光电检测技术复习
第一章
1、直接测量: 是对被测量进行测量时，对仪表读数不经任何运算，直接得出被测量的数值。
间接测量: 是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系式计算出被测量的数值。
2、传感器与敏感器的概念及区别
传感器：将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出敏感器：将被测非电量转换为可用非电量的器件或装置
3、光电系统的基本模型：光发射机——光学信道——光接收机 4 、光接收机分为功率检测接收机（直接检测接收机或非相干接收机）和外差接收机
5、光电传感器的分类: 直射型、反射型、辐射型
第二章
1、本证吸收: 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激
发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。
2、光电导效应: 某些物质吸收光子能量后产生本证吸收或杂质吸收，从而改变物质电导率的现象称光电导效应。
3、光电导增益：长度为L的光电导体在两端加上电压U后，由光照产生的光生载流子在电场作用下形成的外电流与光生载流子在内部形成的光电流之比。
器件的时间响应; tdr 载流子在两极间渡越时间。
,M,4 、光电导器件为什么做成蛇形：可以保证有较大的受光面积减小电极之间的距tdr 离，从而既可减小载流子的有效极间渡越时间，也有利于提高灵敏度。
5 、杂质光电导效应：指杂质半导体
中的施主或者受主吸收光子能量后电离，产生自由电子或空穴，从而增加材料电导率的现象。
6、光生伏特效应: 光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。
7、在p 区产生的电子如果离结区较近，会有较大的几率扩散到结区边界，并在电场作用下加速运动，穿过势垒到达N区，产生积累。
同样，N区产生的空穴也以同样的方式移动到P区，这样在P区积累了较多的正电荷，在N区积累了较多的
负电荷，使得在无光照时形成的势垒高度降低，相当于在PN结上加了一个正向电压。
8、光热效应: 某些物质在受到光照射后，由于温度变化而造成材料性质发生变化的现象。
9:响应度（或称灵敏度）: 是光电探测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。
光谱响应度：探测器在波长为入的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比（积分响应度: 检测器对各种波长光连续辐射量的反应程度（响应
时间：响应时间T是描述光电探测器对入射光响应快慢的一个参数。
频率响应：光电探测器的响应随入射光的调制频率而变化的特性称为频率响应（热噪声：载流子无规则的热运动造成的噪声。
信噪比：信噪比是判定噪声大小的参数。
是负载电阻上信号功率与噪声功率之比
散粒噪声：或称散弹噪声，即穿越势垒的载流子的随机涨落（统计起伏）所造成的噪声。
第三章
1、光电池是利用光生伏特效应直接将光能转/ 换为电能的器件。
光电池的基本结构就是一个PN结
2、光敏电阻的结构：在绝缘材料装上梳形光电导体并封闭在金属或塑料外壳
内，再在两端连上电极。
3、光电池的伏安特性
J—T-p
()兀7。
光电池等效电路
光电池伏安特性曲线
IL为光电池等效电路中的恒流源Is为光电池等效二极管反向饱和电流Rd为光电池等效电路中串联电阻开路电压与入射光强成对数关系。
而短路电流与入射光强成线性关系。
4、硅光二极管在无光照条件下，若给PN结加上一个适当的反向电压，则反向电压加强了内建电场，使PN结空间电荷区拉宽，势垒增大，使流过PN结的电流（称反向饱和电流或暗电流）很小。
该反向饱和电流是由少数载流子的漂移运动形成的。
5、雪崩光电二极管：与光电倍增管相对应的半导体器件，具有十分高的响应
率、高的增益带宽乘积和极快的时问响应持性。
（灵敏度很高响应速度快噪声大） 6从结构上分，LED分为:表面发光二极管、侧面发光二极管、平面LED圆顶形
LED超发光LED
