第二学期光电子技术期末考试卷样本.doc

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- 第二学期 《光电子技术》期末考试卷
专业班级 物理系1班 学号 11 0805 姓名 章波
一. ( 10分) 试解释光电探测器的时间常数和频率响应特性。

答: 在阶跃输入光功率的条件下, 光电探测器输出电流为:

is(t)上升到稳态值 的[1-1/e]倍时的时间称为探测器的时间常数。
探测器的响应度随入射光调制频率的变化特性称为探测器的频率响应。多数探测器的响应度与调制频率的关系为:
R0为零频的响应度

二. ( 20分) 画出掺钕钇铝石榴石激光器激光能级图, 主要有几个吸收带和荧光线, 各荧光线性能如何?
答: 基质材料是无色透明的钇铝石榴石晶体( YAG)
分子式: Yb3Al5O12
由 Al2O3, Yb2O3, Nd2O3熔化结晶而成, 掺入Nd3+密度为1.38×1020㎝-3,浓度为1-1.2%. YAG温度特性好, 具有良好的热学特性。

Nd3+:YAG的激光能级:
主要有两个吸收带: 4I9/2→4F7/2+4S3/2, 对应中心波长0.75μm ;
4I9/2→4F5/2+4H9/2 对应波长: 0.81μm
主要有三条荧光线: 4F3/2→4I9/2 0.914μm;
4F3/2→4I11/2 1.06μm ;
4F3/2→4I13/2 1.35μm ;
其中1.06μm最强。热平衡时 N2/N1～e-10。
4F3/2→4I9/2 属三能级系统, 阈值高, 只有在低温下才能实现激光振荡。
4F3/2→4I11/2 和4F3/2→4I13/2 属四能级系统, 阈值低, 容易起振;
1.06μm的荧光强度是1.35μm的4倍, 不采取选频措施1.35将被抑制。
1.06μm的下能级4I11/2的寿命只有30ns

掺钕钇铝石榴石激光器激光能级图如下:

三．( 20分) 什么是光生伏特效应, 试述光电池的主要性能, 并设计一种应用。
答: 光生伏特效应是光照使半导体中产生光生电子-空穴对, 并在空间分开而产生电位差的现象。即将光能转化成电能。
光电池的主要性能:
1. 光照特性

开路电压即为光电动势, 与光照度成对数关系;
短路电流与照度成线性关系, 用于光电测量。
2. 伏安特性: 表示输出电流和电压随负载电阻变化的曲线。一般硅光电池工作在第四象限。

负载电阻越小, 光照线性越好。
3. 光谱特性: 短路电流随波长变化情况, 取决于所用材料与工艺。硅光电池的响应峰值接近于太阳的光谱分布峰值, 常见作太阳能的直接转换。

4.频率特性
光电池接收正弦型光照时常见频率特性曲线表示。
负载大时频率特性变差; 减小负载可减小时间常数, 提高频响;
但负载电阻的减小会使输出电压降低。

5.温度特性
开路电压具有负温度系数, 即随着温度的升高UOC值反而减小;
短路电流具有正温度系数, 即随着温度的升高ISC增大。

光电池的一种应用: 光电二极管
四. ( 20分) 试述利用迈克尔逊干涉仪实现光位相调制的原理, 并给出一个应用实例。
答:

五.( 30分) 什么是液晶显示器的响应时间? 如何测量液晶显示器的响应时间, 画出原理图, 简述其工作原理。
答: