余弦辐射体:辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足dIe=dIeocosθ的辐射体称为余弦辐射体。
2.发光强度的单位是什么？如何定义的？答：发光强度的单位是坎德拉（cd）；定义：一个光源发出的频率为540*1012Hz的单色辐射，若在一给定方向上的辐射强度为1/683 W/sr，则该光源在该方向上的发光强度为1cd。
3.色温：色温度是指在规定两波长处具有热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
4.大气湍流效应对光传播的影响有哪些？答：影响有使光传播出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（也称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象。
5.半波电压：在式中，当光波的两个垂直分量Ex'、Ey'的光程差为半个波长时所需要加的电压，称为半波电压。
6.光的布拉格衍射效应：当入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质内各级衍射光会相互干涉，各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级衍射光，即产生布拉格衍射。
7.自然旋光效应和法拉第旋光效应：（1）平面偏振光在某些各向异性介质中沿光轴传播时，其振动方向会随传播距离增大，而连续旋转的现象。（2）磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象。（区别）法拉第旋光方向与磁场H有关，是一种非可逆过程；而自然旋光现象中，不存在旋光方向随光传播方向反转的现象。
8.如何抑制后向散射？答：1、适当地选择滤光片和检偏器，以分辨无规则偏振的后向
散射和有规则偏振的目标反射；2、尽可能地分开发射光源和接收器；3、采用距离选通技术。
9.声光扫描器的容量-速度积：为声光扫描器的容量-速度积，它表征单位时间内光束可以指向的可分辨位置的数目。
10.光子效应与光热效应：（1）单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应；（2）探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，起起探测元件温度上升，温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。（区别）光子效应中光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小，对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，响应速度一般比较快；而光热效应与单光子能量大小没有直接的关系，对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢且易受环境温度变化影响。
11.光电探测器的性能参数有哪些？任选两个参数进行说明。
答：性能参数有：积分灵敏度R、光谱灵敏度Rλ、频率灵敏度Rf、量子效率η、通量阈Pth和噪声等效功率NEP、归一化探测度D*、光敏面积、探测器电阻、电容等。（1）光谱灵敏度Rλ：反光功率P换成波长可变的光功率谱密度Pλ，由于光电探测器的光谱选择性，在其他条件不变情况下，光电流是光波长函数，记为iλ，于是光谱灵敏度定义为Rλ=diλ/dPλ。量子效率：η=(hv/e)R，量子效率正比于灵敏度而反比于波长。
12.噪声的产生原因有哪些？分为哪几类？答：（1）信号在传输和处理过程中受到一些无用信号的干扰（2）人为噪声、自然干扰、物理系统内部起伏干扰
13.什么是散粒噪声？什么是低频噪声？答：（1）光电探测器的光电转换过程是一个光电子计数的随机过程，而是这一随机过程的统计平均结果，由于随机起伏单元是电子电荷量e，故称散粒噪声；（2）主要出现在大约1KHz以下的低频频域，而且与光辐射的调制频率f成反比，称为低频率噪声。
14.短路电流与开路电压：
光电池两个非常重要的性能参数，短路电流和开路电压分别对应于RL=0和RL=∞时的无功率输出。如图，短路电流：开路电压：
15.如何选择光电池的最佳最佳负载电阻？答：过开路电压UOC及短路电流iSC做伏安特性曲线的切线，两切线相交于Q点，连接OQ与伏安特性曲线的相交点m点，则Rm=1/tanQm.。
