采用有内增益的检测器是直接检测系统可能趋近检测极限的唯一途径。 5：对于点检测光电系统，怎样提高系统的作用距离？

第六章

1：试从工作原理和系统性能两个方面比较直接检测系统和光外差检测系统的特点。

答:工作原理上： ①直接探测系统是将携带有待测量的光信号直接入射到探测器光敏面上，光探测器响应的是光辐射强度而输出相应的电流和电压； ②光外差检测是利用两束频率不同的相干光在满足波前匹配条件下，在光电探测器上进行光学混频，探测器输出的信号是两光波频差的拍频信号，该信号包含有调制信号的振幅、频率和相位特征。

系统性能上： ①直接探测系统检测方法简单，易于实现，可靠性高，但是不能改善输入信噪比，不适宜检测微弱信号； ②光外差检测系统复杂，对光外差两输入信号有严格的空间条件和频率条件，但检测距离远，检测精度高，灵敏度高，是天然检测微弱信号的方法。 2: 有一光子探测器运用于相干探测。假设入射到光混频器上的本振光功率PL=10mW，光混频器的量子效率η=0.5，入射的信号光波长λ=1μm，负载电阻RL=50Ω，试求该光外差探测系统的转换增益PIF/PS=?

3: 试述实现外差检测必须满足的条件。

答： 1）要求参于混频的信号光和本振光应是理想相干的单频单模光，要有稳定的振荡频率和相位。 2）在光混频器上信号光与本振光要求偏振方向一致。 3）信号光与本振光要求空间波前匹配，即要求空间调准（准直、共轴），波面吻合垂直入射于光混频表面。二光束入射角偏斜θ应满足关系θ＜λ0/L, 其中λ0是本振光波长，L是光电探测器光敏面尺寸。 4: 求光零差相干检测在输出负载Rl端的峰值信号功率

5试述激光干涉测长的基本原理。

答：如图所示是双纵模双频激光干涉仪的原理示意图。

6:如何实现干涉信号的方向判别与计数。

由于测量反射镜在测量过程中可能需要进行正、反两个方向的移动，或在测量过程中由于各种干扰因素的影响，可能使测量镜在正向移动过程中产生一些偶然的反射移动。 （正、反方向移动均使干涉信号产生明、暗的变化） 若测量系统中没有判向能力，则由光电检测器接收信号后，由计数器所显示的计数值是测量镜正反移动的总和，而不是真正的被测长度。

测量系统的电路中必须设计有方向判别部分，把计数脉冲分为加、减两种脉冲。 当测量镜正向移动时所产生的脉冲为加脉冲，则测量镜反向移动时所产生的脉冲为减脉冲。这两种脉冲送入可逆计数器进行可逆计数，即可得出测量镜的真正位移量。 7：试述多普勒测速原理。

当光（激光）照射运动物体或流体时，其反射光或散射光将产生多普勒频移，用它（即反射光或散射光）与本振光进行混频可测得物体或流体的速度。

第七章：

1：用射线理论简述光纤的导波工作原理。

NA定义为光纤的“数值孔径”，为衡量光纤集光性能的主要参数。 在光纤端面，只有入射角小于的光才能在光纤中传输。 2：试述传光型和功能型光纤传感器的基本含义。

功能型传感器（即FF型光纤传感器、传感型光纤传感器。）：是利用光纤本身的特性，把光纤作为敏感元件，即光纤与被测对象相互作用，使得光纤结构参数发生变化，使其传光特性发生相关变化。

非功能型传感器（即NF型光纤传感器、传光型光纤传感器）：是利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为光的传输介质。

3：什么是单模光纤？成为单模光纤的基本条件是什么？

单模光纤只能传输一种模式，纤芯直径仅几个微米，接近波长。单模光纤的有点是没有模式散射，可利用波导色散抵消材料色散，以得到零色散。同时，信息容量极大，可进行理论预测，可利用光的相位等。但缺点是，芯径很小，因而使用不变。 4：举例说明光纤中光波的各种调制技术。

光调制分为：强度调制、相位调制、偏振调制、 频率调制和光谱调制等。 5：分光式光纤传感器有哪些特点？

分布式光纤传感器：是将传感光纤沿场排布，并采用独特的检测技术，对沿光纤传输路径上场的空间分布和随时间变化的信息进行测量或监控。

分布式光纤传感器能同时测量空间多个点的环境参数，甚至能测量空间连续分布的环境