光电技术与实验课后答案

《光电子技术》参考答案

第三章

1.一纵向运用的 KD*P电光调制器，长为 2cm，折射率 n=2.5，工作频率为 1000kHz。试求此 时光在晶体中的渡越时间及引起的相位延迟。

解：渡越时间为：

2

2 10??L nL ??2.5??????m ?1.67?10?10s

????????d 3?10 8 m / s c / n c

在本题中光在晶体中的渡越引起的相位延迟量为：

对相位的影响在千分之一级别。

????????2???10 m d

6Hz?1.67?10?10 ?1.05?10?3 ??1

3.为了降低电光调制器的半波电压,采用 4块 z切割的 KD*

P晶体连接(光路串联,电路并联)成

纵向串联式结构。试问:(1)为了使 4块晶体的电光效应逐块叠加,各晶体 x和 y轴取向应如何?(2)若

????0.628?m,n0 ?1.51,????????23.6 ?? 10? 12 m/V,计算其半波电压,并与单块晶体调制器比较之.。

63

答：

⑴用与 x轴或 y轴成 45夹角（为 45°-z切割）晶体，横向电光调制，沿 z轴方向加电场，通 光方向垂直于 z轴，形成(光路串联,电

光电技术与实验课后答案个人总结各大网站

第一章 光辐射与光

1.光电系统工作的电磁波波段，主动光电系统，被动光电系统 光电系统工作的光波段 （电磁波）

可见光：0.38μm~0.78μm .(0.4μm~0.76μm ) 红外： 0.76μm~1000μm 紫外：0.001 μm ~0.4μm

光电系统（仪器）主动光电系统和被动光电系统。 使用自然光源的组成被动光电系统； 使用人造光源的组成主动光电系统。

2、辐射度学量（辐射度单位体系 ） 用能量描述光辐射能的客观物理量

光度学量（光度单位体系） 具有标准视觉特性的人眼对光辐射能的度量，具有主观性 对于单色光： X(?)?KX(?)V(?)Vme3、维恩位移定律

光谱匹配、和选探测器结合起来考虑 ?Meb(?,T)?0 ??m?T?2897.8?m?K??m

4、已知照度，求光源的光辐射通量，或光源消耗的电功率（34页习题10）17页 公式（1.3-1）和（1.3-2）

5、求光源的光谱功率分布与色温、分布温度、相关色温的关系 第二～六章 光电探测器概述

1、光子探测器与热探测器的主要区别:

光电效应与热效应，对光谱响应有无选择性，

光电检测技术与应用课后答案

第1章

1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。

（1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用：

家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻

空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD

医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵CCD

红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检测技术应用实例简介点钞机

（1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制困难，故用于辨伪很准确。（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而对红外信号的吸收能

光电成像原理及技术 课后题答案 北理工版 白延柱 金伟其 编著

第一章

5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价方面通常从哪几方面考虑？

答：a、两者都有光学元件并且其目的都是成像。而区别是光电成像系统中多了光电装换器。

b、灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差；

分辨力的限制，没有足够的视角和对比度就难以辨认；

时间上的限制，变化过去的影像无法存留在视觉上；

空间上的限制，隔开的空间人眼将无法观察；

光谱上的限制，人眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。

6．反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？表达形式有哪些？

答：转换系数：输入物理量与输出物理量之间的依从关系。

在直视型光电成像器件用于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1，

光电灵敏度：

错误！未找到引用源。

或者：

8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些方法和描述方式？ 答，利用分辨力和光学传递函数来描述。

