光電子技術(shù)作業(yè)解答-免費閱讀
【正文】 （本題答案摘自佘衛(wèi)龍老師《非線性光學》課程講義）2. 光學參量過程與光學倍頻過程的異同？答：相同點：兩者均為光學二次諧波效應(yīng)，即二階非線性效應(yīng)，其作用原理均可以用二階非線性耦合波理論來解釋。自己推導正單軸晶體的二類共線倍頻匹配角公式。答：（1）測量上限由探測器的渡越時間偏差確定，數(shù)學表示為：它反映了實現(xiàn)光子計數(shù)的第一個重要前提：光電倍增管渡越時間足夠短，以產(chǎn)生對應(yīng)于光子數(shù)目的電脈沖數(shù)，對電脈沖的計數(shù)才能表征光子數(shù)目，即弱光強度。2. 取樣積分器與光子計數(shù)器所檢測的微弱信號有何異同？答：光子計數(shù)是一種絕對微弱但高信噪比信號的靈敏檢測技術(shù)，而鎖相放大和積分累加是低信噪比的相對微弱信號的靈敏檢測技術(shù)。3. 分析下圖所示濾波電路的幅頻特性。兩相線陣CCD不能并行轉(zhuǎn)移：電荷轉(zhuǎn)移開始前，要求轉(zhuǎn)移到的目標單元必須處于“空閑”狀態(tài)，即目標單元必須先把自身的電荷轉(zhuǎn)移出去，處于“無信號”狀態(tài)，才能再接收新的信號。單線結(jié)構(gòu)CCD，轉(zhuǎn)移寄存器與感光單元并行排列，兩者間通過轉(zhuǎn)移柵連接。而空穴漂向負極，與原來掃描時留下的電子復合，使負極電位升高。象管轉(zhuǎn)換的圖象最終由人眼觀察，因此光電轉(zhuǎn)換后使光電子轟擊熒光屏，最終產(chǎn)生有足夠亮度的可見光譜圖象。在陰極前增加了控制柵極,當柵極電壓低于陰極電壓－ 90V時，變象管截止，而比陰極電壓高175V時，變象管導通。雪崩型光電二極管，它既響應(yīng)快，又具有高的增益。光電二極管結(jié)構(gòu)如下圖所示。引起飽和的物理原因是輸出端的負空間電荷場排斥來自管壁的二次電子，使其不能獲得足夠的動能再次碰撞管壁產(chǎn)生二次電子。光電倍增管的結(jié)構(gòu)，倍增原理？二次倍增體？（二次電子發(fā)射體）答：（1）光電倍增管的結(jié)構(gòu)如下圖，由光電陰極、輸入系統(tǒng)，倍增系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成。 （2）光熱法：利用物質(zhì)吸收光能后，溫度升高或溫度升高而引起物質(zhì)的某個參數(shù)變化來探測光能量。從而可以認為它所形成的聲光柵是固定在空間而不隨時間變化，其相位變化與時間成正弦關(guān)系。連續(xù)、脈沖和脈沖編碼調(diào)制的內(nèi)涵？各自的優(yōu)缺點？答：（1） 連續(xù)調(diào)制是指利用連續(xù)的信號調(diào)制光的振幅、頻率、位相、強度，從而實現(xiàn)信號的傳輸。而脈寬，故脈寬不隨L變化。主動和被動調(diào)Q技術(shù)有哪些？常見的調(diào)Q技術(shù)包括機械調(diào)Q、電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q和染料調(diào)Q四種技術(shù)。由于自相位調(diào)節(jié)是一種非線性效應(yīng)，需要強的光功率密度，所以鈦寶石激光諧振強設(shè)計中要考慮提高寶石棒中的光功率密度，需要加一對聚焦亞腔，使激光聚焦通過鈦寶石棒，獲得強的光功率密度，進而強的自相位調(diào)節(jié)。設(shè)腔長為L，平均折射率為n，光速為c，則光在腔內(nèi)走單程的時間為nL/c，所以每秒鐘損耗的能量為dW/(nL/c)= dWc/nL。 