光電子技術(shù)作業(yè)解答-免費(fèi)閱讀
【正文】 （本題答案摘自佘衛(wèi)龍老師《非線性光學(xué)》課程講義）2. 光學(xué)參量過程與光學(xué)倍頻過程的異同？答：相同點(diǎn)：兩者均為光學(xué)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(dǎo)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(shí)間偏差確定，數(shù)學(xué)表示為：它反映了實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)的第一個(gè)重要前提：光電倍增管渡越時(shí)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(jì)數(shù)才能表征光子數(shù)目，即弱光強(qiáng)度。2. 取樣積分器與光子計(jì)數(shù)器所檢測的微弱信號有何異同？答：光子計(jì)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(biāo)單元必須處于“空閑”狀態(tài)，即目標(biāo)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(fù)極，與原來掃描時(shí)留下的電子復(fù)合，使負(fù)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(dāng)柵極電壓低于陰極電壓－ 90V時(shí)，變象管截止，而比陰極電壓高175V時(shí)，變象管導(dǎo)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(fù)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(gè)參數(shù)變化來探測光能量。從而可以認(rèn)為它所形成的聲光柵是固定在空間而不隨時(shí)間變化，其相位變化與時(shí)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(diǎn)？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(qiáng)度，從而實(shí)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(jī)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(qiáng)的光功率密度，所以鈦寶石激光諧振強(qiáng)設(shè)計(jì)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(qiáng)的光功率密度，進(jìn)而強(qiáng)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(shí)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(zhǔn)分子？準(zhǔn)分子激光的能級結(jié)構(gòu)？為何準(zhǔn)分子激光的頻譜較寬？如何泵浦？答：（1） 準(zhǔn)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(diǎn)是表現(xiàn)為工作原子或分子的發(fā)射譜線，即單個(gè)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(shí)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(qiáng)度，沿軸線方向的亮度？ （2）離激光器10米遠(yuǎn)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(hù)眼鏡的透射系數(shù)應(yīng)為多少？ 解：（1）光通量： 發(fā)光強(qiáng)度： 亮度： （2）由題意知，10米遠(yuǎn)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(lán)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(biāo)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(dāng)?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(fù)率運(yùn)轉(zhuǎn)，但要特殊設(shè)計(jì)的電路。從而對其進(jìn)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(shí)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(dá)式中得。繪制如下p、n型半導(dǎo)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(fù)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(jìn)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(fù)原信號。③行波：產(chǎn)生一個(gè)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(fù)合光束，其強(qiáng)度隨時(shí)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(dǎo)電特性，實(shí)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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