16.振幅调制的谱线特征是什么？答：振幅波的频谱公式E(t)=Accos(wct+φc)+ma/2Accos[(wc+wm)t+φc]+ma/2Accos[(wc-wm)t+φc]，调幅波的频谱由三个频率成分组成，第一项是载频分量，第二、三项是因调制产生的新分量，称为边频分量。
18.脉冲编码调制的三个过程是什么？简单说明。答：（1）抽样：把连续信号波分割成不连续的脉冲波，用一定的脉冲列来表示，且脉冲列的幅度与信号波的幅度相对应。（2）量化：把抽样后的脉幅调制波进行分级取\"整\"处理，用胡限个数的代表值取代抽样值大小，通过抽样再通过量化过程变成数字信号；（3）编码：把量化后的数字信号变换成相应的二进制码的过程。
19.什么是集总参量调制器？答：光波在任一时刻不会受到不同强度或反向的调制电场
的作用，在这种情况下，装有电极的调制晶体可以等效为一个电容，即可以看成是电路中的一个集总元件，通常称集总参量调制器。
20.声光调制中，为什么要考虑声束与光束的匹配问题？答：由于入射光束具有一定宽度，并且声波在介质中是以有限速度传播的，声波穿过光束需要一定的渡越时间。为了充分利用声能和光能，认为声光调制器比较合理的情况是工作于声束和光束的发散角比a≈1（a=△θi/△φi）
21.常见的直接调制有LD与LED调制，请对两种调制进行分析。答：半导体激光器（LD）有一个阈值电流It，当驱动电流密度小于It时，激光器基本上不发光或只发出微弱的荧光；当驱动电流大于It时，开始发射激光，若把调制信号加到激光器上，就可以直接改变激光器输出光信号强度，为了获得线性调制，使工作点处于输出特性曲线的输出部分，需要加调制信号的同时加适当的偏置电流，使输出光信号不失真，当激光频率很高时，调制电路要用高通滤波电路来实现，此时会产生畸变，为了不产生调制畸变，要求输出功率要与阈值以上的电流呈良好的线性关系，为了尽量不出现驰豫振荡，应采用条宽较窄的激光器结构；半导体发光二极管（LED）由于不是阈值器件，它的输出功率不像LD会随注入电流的变化而突变，LED的P-I特性曲线的线性比较好，在数字光纤通信系统中，因为它不能获得很高的调制速率而受到限制。
22.光束扫描技术有哪些？请选择任意一种扫描技术进行说明。答：（1）机械扫描、电光扫描、声光扫描。（2）机械扫描技术是利用反射镜或棱镜等光学元件的旋转或振动实现光束扫描，机械扫描方法虽然原始扫描速度慢，但其扫描角度大而受温度影响小，光的损耗小，而且适用于各种光波长的扫描。
23.什么是光子牵引效应？答：半导体在强光照射下，入射光子与自由载流子之间产生
动量传递，从而产生光子牵引电压的现象。
24.什么是俄歇效应？答：俄歇效应是原子发射的一个电子导致另一个或多个电子（俄歇电子）被发射出来而非辐射X射线，使原子、分子成为高阶离子的物理现象，是伴随一个电子能量降低的同时，另一个（或多个）电子能量增高的跃迁过程。
25.什么是热释电效应？答：当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。
27.光电探测器的噪声有哪些？光电二极管、光电倍增管以及雪崩光电二极管若采用直接探测方式，则他们的噪声特性如何？最小探测功率的数量级如何？理想光电探测器件的噪声等效功率在什么数量级？
答：（1）散粒噪声、电阻热噪声、1/f噪声。（2）光电二极管中热噪声起主要作用，光电倍增管中散粒噪声起主要作用，雪崩光电二极管中散粒噪声和热噪声相当；（3）最小探测功率数量级分布为：0.92*10-11W、0.28*10-11W、1.3*10-13W；（4）理想等效功率为7.5*10-22W，所以数量级为10-22。
28.为什么光敏电阻的响应频率较低？实际使用中，如何改善光敏电阻的时间相应特性？答：（1）峰值响应波长的光能把电子直接由价带激发到导带，实际光电半导体中，杂质和晶格缺陷所形成的能级与导带间的禁带宽度比价带与导带间的主禁带要窄得多，因此波长比峰值波长更长的光将把这些杂质能级中的电子激发到导带中去，从而使光敏电阻的光谱响应向长波方向有所扩展。另外，由于光敏电阻对波长短的光的吸收系数大，使得表面层附近形成很高的载流子浓度。自由载流子在表面层附近复合的速度也快，从而使光敏电阻对波长短于峰值响应波长的光的响应灵敏度降低；（2）光敏电阻的响应时间与入射光的照
度、所加电压、负载电阻及照度变化前电阻所经历的时间等因素有关。尽量提高使用照明度，降低所加电压，施加适当偏置光照使光敏电阻不是从完全暗状态开始受光照，都可以使光敏电阻的时间响应特性得到一定改善。