故單重態(tài)和三重態(tài)之間的躍遷是禁戒的。 2. 何謂準分子？準分子激光的能級結(jié)構(gòu)？為何準分子激光的頻譜較寬？如何泵浦？答：（1） 準分子是一種束縛在電子受激態(tài)中的分子。Ne的受激發(fā)射可以發(fā)出3種波長：, , 。常用氪燈泵浦，輔以橢圓聚光腔。何為激光的橫模與縱模？答：橫模：指光束橫截面上的能量分布。其光譜特點是表現(xiàn)為工作原子或分子的發(fā)射譜線，即單個原子的線狀光譜，帶有明顯的特征顏色，顯色性不好。 說明氣體放電發(fā)光的工作原理? 假設(shè)氣體放電燈中所充工作氣體的激發(fā)態(tài)與基態(tài)能量差為2eV，則此燈發(fā)什么顏色光？答：氣體放電指電流通過氣體媒質(zhì)時產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。設(shè)HeNe激光器中放電管直徑為1mm，發(fā)出波長為6328埃的激光束，全發(fā)散角為q=103rad，輻射通量為3mW，視見函數(shù)取 V(6328)=，求： （1）光通量，發(fā)光強度，沿軸線方向的亮度？ （2）離激光器10米遠處觀察屏上照明區(qū)中心的照度？ （3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保護眼鏡的透射系數(shù)應(yīng)為多少？ 解：（1）光通量： 發(fā)光強度： 亮度： （2）由題意知，10米遠處的照明區(qū)域直徑為： 從而照度為：（3）透射率：作業(yè)二說明藍色火焰與黃色火焰的色溫誰高，為什么？答：色溫是用黑體的溫度來標度普通熱輻射源的溫度。 如果熱輻射體的光色與溫度為T的黑體的光色完全一樣，則稱該熱輻射體的色溫為T。氣體放電的種類很多，但在光源中用得較多的是輝光和弧光放電兩類。鹵鎢循環(huán)原理及如何改善白熾燈性能？答：在白熾燈中充入鹵族元素，在適當?shù)臏囟认?，從燈絲蒸發(fā)出的鎢在泡壁區(qū)域內(nèi)形成揮發(fā)性的鹵鎢化合物。通常用橫電模表示，其中為基橫模。因其閾值低，故可高重復率運轉(zhuǎn)，但要特殊設(shè)計的電路。從而對其進行抑制。它的基態(tài)位能無極小值，即沒有穩(wěn)定的基態(tài)，但卻存在穩(wěn)定的受激態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）。但是通過碰撞，單重態(tài)S1可衰減到三重態(tài)T1，同時由于T1S0是禁戒的，于是T1就有可能堆積大量粒子。帶入Q表達式中得。繪制如下p、n型半導體形成的pn結(jié)的平衡態(tài)能帶圖？答：如圖。其中前三種技術(shù)屬主動調(diào)Q技術(shù)，而染料調(diào)Q屬被動調(diào)Q。腔長只影響脈沖的重復率（脈沖間隔）。脈沖調(diào)制是指根據(jù)采樣定律對模擬信號進行采樣，要求采樣頻率大于信號帶寬的2倍，用這些脈沖采樣信號來調(diào)制光，并可根據(jù)這些脈沖無損的恢復原信號。③行波：產(chǎn)生一個簡單的多普勒頻移單色光 駐波：含有各級多普勒頻移分量的復合光束，其強度隨時間以2w的角頻率調(diào)制。 （3）光電法：利用材料的光電效應(yīng)，直接將光子能量傳遞給電子，使電子的狀態(tài)發(fā)生變化，從而改變材料的導電特性，實現(xiàn)對光子能量的測量。原理：利用二次電子發(fā)射體制成的倍增電極對
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