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西南科技大学2013-2014-2学期

《光电子技术》本科期末考试试卷（A卷）

课程代码 1 6 3 9 9 0 1 9 0 命题单位 理学院：专业物理教研室 一、单选题（每题2分，共20分） 1、光电子技术主要研究（ ）。

A. 光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的一门技术 B. 光电子材料制备的一门技术 C. 光信息转换成电信息的一门技术 D. 介绍光电器件的原理、结构和性能参数的一门科学 2、波长为0.78μm的光子能量为（ ）。

A.3.2eV B.1.59eV C.1.24eV D.2.4eV

3、光波在大气中传播时，气体分子及气溶胶的（ ）会引起光束能量的衰减。 A. 折射和反射 B.吸收和散射 C. 弯曲和漂移 D. 湍流和闪烁 4、将2012年诺贝尔物理学奖授予法国科学家沙吉·哈罗彻（Serge Haroche）与美国科学家大卫·温兰德（David J. Wineland）。大卫·维因兰德是利用光或光子来捕捉、控制以及测量带电原子或者离子，而沙吉·哈罗彻通过发射原子穿过阱，控制并测量捕获的（ ）。 A. 光子或粒子 B.电子 C.载流子 D.声子

5、光纤是一种能够传输光频电磁波的介质波导，其结构上由（ ）组成。

A. 纤芯、包层和护套 B.单模和多模 C. 塑料、晶体和硅 D.阶跃和梯度光纤 6、直接调制是把要传递的信息转变为（ ）信号注入半导体光源，从而获得调制光信号。 A. 电流 B.电压 C. 光脉冲 D.正弦波 7、以下基于光电导效应制成的光电器件是（ ）。

A.光敏电阻 B.光电管 C.雪崩光敏二极管 D.光电池 8、光电成像转换过程需要研究（ ）。

A. 能量、成像、噪声和传递 B. 产生、存储、转移和检测 C. 调制、探测、成像和显示 D. 共轭、放大、分辨和聚焦 9、微光光电成像系统的工作条件就是环境照度低于（ ）lx。 A. 0.1 B. 0.01 C. 0.001 D. 0.0001

10、PDP单元虽是脉冲放电，但在一个周期内它发光（ ）次，维持电压脉冲宽度通常5~10μs，幅度90V~100V，工作频率范围30KHz~50KHz，因此光脉冲重复频率在数万次以上，人眼不会感到闪烁。

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A. 2 B.3 C. 4 D. 5

二、判断题（每题2分，共20分，对用“√”、错用“×”表示）

11、光电子技术是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴综合性的交叉学科。（ ） 12、光照度的物理单位是勒克斯（lx）。（ ）

13、KDP晶体沿Z（主）轴加电场时，由单轴晶变成了双轴晶体。（ ）

14、当光波通过磁性物质时，其传播特性发生变化，这种现象称为磁光效应。（ ） 15、在电光调制器中作为线性调制的判据是外加调制信号电压的相位差不能大于1rad。（ ） 16、电光数字式扫描是由电光晶体和双折射晶体组合而成。（ ）

17、光电二极管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，并含有少量的钠、钾、氢等正离子，这些正离子在SiO2中是不能移动的，但它们的静电感应却可以使P-Si表面产生一个感应电子层。（ ） 18、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，一般使用各类扫描器，如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。（ ）

19、MRTD是景物空间频率的函数，是表征系统受信噪比限制的温度分辨率的量度。（ ） 20、向列型液晶由长径比很大的棒状分子组成，并保持与轴向平行排列，是显示器主用材料。（ ）

三、填空题（每题1分，共10分）

21、设一个功率100W的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为 W/sr。 22、常见的固体激光器有 （写出两种）。 23、光在大雾中传播时主要发生 散射。 24、表征光纤的集光本领的物理量是光纤的 。 25、光束调制按其调制的性质可分为 。

26、要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程： 、 和 。 27、光束扫描根据其应用的目的来可以分为 和 两种。 28、PN结光伏探测器的两种工作模式是 和 。 29、CCD的基本功能为 和 。 30、作为显示技术应用的液晶都是 液晶。

