西南科技大学2012-2013-2学期
《光电子技术》本科期末考试试卷（A卷）
一、单选题（全是A）
1、光电子技术主要研究（）A. 光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术B. 光信息转换成电信息的一门技术C. 光电子材料制备的一门技术 D. 介绍光电器件的原理、结构和性能参数的一门科学
2、对人眼和感光仪器起作用的主要物理量是（A. 电场强度 B. 磁场强度 C. 光波矢
D. 光子频率和振幅
3、光波在大气中传播时，气体分子及气溶胶的（）会引起光束能量的衰减。
A. 吸收和散射 B.折射和反射 C. 湍流和闪烁 D.弯曲和漂移
4、将2012年诺贝尔物理学奖授予法国科学家沙吉·哈罗彻（Serge Haroche）与美国科学家大卫·温兰德（David J. Wineland）。
大卫·维因兰德是利用光或光子来捕捉、控制以及测量带电原子或者离子，而沙吉·哈罗彻通过发射原子穿过阱，控制并测量捕获的（）A.光子或粒子 B.电流 C.载流子
D.电压
5、光纤是一种能够传输光频电磁波的介质波导，其结构上由（）组成。
A.纤芯、包层和护套 B.单模和多模 C. 塑料、晶体和硅 D.阶跃和梯度光纤
6、直接调制是把要传递的信息转变为（）信号注入半导体光源，从而获得调制光信号。
A.电流 B.电压 C. 光脉冲 D.正弦波
7、一个PN结光伏探测器就等效为（）的并联。
A.一个普通二极管和一个恒流源（光电流源） B.一个普通二极管和一个恒压源
C. 一个普通电阻和一个恒流源（光电流源）
D. 一个普通电阻和一个恒压源
8、光电成像转换过程需要研究（）。
A. 能量、成像、噪声和传递
B. 产生、存储、转移和检测
C. 调制、探测、成像和显示
D.共轭、放大、分辨和聚焦
9、微光光电成像系统的工作条件就是环境照度低于（）lx。
A. 0.1
B. 0.01
C. 0.001
D. 0.0001
10、PDP单元虽是脉冲放电，但在一个周期内它发光（）次，维持电压脉冲宽度通常5~10μs，幅度90V~100V，工作频率范围30KHz~50KHz，因此光脉冲重复频率在数万次以上，人眼不会感到闪烁。
A. 2
B.3
C. 4
D. 5
二、判断题，全是“√”、11、光电子技术是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴综合性的交叉学科。
（）
12、光照度的物理单位是勒克斯（lx）。
（）
13、超声场作用在声光晶体中就像一个光学的“相位光栅”，该光栅间距是等于声波波长。
（）
14、当光波通过磁性物质时，其传播特性发生变化，这种现象称为磁光效应。
（）
15、在电光调制器中作为线性调制的判据是外加调制信号电压的相位差不能大于1rad。
（）
16、电光数字式扫描是由电光晶体和双折射晶体组合而成。
（）
17、光电二极管的受光面一般都涂有SiO2防反射膜，并含有少量的钠、钾、氢等正离子，这些正离子在SiO2中是不能移动的，但它们的静电感应却可以使P-Si表面产生一个感应电子层。
（）
18、为了探测远距离的微弱目标，红外光学系统的孔径一般比较大，一般使用各类扫描器，如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。
（）
19、MRTD是景物空间频率的函数，是表征系统受信噪比限制的温度分辨率的量度。
（）
20、向列型液晶由长径比很大的棒状分子组成，并保持与轴向平行排列，是显示器主用材料。
（）
三、填空题（每题1分，共10分）
21、红外辐射的波长范围在770e-6 nm。
22、辐射出射度是用来反映物体辐射能力的物理量。
23、大气衰减系数主要与分子吸收和散射、大气气溶胶吸收和散射等系数有关。
24、在KDP晶体中，沿着z轴向施加电场，会出现单轴、晶体变成了双轴体。
25、光束的频率调制和相位调制统称为角度调制。
26、在声光调制器中最大的调制带宽近似等于声频率的一半。
27、光热效应是指度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
28、光电探测器的噪声主要有散粒、热和低频噪声。
29、电荷耦合器必须工作在瞬态、深度耗尽状态，才能存储电荷。
30、第二代液晶显示器件是扭曲向列液晶显示器件
四、简答题（每题10分，共30分）
31、简述光子的基本特性。
答：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性和波动属性（频率、波矢、偏振）之间的关系满足：E=vh=ћw；m=E/ c2=hν /c2，光子具有运动质量，但静止质量为零；P=h k；光子有两种可能的独立偏振态，对
应于光波场的两个独立偏振方向；光子有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
32、利用纵向电光效应和横向电光效应均可实现电光强度调制，纵向电光调制和横向电光调制各有什么
优缺点？答：纵向电光调制器具有结构简单、工作稳定、无自然双折射的影响等优点。
其缺点是半波电压太高，特别是在调制频率较高时，功率损耗比较大。
（3分）横向效应运用时，存在自然双折射产生的固有相位延迟，它们和外加电场无关。
在没有外加电场时，入射光的两个偏振分量通过晶体后其偏振面已转过了一个角度，这对光调制器等应用不利，应设法消除。
（3分）横向效应运用时，总的相位延迟不仅与所加电压成正比，且与晶体的长宽比(L/d)有关。
而纵向应用时相位差只和 V=Ez*L有关。
因此，增大L或减小 d就可大大降低半波电压，但必须采用两块晶体，结构复杂，而且其尺寸加工要求高，对环境温度敏感。
（4分）
33、试比较TN－LCD和STN－LCD的特点。
答： TN－LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子
的扭曲角为90，它的电光特性曲线不够陡峻，由于交叉效应，在采用无源矩阵驱动时，限制了其多路驱动能力。
（2分）STN－LCD的扭曲角在180到240范围内，曲线陡度的提高允许器件工作在较多的扫描行数下，利用了超扭曲和双折射两个效应，是基于光学干涉的显示器件。
（2分）STN-LCD所用的液晶材料是在特定的TN材料中添加少量本征性液晶以增加它的扭曲程度，盒厚较薄，一般5-7μm。
（2分）STN-LCD工艺流程和TN-LCD类似，但由于STN-LCD是基于光干涉效应的显示器件，对盒厚的不均匀性要求＜0.05μ m(TN-LCD只要求＜0.5μ m)，否则就会出底色不均匀，预倾角要求达到3到8度，电极精细，器件尺寸较大，因此其规模生产难度较TN-LCD大许多。
（4分）
五、综合计算题（共20分）
34、设某目标可视为灰体，平均发射率ε为0.85，温度为320K，其直径为5 m，探测器与目标的距离为500m，
已知辐射经过该距离的大气透射比为0.98，斯蒂芬－玻尔兹曼常量为σ=5.67×10-12（W.cm-2.K-4）。
求：
①目标的辐射出度。
（5 分）M=εσT4
②探测器上的辐射照度。
（5 分）
Mπ
=
L
③如果在目标与探测器之间加一口径为10cm、焦距为15cm、透过率为0.95的透镜，使目标通过透镜成像在探测器上，重新计算探测器上的辐射照度（设探测器的光敏面直径为2mm）。
（10 分）。