分辨力是以人眼作为接收器所判定的极限分辨力。通常用光电成像系统在一定距离内能够

分辨的等宽黑白条纹来表示。

光学传递函数：输出图像频谱与输入图像频谱之比的函数。对于具有线性及时间、空间不

变性成像条件的光电成像过程，完全可以用光学传递函数来定量描述其成像特性。

光电检测技术 实验指导书

电气工程学院

目 录

实验一 半导体激光器工作域值及输出功率特性的测量?????????????2

实验二 半导体激光器输出光谱特性曲线的测量????????????????9

实验三 光电探测原理及特性测试（综合性）?????????????????13

实验四* CCD输出特性及二值化处理实验???????????????????22

实验五 PSD位移传感器特性实验??????????????????????28

实验六 反射式光纤位移传感器原理及定标实验????????????????32

实验七 光电报警系统设计（设计性）????????????????????38

1

实验一 半导体激光器工作域值及输出功率特性的测量

一、实验目的

测试半导体激光器工作域值，测量输出功率－电流（P-I）特性曲线和输出功率的稳定性，从而对半导体激光器工作特性有个基本了解。

二、实验内容

1、测试YSLD3125型半导体激光器工作域值。

2、测试YSLD3125型半导体激光器输出功率与电流（P-I）特性曲线。

3、测试YSLD3125型半导体激光器注入电流为30mA时输出功

闽南理工学院 光电技术实验

光电技术与器件

课程实验指导书

闽南理工学院

光电与机电工程系

编著： 郝玉良 王丽君

2011-9-11

0

闽南理工学院 光电技术实验

目 录

第一次实验：

实验一 光敏二极管特性测量实验??????????????????? 1实验二 光敏三极管特性及参数测量实验??????????????? 2第二次实验：

实验三 光敏电阻特性及参数测量实验????????????????? 3实验四 光敏电阻暗光街灯实验???????????????????? 4第三次实验：

实验五 光电耦合器性能测试实验??????????????????? 5实验六 光电耦合器控制开关实验??????????????????? 6第四次实验：

实验七 PSD特性参数测量实验???????????????????? 7实验八 PSD微振动检测实验??????????????

第一章

5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点？在光电成像系统性能评价方面通常从哪几方面考虑？

答：a、两者都有光学元件并且其目的都是成像。而区别是光电成像系统中多了光电装换器。

b、灵敏度的限制，夜间无照明时人的视觉能力很差；

分辨力的限制，没有足够的视角和对比度就难以辨认； 时间上的限制，变化过去的影像无法存留在视觉上； 空间上的限制，隔开的空间人眼将无法观察；

光谱上的限制，人眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。

6．反映光电成像系统光电转换能力的参数有哪些？表达形式有哪些？

答：转换系数：输入物理量与输出物理量之间的依从关系。

在直视型光电成像器件用于增强可见光图像时，被定义为电镀增益G1，

光电灵敏度： 错误！未找到引用源。

或者：

8.怎样评价光电成像系统的光学性能？有哪些方法和描述方式？

答，利用分辨力和光学传递函数来描述。

分辨力是以人眼作为接收器所判定的极限分辨力。通常用光电成像系统在一定距离内能够分辨的等宽黑白条纹来表示。

光学传递函数：输出图像频谱与输入图像频谱之比的函数。对于具有线性及时间、空间不

变性成像条件的光电成像过程，完全

第一章

1. 设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

d?ed?， 解：因为

RcdSd??2??sin?d?d??2??1?cos??0r 且 ??l0??2??1??l02?Rc2?????l0?? 所以?e?Ied??2?Ie1?2?l0?Rc2???Ie?S l0 Rc 第1.1题图

2. 如图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线

与l0的夹角为?s；被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。

dIe?s ?Arcos?r Le l0 解：亮度定义:

?As ?c d?e强度定义:Ie?

d?第1.2题图

可得辐射通量：d?e?Le?Ascos?sd?

?Acos?在给定方向上立体角为：d??c2c

l0d?L?Acos?cos?c则在小面源在?Ac上辐射照度为：Ee?e?es2s

dAl0Le??Ac

3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度Le均相同，试计算该扩展源在面积为Ad的探测器表面上产生的辐

光电技术试题和答案文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

三、名词解释：

1、传感器：

传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

2、重复性：用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95%概率水平两个独立测试结果的最大差值

3、线性度：测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。

2、正压电效应

答：压电效应：某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变形，并且在其表面上会产生电荷，若将外力去掉，它们又重新回到不带电的状态。具有压电效应材料有石英晶体、人工制造的压电陶瓷、锆钛酸铅等。

逆压电效应：

是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象

四、简答题

1、解释什么是传感器传感器的基本组成包括哪两大部分这两大部分各自起什么作用

答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器

中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于

一 填空题20分，每空1分

1波长在__________-的是红外辐射。通常分为_______、_______和远红外三部分

2辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足公式_________________,式中Ie0是面元

??也称为朗伯体。?dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为 2__________,2??E?P?J3光辐射普遍形式的波动方程????E???2?中，方程右边两02?t?t?t项分别由________与________引起。

4 KDP晶体沿z轴加电场时，由________变成了双轴晶体，折射率椭球的主轴绕________轴旋转了45度角，此转角与外加电场的大小______，其折射率变化与电场成_______。

5 KDP晶体横向运用条件下，光波通过晶体后的相位差包括两项：其中一项与外加电场无关，是由晶体本身__________引起的；另一项为电光效应_________。

6考虑到声束的宽度，当光波传播方向上声束的宽度L满足条件___________,会产生多级衍射，否则从多级衍射过渡到单级衍射。

7要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上去的问题，这种将信息加载于激光的过程称为调制，光