四、简答题（每题10分，共30分）

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31、简述光子的基本特性。

32、声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。简述它们产生的条件和特征。 33、简述光束调制的基本原理。

五、综合计算题（共20分）

34、一束波长为10.6微米的激光经过一块长度为3cm的 450-z切割GaAs晶体，如果沿z方向上施加电压为50V，求纵向运用时的相位延迟。

00??0?0?00???000??12（提示：GaAs的电光张量为：?ij??? ，?41?1.6?10m/V,no?ne?3.34）

0???410?0?410???00??41???西南科技大学2013-2014-2学期

《光电子技术》本科期末考试试卷（A卷）

参考答案及评分细则

课程代码 1 6 3 9 9 0 1 9 0 命题单位 理学院：专业物理教研室 一、单选题（每小题2分，共20分）

题号 1 3 5 7 9 答案 A B A A A 答案 √ √ √ √ 题号 2 4 6 8 10 题号 12 14 16 18 答案 B A A A A 答案 √ √ √ √ 二、是非题（每小题2分，共20分） 题号 11 13 15 17 2013-2014-2学期

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19 题号 21 23 25 27 29 √ 答案 100/4π 米-德拜散射 20 题号 22 24 26 28 30 √ 答案 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 数值孔径 抽样、量化和编码 光伏工作模式和光导工作模式 热致 三、填空题（每小题1分，共10分） 调幅、调频、调相及强度调制 模拟式扫描和数字式扫描 电荷存储和电荷转移

四、简答题（每小题10分，共30分）

31、答：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。它的粒

子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（5分）（1）E?h????；

??Eh?（1分）（2）m?2?2，光子具有运动质量，但静止质量为零；（1分）（3）P??k；（1分）（4）、

cc光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（1分）（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。（1分）

32、答：产生拉曼-纳斯衍射的条件：当超声波频率较低，光波平行于声波面入射，声光互作用长度

L较短时，在光波通过介质的时间内，折射率的变化可以忽略不计，则声光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅”。 （3分）由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用，形成与入射方向对称分布的多级衍射光，这就是拉曼-纳斯衍射的特点。（3分）产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声光作用长度L较大，光束与声波波面间以一定的角度斜入射，介质具有“体光栅”的性质。（2分）衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或?1级）衍射光，这是布喇格衍射的特点。（2分）

33、答：（1）、以激光为载体，将信息加载到激光的过程，称为调制或光束调制。（2分）（2）、光束

具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，可以应用某些物理的方法，使其参量之一按照调制信号的规律变化，实现光束的调制，所以光束的调制可以分为调幅、调相、调频和强度调制等。（3分）（3）、实现激光光束调制的方法根据调制器与激光器的关系，可以分为内调制和外调制两种。（2分）（4）、具体的激光光束的调制方法，常见的有光电调制、声光调制、磁光调制、直接调制等。（3分）

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五、综合计算题（共20分）

34、解：GaAs晶体为各向同性晶体，其电光张量为：

00??0?0?00???000??ij????0041???0?410???00??41???

E?Ey?0z轴加电场时，Ez?E，x（2分）。晶体折射率椭球方程为：

x2y2z2?2?2?2?41Exy?1 （3分） 2nonone经坐标变换，坐标轴绕z轴旋转45度后得新坐标轴，方程变为：

?1??n2??41E?o?2?1??x'???n2??41E??o?2z'2??y'?n2?1e? （4分）

可求出三个感应主轴x’、y’、z’（仍在z方向上）上的主折射率变成：

13nx'?n0?n0?41E213ny'?n0?n0?41E2nz'?ne纵向应用时，两个正交的偏振分量将产生位相差：纵向运用时的相位延迟：???

（4分）

???2??(nx'?ny')L?2??3no?41EL （4分）

2?3.14?3.343?1.6?10?12?50?1.8?10?3 (3分) ?51.06?10 2013-2014-2学期

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