29.常见的光电池有哪些？请任选两个进行说明。答：（1）硒光电池、氧化亚铜光电池、硫化镉光电池、锗光电池、砷化镓光电池、硅光电池。（2）砷化镓光电池：属于III-V族化合物半导体材料，其能隙与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温。与硅太阳电池相比，砷化镓光电池具有较好的性能；硅光电池：其价格便宜，光电转换效率高，光谱响应宽，寿命长，稳定性好，频率特性好且能耐高能辐射等特点，其最重要的两个重要参数是短路电流和开路电压。
30.什么是光电二极管？光电二极管有哪些种类？影响硅光电二极管频率响应特性的因素有哪些？哪个（些）因素是影响频率特性的主要因素？答：（1）以光导模式工作的结型光伏型探测器称为光电二极管；（2）种类：Si光电二极管，PIN光电二极管，雪崩光电二极管，肖特基势垒二极管，HgCaTe光伏二极管，光子牵引探测器以及光电三极管等；（3）因素：光生载流子在耗尽层附近的扩散时间、光生载流子在耗尽层内的漂移时间、与负载电阻RL并联的结电容Ci所决定的电路时间常数；（4）载流子扩散时间和电路时间常数大约同数量级是决定光电二极管响应速度的主要因素。
31.什么是热敏电阻？热释电材料有哪些？简单说明不同材料的特性。答：（1）由Mn、Ni、Co、Cu氧化物或Ce、Si、InSb等半导体材料做成的电阻器，其阻值随温度而变化，称为热敏电阻；（2）热释电材料及特性：硫酸三咁肽（TGS）：D*值较高，居里温度低，承受强光的能力差，它是一种水溶性晶体，物理化学性能不太理想且有自发退极化倾向；铌酸锶钡（SBN）：在大气中性能稳定，热电系数大，响应速度快；钽酸锂（LT）、钛酸铅陶瓷（PT）：居里温度高，响应动态范围大，阈值高，不易烧坏。
32.为什么说光电探测器是平方律探测器？为什么说直接探测方式也叫包络探测？为什么说光频外差探测是全息探测？为什么直接探测不适合小信号探测？答：（1）光电流正比于光电场振幅的平方：、电输出功率正比于入射光功率的平方：Pe=is2RL=a2RLPs2。所以说光电探测器是平方律探测器；（2）因为光电实际上对应于光功率的包络变化，即is（t）=1/2aES2+aES2KV(t)；（3）
2.2 何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？
是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。
2.5 何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？
电光晶体加入外电场后，当光波的两个垂直分量的光程差为半个波长（相应的相位差为?）时所需要加的电压，称为半波电压。
2.15 光波水下传输有那些特殊问题？
主要是设法克服这种后向散射的影响。措施如下：
⑴适当地选择滤光片和检偏器，以分辨无规则偏振的后向散射和有规则偏振的目标反射。
⑵尽可能的分开发射光源和接收器。
⑶采用距离选通技术。当光源发射的光脉冲朝向目标传播时，接收器的快门关闭，这时朝向接收器的连续后向散射光便无法进入接收器。当水下目标反射的光脉冲信号返回到接收器时，接收器的快门突然打开并记录接收到的目标信息。这样就能有效的克服水下后向散射的影响。
4.1 比较光子探测器和光热探测器在作用机理、性能及应用特点等方面的差异。
答：光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小。因为，光子能量是h，h是普朗克常数, 是光波频率，所以，光子效应就对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。
光热效应和光子效应完全不同。探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温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。所以，光热效应与单光子能量h的大小没有直接关系。原则上，光热效应对光波频率没有选择性。只是在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。值得注意的是，以后将要介绍一种所谓热释电效应是响应于材料的温度变化率，比其他光热效应的响应速度要快得多，并已获得日益广泛的应用。
4.2 总结选用光电探测器的一般原则。
答：用于测光的光源光谱特性必须与光电探测器的光谱响应特性匹配；考虑时间响应特性；考虑光电探测器的线性特性等。
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