.一、 填空（每空1分，共20分）1. 一光電材料的電子逸出功為W，使其產生光電子發(fā)射的入射光的最低頻率min=W/h，若入射光的波長為，則發(fā)射的光電子的最大動能Emax=hc/-W。2. 與光電二極管相比，光電三極管的輸出光電流較大，線性較差，響應時間較長。3. 常用的弱光信號檢測技術包括鎖相放大、取樣積分和光子計數技術。4. 半導體對光的吸收可分為本征吸收，雜質吸收和自由載流子吸收。5. 光電測量的核心是光學變換和光電轉換。6. 按折射率不同，光纖可分為階躍型和梯度型兩種。7. 光電效應主要包括外光電效應和內光電效應。8. 常用的視頻信號的二值化處理方法包括固定閾值法、浮動閾值法和微分法。二、 簡答（每題5分，共10分）1.簡述光電檢測技術的主要特點。答：（1） 高精度從地球到月球激光測距的精度達到1米。（2） 高速度光速是最快的。（3） 非接觸式檢測不改變被測物體性質的條件下進行測量。（4） 遠距離、大量程遙控、遙測和遙感。（5） 壽命長光電檢測中通常無機械運動部分，故測量裝置壽命長，工作可靠、準確度高，對被測物無形狀和大小要求。（6） 數字化和智能化強的信息處理、運算和控制能力。2.簡述激光器的組成，及激光的特性。答：激光器一般由工作物質、泵浦源、諧振腔組成。激光的基本特性如下：（1） 強度高（2） 單色性好（3） 方向性好（4） 相干性好三、 計算（共70分）1已知CdS光敏電阻的暗電阻Rd=5M，在照度E為200lx時亮電阻R=5k，用此光敏電阻控制繼電器J，電源電動勢為10V，如圖1所示，若繼電器的線圈電阻為4 k，繼電器的吸合電流為2mA，問：（1）照度E至少為多少才能使繼電器吸合？（2）如果需要在2000lx時繼電器才能吸合，則電路需如何改進？（10分）10VCdSJ圖1解：（1）暗電導Gd= 1/Rd=0.2S照度E=200lx時，亮電導Gl=1/R=1/5103=0.2mS，故光電導靈敏度Sg=(Gl-Gd)/E=1S/lx繼電器吸合時，光敏電阻R=1103，則電導G=1/1103=1 mS故，所需照度E=（G-Gd）/Sg=1000lx（2）設需要串聯的電阻大小為Rx當照度E=2000lx時，光敏電阻的電導為G=Gd+ESg=2000.2S，即電阻R=1/2000.210-6=0.5 k則，Rx=50002有一光電二極管的電流靈敏度SI=0.4A/W，結間電導G=0.004S，轉折電壓UM=5V，輸入光通量=（8+4sint）W，其輸入電路的電源電壓Ub=40V，直流偏置電阻為Rb，負載為電阻RL，求：（1）要使負載RL功率最大，Rb和RL應為多少？ （2）負載RL的峰值電壓ULm、峰值電流ILm和有效功率PL? （15分）解：3有一光電檢測輸入電路的負載電阻RL=100K，電路通頻帶f=100KHz，試計算：（1）室溫（300K）工作時，負載電阻RL上的熱噪聲電壓UT（玻爾茲曼常數k=1.3810-23J/K）？（2）若要使熱噪聲電壓UT不超過0.2V，熱噪聲等效帶寬fe應為多少？（3）需并聯多大的電容？（4）該輸入電路的時間常數和上限截至頻率f上？（13分）解：（1） UT=(4kTRLf)1/2=1.2910-10（105105）1/2=12.9V（2）fe= UT2/(4kTRL)=(0.210-6)2/(1.610-20105)=25Hz(3)C=1/(4RLfe)=1/(410525)=0.1F(4) =RLC=0.01sf上=1/(2)=1/(6.2810-2)=15.9Hz4有一光脈沖序列的幅度m=10-3lm、持續(xù)時間tu=10-4s、重復周期Tu=510-3s，若光電檢測電路的電壓靈敏度Sv=12V/lm，試求：（1）當電路時間常數1=10-5s時，輸出電壓的形式和幅度Ulm1？（2）當電路時間常數2=10-1s時，輸出電壓的形式和幅度Ulm2？（12分）解：（1）1tu， 輸出信號不能再現輸入光信號的形狀，只能是檢測信號的平均值，為直流信號。電壓幅度Ulm2=Svmtu/Tu=240V。5一光照度計如圖2所示，已知光電池2CR21的電流靈敏度SI=10nA/lxmm2，光敏面積Ad=20mm2，放大器為理想運算放大器。若用量程為10V的電壓表作照度指示，試計算照度E分級為1000lx、100lx、10lx三檔下的反饋電阻R1，R2，R3的大??？（10分）_+2CR21ARVR2R3R1圖2解：光電流Ip通過反饋電阻Rf作負載，于是有UL =RfIp=RfSI=RfSIE對1000lx檔：有10V= R110nA/lxmm220mm21000lxR1=50K；100lx檔：有10V= （R1+ R2）10nA/lxmm220mm2100lxR1+ R2=500K，故R2=500- 50=450 K；10lx三檔下：有10V= （R1+ R2+ R3）10nA/lxmm220mm210lxR1+ R2+ R3=5M，故R2=5-0.5= 4.5M；6 有一硅光電二極管，其光敏面積Ad為9mm2，在室溫下測得輸出光電流Ip為10A。若其靈敏度SI=1A/ W，噪聲電流In為2nA，系統帶寬f=100Hz，求其噪聲等效功率NEP和比探測率D *？