7、激光器一般由工作物质、谐振腔和泵浦源组成，特性：单色性、高亮度、方向性、相干性
8、激光光源按工作物质不同分为：气体激光器，固体激光器，半导体激光器, 染料激光器
9、受激辐射：当能量为h v 12的入射光子激励已处于激发态的原子后，原子因受激而跃回基态，并发射出频率、位相和方向都与入射光子相同的能量为h v 12的光子。
10、光电耦合器件是发光器件与光接收器件组合的一种器件，它是以光做媒质那输入端的电信号耦合到输出端，因此也称光耦合器
11、热释电器件的特点?具有较宽的频率响应，工作频率接近兆赫兹，远远超过其它热探测器的工作频率。
/? 热释电器件的探测率高;?热释电器件可以有大面积均匀的敏感面，而且工作时可以不外加接偏置电压
12、热释电器件在恒定辐射作用的情况下输出地信号电压为零。
只有在交变辐射的作用下才会有信号输出
13、各种光电器件按的性能比较
典型的光电器件在动态特性方面，即频率响应和事件响应，以光电倍增管和光电二极管（尤其是PIN 和雪崩管）为最好，光电特性方面（即线性），以光电倍增管、光电二极管、光电池为最好，在灵敏度方面，以光电倍增管、雪崩光电二极
管、光敏电阻和光电三极管最好，输出电流大的器件有大面积光电池、光敏电阻、雪崩光电二极管与光电三极管，外加电压最低的是光电二极管、光电三极管，光电池不需要外加电源，暗电流光电倍增管与光电二极管最小，光电池不加电源时无暗电流，长期工作后，稳定性方面，光电二极管、光电池最好，其次是光电三极管，在光谱响应方面，光电倍增管和CdSe光敏电阻最宽。
热电器件和光子器件的区别：热电器件：响应波长无选择性，响应慢。
光子器件响14、
应波长有选择性，响应快。
第四章
1、转折电压U0:对应于曲线转折点M处的电压值。
初始电导GO:非线性区近似
直线的初始斜率。
结间漏电导G:线性区内各平行直线的平均斜率。
光电灵敏度S: 单位输入光功率所引起的光电流值。
计算负载电阻和偏置电压
为保证最大线性输出条件，负载线和①max与对应的伏安曲线的交点不能低于
，，U,UG,GU折点M 因此有：b0L00
——
JL」一
—厂-
0 ------------
5
当Ub已知时，可计算出负载电导GL或电阻
U,OG,GRL为:
OL,S① U,U,maxOb,G,,LGU1,S①()S ①GmaxbmaxG11,U,U(1,),00bR,,,L,G,GGG000,GS ,GmaxO
2、光辐射检测器重存在的内部噪声主要有：热噪声、散粒噪声、复合噪声、温度噪声、闪烁噪声（或1/f）：是由元器件中存在局部缺陷或有微量杂质所引起的, 在探测器、电阻、晶体管及电子管中均有这类噪声
第五章
1、等效噪声功率：探测器输出的信号功率与噪声功率之比为1时，入射到探测器上的信号功率就称为噪声等效功率或最小可探测功率。
2、脉冲测距仪的测距原理是：由激光器对被测目标发射一个光脉冲，然后接收目标反射回来的光脉冲，通过测量光脉冲往返所经过的时间来算出目标的距离光
8在空去中传播的速度c=3.0*10m/s。
设目标的距离为L。
光脉冲往返所走过的距离即为2L，若光脉冲往返所经过的时间为t，则t=2L/c.测距仪即按该式算出所测的距离
第六章
1、光外差检测的特性：光外差转换增益高、良好的滤波性能、信噪比损失小、最小可检测功率、灵敏度咼、具有良好的频率特性
2、稳频原理：发射波长增加，光通量亦增，输出电压增大，压电陶瓷使腔长缩短，发射频率
提高，波长减短；反之，则波长加长
3、在强光信号下，外差检测并没有多少好处，而在微弱光信号下，外差检测
78现出十分高的转换增益，转换增益可达10—10倍。
所以说，光外差检测具
天然的检测微弱信号的能力。
第七章
1、光纤传感器是通过被测量对光纤内传输光进行调制，是传输光的强度（振幅）、相位、频率或偏振等特性发生变化，再通过对被调制过的光信号进行检测, 从而得出相应被测量的传感器。
2、调制原理：普克尔效应（电光）：当压电晶体受光照射并在其正交的方向上加以高电压，晶体将呈现双折射现象
法拉第磁光效应（磁光）:平面偏振光通过带磁性的物体时，其偏振光面将发生偏转，这种现象称为法拉第磁光效应
光弹效应（力）: 某些非晶体在受到外力作用时会产生双折射现象，称这种应力双折射现象为光弹效应。