光电检测技术期末试卷试题大全

内容发布更新时间 : 2025/5/23 14:51:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

半导体激光器(LD)工作原理:半导体材料是LD的激活物质,在半导体的两个端面精细加工磨成解理面而构成谐振腔。半导体p-n结在内建电场下达到平衡;当外加正偏压时,外加电压削弱内建电场,使空间电荷区变窄,载流子的扩散运动加强,构成少数载流子的注入,从而在p-n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,复合产生能量释放,部分以光的形式释放出来,由于解理面谐振腔的共振放大作用实现受激反馈,实现定向发射而输出激光。 特点:体积小、重量轻、寿命长、具有高的转换效率,从紫外到红外均可发光,输出功率从几mw到几百mw,在脉冲输出时,可达数W,单色性比He-Ne激光器差。 对工作电源的要求是稳定

2、光源选择的基本要求有那些?

①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。按检测的任务不同,要求的光谱范围也有所不同,如可见光区、紫外光区、红外光区等等。有时要求连续光谱,有时又要求特定的光谱段。系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。 ②光对光源发光强度的要求。为确保光电测试系统的正常工作,对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。光源强度过低,系统获得信号过小,以至无法正常测试,光源强度过高,又会导致系统工作的非线性,有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器,同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。因此在设计时,必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计,并按估计来选择光源。 ③对光源稳定性的要求。不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。通常依不同的测试量来确定。稳定光源发光的方法很多,一般要求时,可采用稳压电源供电。当要求较高时,可采用稳流电源供电。所用的光源应该预先进行月化处理。当有更高要求时,可对发出光进行采样,然后再反馈控制光源的输出。

④对光源其他方面的要求。光电测试中光源除以上几条基本要求外;还有一些具体的要求。如灯丝的结构和形状;发光面积的大小和构成;灯泡玻壳的形状和均匀性;光源发光效率和空间分布等等,这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足。

3、光电倍增管的供电电路分为负高压供电和正高压供电,说明两种电路各有什么特点? 采用阳极接地,负高压供电。这样阳极输出不需要隔直电容,可以直流输出,一般阳极分布参数也较小。可是在这种情况下,必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至少要有10~20mm,否则由于屏蔽筒的影响,可能相当大地增加阳极暗电流和噪声。如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩,并将它连接到阴极电位上,则要注意安全。

采用正高压电源就失去了采用负高压电源的优点,这时在阳极上需接上耐高压、噪声小的隔直电容,因此只能得到交变信号输出。可是,它可获得比较低和稳定的暗电流和噪声。 4、在微弱辐射作用下,光电导材料的灵敏度有什么特点?为什么把光敏电阻制成蛇形? 在微弱辐射下,光电导材料的光电灵敏度是定值,光电流与入射光通量成正比,即保持线性关系。

因为产生高增益系数的光敏电阻电极间距需很小(即tdr小),同时光敏电阻集光面积如果太小而不实用,因此把光敏电阻制造成蛇形,既增大了受光面积,又减小了极间距。 5、为什么结型光电器件在正向偏置时,没有明显的光电效应?它必须在哪种偏置状态?为什么?

因为p-n结在外加正向偏压时,即使没有光照,电流也随着电压指数级在增加,所以有光照时,光电效应不明显。

p-n结必须在反向偏压的状态下,有明显的光电效应产生,这是因为p-n结在反偏电压下产生的电流要饱和,所以光照增加时,得到的光生电流就会明显增加。

四、论述题

1.论述光电检测系统的基本组成,并说明各部分的功能? 下面是一个光电检测系统的基本构成框图:

(4分)

(1)光源和照明光学系统:是光电检测系统中必不可少的一部分。在许多系统中按需要选择一定辐射功率、一定光谱范围和一定发光空间、分布的光源,以此发出的光束作为载体携带被测信息。

(2)被测对象及光学变换:这里所指的是上述光源所发出的光束在通过这一环节时,利用各种光学效

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