光電子技術(shù)作業(yè)解答(存儲(chǔ)版)
【正文】 陰極受光照產(chǎn)生的電子進(jìn)行多級(jí)放大。作業(yè)十二光電導(dǎo)探測(cè)原理？基于什么效應(yīng)？答：光電導(dǎo)探測(cè)器基于內(nèi)光電效應(yīng)。光電二極管的反向偏置電壓主要施加在pn結(jié)的耗盡層上，而非耗盡層的P、N端的電壓降很小，電子在非耗盡區(qū)運(yùn)動(dòng)主要是靠濃度擴(kuò)散，所以電子運(yùn)動(dòng)速度慢，導(dǎo)致普通pn結(jié)型光電二極管的響應(yīng)速度慢，響應(yīng)時(shí)間在107s量級(jí)。所以具有高的光電靈敏度，接近光電倍增管。優(yōu)點(diǎn)：與脈沖照明光同步工作，只接受來(lái)自確定距離的景物的反射光信號(hào)，而此景物前后的反射光（信號(hào)和噪聲）被阻止。而攝象器件的目的是實(shí)現(xiàn)圖象的存儲(chǔ)、傳輸，因此光電轉(zhuǎn)換之后，最終將電信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)或進(jìn)行傳輸。（3） 由于不同象素上的光強(qiáng)度不同，所以，負(fù)極電位升高量不同，這樣光學(xué)亮暗圖象就轉(zhuǎn)換為負(fù)極的電位高低分布圖。雙線結(jié)構(gòu)CCD的轉(zhuǎn)移寄存器按奇、偶序號(hào)分別排在CCD的兩側(cè)，與單線結(jié)構(gòu)CCD相比具有更高的空間分辨率。而從電荷開始轉(zhuǎn)移到目標(biāo)單元到轉(zhuǎn)移完成的這段時(shí)間，則要求目標(biāo)單元相鄰的下一個(gè)單元是無(wú)信號(hào)狀態(tài)，對(duì)電荷形成“阻隔”，否則電荷又將沿勢(shì)阱流入目標(biāo)單元下一單元，影響這一單元的信號(hào)，形成串?dāng)_。答：幅頻特性：當(dāng)時(shí)取最大值。即取樣積分器檢測(cè)的微弱信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較大，“相對(duì)微弱”指的是信號(hào)疊加在一個(gè)同樣可觀的“噪聲背景”之上，信噪比低。(2)測(cè)量下限由背景噪聲脈沖數(shù)決定。答：當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)，倍頻效率達(dá)到最大值。 區(qū)別：光學(xué)參量過(guò)程是由高頻的泵浦光產(chǎn)生低頻率的激光。其中3下標(biāo)指泵浦光，1和2下標(biāo)分別指信號(hào)光或閑置光。換句話說(shuō)，二階非線性介質(zhì)必須是非中心反演對(duì)稱結(jié)構(gòu)的。典型的OMA結(jié)構(gòu)如下圖：4. 單光子計(jì)數(shù)的上、下限功率如何確定？并解釋其物理意義。當(dāng)對(duì)信號(hào)的m個(gè)周期重復(fù)采樣，并累加采樣值，則對(duì)噪聲為白噪聲的情況，信噪比增益為，提高信噪比依靠犧牲時(shí)間增加累加次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如采用三相結(jié)構(gòu)，同一時(shí)間帶電荷的單元是1，4……，從工作過(guò)程可以看出，在并行轉(zhuǎn)移過(guò)程中，當(dāng)1單元向2單元轉(zhuǎn)移電荷過(guò)程中，3單元始終處于“空閑”狀態(tài)，1單元的電荷不會(huì)進(jìn)入3單元，也不會(huì)透過(guò)3單元而對(duì)4單元中的另一信號(hào)造成干擾。多個(gè)這樣的組水平排列，組間由高阻溝道隔開。2. 線陣和面陣CCD各有哪些結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)？說(shuō)明為何兩相線陣CCD不能采用并行轉(zhuǎn)移？答：線陣CCD器件，根據(jù)轉(zhuǎn)移寄存器的結(jié)構(gòu)，可分為單線和雙線結(jié)構(gòu)。（2） 學(xué)圖象照射光電導(dǎo)靶，使光電導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在電場(chǎng)作用下，電子漂向正極，流入電源。不同點(diǎn)：兩者光轉(zhuǎn)換的目的和結(jié)果不同。用光纖面板實(shí)現(xiàn)平面球面的轉(zhuǎn)換。二次電子再被強(qiáng)電場(chǎng)加速，再次與晶格碰撞，使其電離產(chǎn)生二次電子，這個(gè)過(guò)程繼續(xù)下去，稱為雪崩過(guò)程，雪崩過(guò)程使電子數(shù)劇增，產(chǎn)生大的增益。光電二極管、PIN、雪崩二極管的異同？答：三者都是基于pn結(jié)的結(jié)型光電探測(cè)器，工作在伏安特性曲線的第三象限。增益飽和效應(yīng)：當(dāng)輸出脈沖電子數(shù)約為3X108個(gè)時(shí)，增益就趨于飽和?；谕夤怆娦?yīng)。 光輻射探測(cè)有哪些方法？各自利用光子的什么特征？答：（1）光壓法：利用光的量子特性，當(dāng)光子投射在反射表面上被反射時(shí)，根據(jù)沖量定理。這種合成的聲駐波的波腹和波節(jié)在介質(zhì)中的位置是固定。經(jīng)過(guò)多次自相位調(diào)制，就能激發(fā)起所有允許的縱模，并使相鄰縱模間的相位關(guān)系恒定，從而實(shí)現(xiàn)鎖模?？v模頻率間隔為，如果不考慮導(dǎo)致展寬的因素，激光增益介質(zhì)的熒光線寬是一定的（與腔長(zhǎng)L無(wú)關(guān)）。激光端鏡耦合輸出通常只有10%左右，剩余的90%左右的能量在腔內(nèi)沒有輸出。摻鈦藍(lán)寶石具有很強(qiáng)的三階非線性，利用這一特性可以實(shí)現(xiàn)激光的相位調(diào)節(jié)自相位調(diào)節(jié)，鎖定不同縱模間的位相，實(shí)現(xiàn)鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)激光在腔內(nèi)走一個(gè)單程的能量損耗率（包括輸出）為d，則光在一個(gè)單程中對(duì)應(yīng)的能量損耗為dW。 具體而言，染料的能態(tài)存在自旋S=0 的單態(tài)和S=1三重態(tài)，躍遷選擇定則要求△S=0。c. 防震，恒溫等d. 更高的頻率穩(wěn)定度可使用飼服系統(tǒng)，通過(guò)頻率漂移的方向和大小對(duì)激光器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，使頻率穩(wěn)定于參考標(biāo)準(zhǔn)頻率附近的目的。當(dāng)然Ne本身也可以在高速電子激發(fā)下被激發(fā)至高能態(tài)。因是四能級(jí)系統(tǒng)，閾值比紅寶石低很多。所以四能級(jí)系統(tǒng)的工作閾值遠(yuǎn)低于三能級(jí)系統(tǒng)。低壓氣體放電燈：氣壓在101102乇的氣體光源。黑體是初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)光源，經(jīng)過(guò)它校準(zhǔn)的為次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)光源，如鎢帶燈、鎢管燈。 因而有： （2）將（2）式代入（1）式得到： （3）為求最大照度，對(duì)（3）式求導(dǎo)并令其等于零，計(jì)算得：因而，當(dāng)高度為時(shí)書上的照度最大。 由維恩位移定律（其中），可知，峰值波長(zhǎng)與溫度成反比，峰值波長(zhǎng)隨溫度升高而藍(lán)移。氣體放電燈結(jié)構(gòu)：放電氣體、陰極、陽(yáng)極和玻璃罩氣體放電發(fā)光的基本過(guò)程：①、初始電子加速②、加速電子與氣體分子碰撞，能量傳給氣體分子，使其激發(fā)、躍遷到高能級(jí)③、受激發(fā)分子返回基態(tài)時(shí)，發(fā)射光子，即發(fā)光。當(dāng)鹵鎢化合物擴(kuò)散到較熱的鎢絲周圍區(qū)域時(shí)分解，釋放出來(lái)的鎢沉積在燈絲上，而鹵素?cái)U(kuò)散到溫度較低的泡壁區(qū)域在繼續(xù)與鎢化合，形成鎢的再生循環(huán)。 縱模：指激光器振蕩的一個(gè)頻率或該頻率電磁波在諧振腔內(nèi)形成的駐波的能量分布模式。作業(yè)四1． mm波長(zhǎng)輸出？激光輸出頻率為何漂移？如何穩(wěn)定？答：（1）氦氖激光器的工作物質(zhì)是Ne, He作為輔助氣體。亦可利用軸向非均勻磁場(chǎng)產(chǎn)生塞曼效應(yīng)。（2） 能級(jí)結(jié)構(gòu)如右圖 （3） 雖然準(zhǔn)分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)有利于形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，但由于基態(tài)的不穩(wěn)定性，躍阡能量有一定的范圍，頻譜較寬。由于, 則由S1224。
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