光電子技術(shù)(安毓英)習題答案(編輯修改稿)
2024-09-01 02:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 光的光強會變小，故應加大其直流偏壓。 為了降低電光調(diào)制器的半波電壓，用4塊z切割的KD*P晶體連接（光路串聯(lián)，電路并聯(lián)）成縱向串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，為了使4塊晶體的光電效應逐塊疊加，各晶體的x軸和y軸應如何取向？并計算其半波電壓。思路分析：由題意可知，此調(diào)制器是橫向電光調(diào)制，故應用橫向調(diào)制相關(guān)知識來解答。具體過程如下：答：應使4塊晶體成縱向排列，且相鄰晶體的光軸應互成90176。排列，即一塊晶體的和z軸分別與另一塊晶體的z和軸平行，這樣排列后第一塊和第三塊晶體的光軸平行，第二塊和第四塊晶體的光軸平行。經(jīng)過第一塊晶體后，亮光束的相位差經(jīng)過第二塊后，其相位差于是，通過兩塊晶體之后的相位差為由于第一塊和第三塊晶體的光軸平行，第二塊和第四塊晶體的光軸平行，故總的相位差為 如果一個縱向電光調(diào)制器沒有起偏器，入射的自然光能否得到光強度調(diào)制？為什么？答：不能。因為自然光可以看成無數(shù)方向上的偏振光的疊加，故經(jīng)過調(diào)制器后各個方向上的偏振光疊加后仍是自然光。分析：這個題目只適合作為一般的思考題，做例題并不合適。 用PbMoO4晶體做成一個聲光掃描器，取n=，M2=180。1015s3/kg，換能器寬度H=。聲波沿光軸方向傳播，聲頻fs=150MHz，聲速vs=180。105cm/s，光束寬度d=，光波長l=。⑴ 證明此掃描器只能產(chǎn)生正常布喇格衍射； ⑵ 為獲得100%的衍射效率，聲功Ps率應為多大？⑶ 若布喇格帶寬Df=125MHz，衍射效率降低多少？⑷ 求可分辨點數(shù)N。答：⑴ 由公式證明不是拉曼納斯衍射。⑵ ，⑶ 若布喇格帶寬Df=125MHz，衍射效率降低多少？，⑷ 用公式和計算。 比較光子探測器和光熱探測器在作用機理、性能及應用特點等方面的差異。答：光子效應是指單個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應。探測器吸收光子后，直接引起原子或分子的內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。光子能量的大小，直接影響內(nèi)部電子狀態(tài)改變的大小。因為，光子能量是h，h是普朗克常數(shù), 是光波頻率，所以，光子效應就對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其響應速度一般比較快。光熱效應和光子效應完全不同。探測元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電子狀態(tài)的改變，而是把吸收的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\動能量，引起探測元件溫度上升,溫度上升的結(jié)果又使探測元件的電學性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。所以，光熱效應與單光子能量h的大小沒有直接關(guān)系。原則上，光熱效應對光波頻率沒有選擇性。只是在紅外波段上，材料吸收率高，光熱效應也就更強烈，所以廣泛用于對紅外線輻射的探測。因為溫度升高是熱積累的作用，所以光熱效應的響應速度一般比較慢，而且容易受環(huán)境溫度變化的影響。值得注意的是，以后將要介紹一種所謂熱釋電效應是響應于材料的溫度變化率，比其他光熱效應的響應速度要快得多，并已獲得日益廣泛的應用。 總結(jié)選用光電探測器的一般原則。答：用于測光的光源光譜特性必須與光電探測器的光譜響應特性匹配；考慮時間響應特性；考慮光電探測器的線性特性等。 為設(shè)計題，沒有具體方案。 已知一Si光電池，在光照下，開路電壓，光電流。試求：（1）在（200~700）光照下，保證線性電壓輸出的負載電阻和電壓變化值；（2）如果取反偏壓V=，求負載電阻和電壓變化值；（3），怎么辦？思路分析：從題目上可以看出是交變光電信號下的探測，為了保證輸出特性的線性度，通過已知條件即可求解。具體過程如下：解：代入公式得：解得：將代入代入數(shù)據(jù)求解得：（2）若取反偏壓V=。（3）此時題目相當于已知=，求的過程。由得：。 如果Si光電二極管靈敏度為10 ，結(jié)電容為10pF，光照功率5 時，拐點電壓為10V，偏壓40V，光照信號功率，試求；（1）線性最大輸出功率條件下的負載電阻；（2）線性最大輸出功率；（3）響應截止頻率。思路分析：對于Si光電二極管來講，交變光電探測情況下有兩種情況，由已知可以看出此處應用第一種情況分析。利用公式求解，具體過程如下：解：（1）（u為光照功率5 時所對應的電壓）將各參數(shù)代入公式得：（2）：（3） 證明。思路分析：本題是對量子效率等概念的綜合運用。證明：
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