检测技术期末试卷试题大全

内容发布更新时间 : 2024/12/24 0:14:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

分,本题总分6分)

(1)红外辐射源的辐射波段位于1μm以上的不可见光区,普通光学玻璃对2.5μm以上的光波不透明,而在所有有可能透过红外波段的材料中,只有几种材料有必需的机械性能,并能得到一定的尺寸,如锗、硅等,这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用,使反射式和折反射式光学系统占有比较重要的地位。

(2)为了探测远距离的微弱目标,红外光学系统的孔径一般比较大。 (3)在红外光学系统中广泛使用各类扫描器,如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。

(4)8至14μm波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响。 (5)在各种气象条件下或在抖动和振动条件下,具有稳定的光学性能。 三 推导证明,共10分,每题5分 1 推导光电转换定律

推导过程略(得分点:分析2分,过程2,结论1分,本题总分5分)(教材P112-113)

2 根据光电池等效电路,推导短路电流和开路电压的表达式,并简单说明实验室测量方法。(对开路电压和短路电流进行文字解释得2分,推导开路电压和短路电流的过程各占2分,本题总分6分)

测量方法:在一定光功率(例如1kW/m2)照射下,使光电池两端开路,用一高内阻直流毫伏表或电位差计接在

光电池两端,测量出开路电压;在同样条件下,将光电池两端用一低内阻(小于1Ω)电流表短接,电流表的示值即为短路电流。

推导过程:略(教材P130-131) 四 计算题,共40分,每题10分

1 若取vs=616m/s,n=2.35, fs=10MHz,?0=0.6328?m,试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax(分析正确得3分,写出L表达式得分2分,计算过程3分,结论2分)

22vsn?n?ss????由公式L?L, 又因为,代入上式计算,得到最大晶s0fs4?4?002122.35?616?10体长度为L ?3523?M0?144?0.6328?102用PbMoO4晶体做成一个声光扫描器,取n=2.48,M2=37.75?10-15s3/kg,换能器宽度H=0.5mm。声波沿光轴方向传播,声频fs=150MHz,声速vs=3.99?105cm/s,光束宽度d=0.85cm,光波长?=0.5?m。(各个小问题每一个占3分,对布拉格衍射进行必要的文字说明得1分,本题总分10分。)

⑴ 证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射; ⑵ 为获得100%的衍射效率,声功Ps率应为多大? ⑶ 若布喇格带宽?f=125MHz,衍射效率降低多少?

n?2⑴ 由公式L?L0?s证明不是拉曼-纳斯衍射。

4?0⑵ Is?2?2cos?B2M2L2,PHLIs?s?22?cos?H??B ??2M?L?2⑶ 若布喇格带宽?f=125MHz,衍射效率降低多少?

722??2PnP??s????f?f? ??B??fs,2??s03??vH?cos?2nv??s?Bs???3 一目标经红外成像系统成像后供人眼观察,在某一特征频率时,目标对比度为0.5,大气的MTF为0.9,探测器的MTF为0.5,电路的MTF为0.95,CRT的MTF为0.5,则在这一特征频率下,光学系统的MTF至少要多大?(得分点:分析8分,过程1,结论1分,本题总分10分)

要求:按平时作业的计算题要求,写出解答的理论基础,对0.026这个参数要说明是什么。

.5?0.9?0.5?0.95?0.5?MTF?0.020.24答: 0 得到:MTF oo??0.5?A?W0.005?s,屈膝4 已知某硅光电二极管的灵敏度S,结电导g???V,入射光信号功率P40V?5?3sin?t?W电压u''?10,反偏压V?。求:电信

号输出送到放大器时,取得最大功率的电阻RP及放大器的输出电压Ri。(分析过程占3分,绘出线性化处理后的伏安特性曲线得1分,运算过程正确得4分,结论得2分)

解答略(教材P141)

