光电检测试题题库 新

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1、<<光电信息技术>>课程试卷学号姓名得分任课教师1、简述4种常用光电转换器件的名称、原理、主要特性及实用输出电路。（20分）2、利用晶体的电光效应，设计一电压测量系统，要求：1、叙述检测原理，给出输出量与被测电压的关系式；2、给出系统示意图。（15分）3、试图示并叙述扭曲向列型液晶显示器的工作原理。（10分）4、右图为光敏电阻的驱动电路，若光敏电阻的最大耗散功率为Pmax,则如何选择电源电压E，以保证在任何光照条件下，光敏电阻上的功率都不会超过Pmax？（15分）5、试设计一个霓虹灯自动控制电路，要求：1)天黑霓虹灯自动开启，天亮则自动关闭。2)画出原理框图，叙述控制原理

2、。3)设计全部控制电路。4)晚上暴雨闪电时，霓虹灯不能出现闪耀现象，叙述采取的措施。（40分）<<光电信息技术>>课程试卷1参考答案及评分标准1、光敏电阻：光照射半导体材料后，价电子吸收光子而跃迁到导带，并形成空穴，从而使自由电荷增多，电阻下降。器件结构简单，价格便宜，光照特性为非线性，频率响应特性差。光电池：PN结受光照射时产生电子和空穴，由扩散运动形成内建电场，电子和空穴在内建电场的作用下，产生漂移运动，对外形成电压。输出随负载变大而呈非线性，做电源用时多个光电池串联使用，做测量用时采用性输出电路。光敏二极管：原理同光电池，但在PN结上加反向电压。线性好，频响高。光敏

3、三极管：可等效为光敏二极管加三极管放大光电流。灵敏度高，稳定性较差。热释电：光照时温度发生变化而产生电势，输出电流与温度变化速率成正比，与温度无关。2、有多种检测方法，下面为利用克尔效应的检测方法。克尔效应指的是某些各向同性的介质在电场作用下变成各向异性，光束通过将会产生双折射现象。利用克尔效应实现光调制的装置如图所示。它由单色光源1、透镜2、起偏振器3、克尔电容器4及检偏器5所组成。克尔电容器为充入某种液体（例如硝基苯C6H5NO2）的玻璃盒。当两平行板之间加上电压，在强电场下液体表现出双折射晶体的性质，光轴的方向与电场的方向相对应。当偏振光沿着与电场垂直的方向通过液体

4、时，分解为两束偏振光。一束的光矢量沿着电场方向，另一光束的光矢量与电场垂直。实验表明两束偏振光的折射率之差ne-n0与电场强度E的平方成正比，两束光产生的光程差为式中λ为光束的波长；L为电场作用下光在液体中经过的长度；K为液体的克尔系数。`显然通过该装置的光强为若两极板间距离为d，所加电压为U，则电场强度，代入上述可得：3、在透明电极基板间充入10μm左右厚的的向列液晶，构成三明治结构，使液晶分子的长轴在基板间发生90°连续的扭曲，制成扭曲向列(TN)排列的液晶盒。该液晶盒扭曲的螺距与可见光波长相比要大得多，因此，垂直于电极基板入射的直线偏光的偏光方向，在通过液晶盒的过程

5、中，将随液晶分子的扭曲发生90°旋光。因此，这种TN排列液晶盒具有使平行偏振片间的光遮断，而使垂直偏振片间的光透过的功能。其次，当对这种排列液晶盒施加电压时，从某一阈值电压Vth起，液晶分子的长轴开始向电场方向倾斜。而且，当施加电压大约为2Vth时，大部分分子发生长轴与电场方向平行的再排列，90°的旋光性消失。在这种情况下，与没有施加电压的情况正好相反，使平行偏振片间的光透过，而使垂直偏振片间的光遮断。下图表示在垂直偏振片间设置TN排列液晶盒的场合，基于电气光学效应，TN型显示方式的原理。在这种情况下，不施加电压时使光透过，而施加电压时使光遮断。在平行偏振片间，这种光的透

6、过或遮断关系是可逆的。目前广泛普及的LCD的一种就是基于这种TN方式，在白的背景下可以显示黑，在黑的背景下可以显示白。入射光偏振片偏振片光透过TN排列盒入射光偏振片偏振片光遮断TN排列盒(a)未施加电压时(b)施加电压时TN型显示方式的原理4、电源电压取值E<(RLPmax)1/25、原理15分，电路15分，电路叙述10分。答案不唯一。