3：已知某Si光电二极管的灵敏度为0.5μA/μW，结间电导G=0.01μs（微西），转折电压U0=10V,入射光功率从p\μW变到P‘=25μW，偏压Ub=50V。求最大输出功率时的最佳负载RL、输出电流ΔL、输出电压ΔU和输出功率PL。

5：光电倍增管偏置电路如图4-22所示。光电倍增管的阴极积分灵敏度SK=30μA/lm，阳极积分灵敏度SA=10A/lm，阳极暗电流Id=4μA，输入电路是电阻R=105Ω和电容C0=0.1μF的并联，阴极面积为80mm2，要求信号电流IL=10-4A，计算阳极噪声电流，负载电阻上的噪声电压和信噪比。

第五章

1：直接检测系统的基本原理是什么？为什么说直接检测又称为包络检测？

所谓光电直接检测是将待测光信号直接入射到光检测器

光敏面上，光检测器响应于光辐射强度（幅度）而输出相应的电流或电压信号。 光检测器输出的电流为：

式中：第一项为直流项。若光检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。

2：对直接检测系统来说，如何提高输入信噪比？ 答：对于光电检测系统来说，其噪声主要有三类：（1）光子噪声包括：A.信号辐射产生的噪声；B.背景辐射产生的噪声。（2）探测器噪声包括：热噪声；散粒噪声；产生—复合噪声；1/f噪声；温度噪声。 （3）信号放大及处理电路噪声 在实际的光电探测器中，由于光电转换机理不同，各种噪声的作用大小亦各不相同。若综合上述各种噪声源，其功率谱分布可用下图表示。由图可见：在频率很低时，1/f噪声起主导作用；当频率达到中间范围频率时，产生——复合噪声比较显著；当频率较高，甚至于截至频率时，只有白噪声占主导地位，其它噪声影响很小。很明显，探测器应当工作在1/f噪声小、产生-复合噪声为主要噪声的频段上。 因此，对于直接探测系统，提高输入信噪比的措施有：（1）利用信号调制及选频技术可抑制噪声的引入 白噪声的大小与电路的频带宽度成正比，因此放大器应采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁相放大器。 （2）将器件制冷，减小热发射，降低产生-复合噪声。 采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。（3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N）最大

3：什么是直接检测系统的量子极限？说明其物理意义。

答：当入射信号光波所引起的散粒噪声为主要噪声，

其他噪声可忽略时，此时信噪比为：

该式为直接检测理论上的极限信噪比。也称为直接检测系统的量子极限。量子极限检测为检测的理想状态。

4：试根据信噪比分析具有内增益光电检测器的直接

测量系统为什么存在一个最佳倍增系数。（参考） 答：当光检测器存在内增益（如：光电倍增管）时

当 很大时，热噪声可忽略。若光电倍增管加致冷、屏蔽等措施以减小暗电流和背景噪声，则可达到散粒噪声极限。在直接检测中，光电倍增管、雪崩管的检测能力高于光电导器件，