光电检测原理与技术 试题

一 填空题20分,每空1分

1波长在 - 的是红外辐射。通常分为_______、_______和远红外三部分

2辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足公式_________________,式中Ie0是面元dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为__________,也称为朗伯体。

???22??E?P?J???E????3光辐射普遍形式的波动方程?022?t?t?t

????中,方程右边两项分别由________与________引起。

4 KDP晶体沿z轴加电场时,由________变成了双轴晶体,折射率椭球的主轴绕________轴旋转了45度角,此转角与外加电场的大小______,其折射率变化与电场成_______。

5 KDP晶体横向运用条件下,光波通过晶体后的相位差包括两项:其中一项与外加电场无关,是由晶体本身__________引起的;另一项为电光效应_________。

6考虑到声束的宽度,当光波传播方向上声束的宽度L满足条件___________,会产生多级衍射,否则从多级衍射过渡到单级衍射。 7要用激光作为信息的载体,就必须解决如何将信息加到激光上去的问题,这种将信息加载于激光的过程称为调制,光束调制按其调制的性质可分为______、______、______及强度调制等。

8依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为________、________和________三类。 二 简答题,共30分,每题6分 1光电探测器性能参数包括哪些方面。 2 光子效应和光热效应。

3 请简要说出InSb和PbS光敏电阻的特性。 4 为什么说光电池的频率特性不是很好?

5 直接光电探测器的平方律特性表现在哪两个方面? 三 推导证明,共10分,每题5分

1 已知热电晶体极板面积为A,热电系数为β,负载电阻为RL,热敏

i?t元件的吸收系数为α,热导为G,且温度变化规律为T。??T?Te0?证明热释电探测器的电压灵敏度为Ru?G1???1???22c?A??R?L??22H?。

2已知光电二极管的反偏压V及最大入射光功率P,器件的暗电导为g,临界电导为g’,器件光点转换灵敏度为S,证明合理的负载电阻为:

?g?SPV?1??g'???g'?RL??。(画出线性化处理后的伏安特性曲线) SP四 分析、计算题,共40分,每题10分

1 已知热敏器件的受光面为100mm2,频率响应范围Δf为1HZ,器件初始温度为300K,发射率为ε为100%,试推导并估算此热敏探测器的最小可探测光功率。(σ=5.67×10-12J/cm2K4,kB=1.38×10-23J/K) 2输入信号Uin经过二极管整流后,输出信号为Uou=KUin,现有一按正弦规律变化的经过隔直处理后的调幅输入信号为:Uin=(1+msinΩt)

sinωt,其中的m为调制度,Ω为调制频率,ω为载波频率,经过二极管整形后并按傅里叶级数展开,得到:

???21mm????????U?K1?msin?t?cos2nt?sin2n??t?sin2n??t??ou?2??224n?1??1??????问:(1)分析上式,并说出上式中哪部分是我们需要提取的信号? (2)为了提取出需要的信号,需要采取什么电路来提取?最后提取出的信号表达式是什么,并画出电路图。 (3)根据右图的调制波形绘出整流

后的波形,并绘出经过滤波后的信号波形简图。

3 一目标经红外成像系统成像后供人眼观察,在某一特征频率时,目标对比度为0.5,大气的MTF为0.9,探测器的MTF为0.5,电路的MTF为0.95,CRT的MTF为0.5,则在这一特征频率下,光学系统的MTF至少要多大?

4 已知某硅光电二极管的灵敏度S?,结电导g?屈0.5?A?W0.005?s,

t ??V,入射光信号功率P膝电压u''?10,反偏压V?40。V?5?3sin?t?W求:电信号输出送到放大器时,取得最大功率的电阻RP及放大器的输入电阻Ri。

一 填空题20分,每空1分

1波长在0.77~1000?m的是红外辐射。通常分为近红外、中红外和远红外三部分

2一般辐射体的辐射强度与空间方向有关。但是有些辐射体的 7辐射强度在

dI?空间方向上的分布满足dI,式中Ie0是面元dS沿其法线方向的辐射e?e0cos

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4 ceshi