Ⅲ 响应时间，指探测器将入射辐射转变为信号电压或电流的驰豫时间； Ⅳ 光敏面积，指灵敏元的几何面积。

2. 光探测器的物理效应主要有哪几类？每类有哪些典型效应？

光电探测器的物理效应可以分为三大类：光电效应、光热效应和波相互作用效应。 光电效应是入射光的光子与物质中的电子相互作用并产生载流子的效应，此处所指的是一种光子效应，也就是单个光子的性质对产生的电子直接作用的一类光电效应。根据效应发生的部位和性质，习惯上将其分为外光电效应和内光电效应。外光电效应是指发生在物质表面上的光电转换现象；内光电效应指发生在物质内部的光电转换现象。

光热效应是物体吸收光，引起温度升高的一种效应。光热效应中典型的有温差电效应和热释电效应。温差电效应指当两种不同的导体或半导体材料两端并联熔接时，在接点处可产生电动势，这种电动势的大小和方向与该接点处两种不同材料的性质和接点处温差有关，如果把这两种不同材料连接成回路，当两接头温度不同时，回路中即产生电流的现象，又称塞贝克效应。热释电效应指热点晶体的自发极化矢量随温度变化，从而使入射光可引起电容器改变的现象。

波相互作用效应是指激光与某些敏感材料相互作用过程中产生的一些参量效应，包括非线性光学效应和超导量子效应等。

3. 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。

在受到光的照射后，材料的电学性质发生了变化，（电导率改变、发射电子、产生感应电动势等）的现象称为光电效应。

某些物质在收到光照射后，由于温度变化而造材料性质发生变化的现象称为光热效应。 在光电效应中，光子的能量直接变为光电子的能量。而在光热效应中，光能量与晶格相互作用，使其振动加剧，造成温度的升高。光热效应主要是通过对辐射能量的吸收来改变材料的某些物理性质，这种改变总是与温度的变化相联系的，而材料温度的变化仅取决于光功率（或其变化速率）而与入射光的光谱成分的关系不大。所以热探测基本属于无选择性的探测。另一方面热效应具有积累的特性，与探测器件的热容量及散热的快慢都有关。这也决定了热探测的另一特点，响应时间比较长，达到毫秒数量级。

两者相比起来，光电探测方法对光波长的测量是有选择的，这由光电效应的本质所决定。因此，光电探测的一大特点是选择性好，用一种材料制作的探测器，一般都由吸收峰值波长存在。另一方面，光电材料对入射光子的响应几乎是瞬间完成（微秒以至纳秒量级），因此，光电探测器的另一特点就是响应速度快。

一般说来，光电探测方式由于其相对于热探测器的优越性（选择性高、响应快）而用途更广，但热探测器在某些领域的作用是光电探测器无法取代的。对热探测器，提高灵敏度及响应速度是努力的方向。

4. 总结选用光探测器的一般原则。

光电探测的一大特点是选择性好，另一方面，光电材料对入射光子的响应几乎是瞬间完成（微秒以至纳秒量级），因此光电探测器的另一特点就是响应速度快。

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热探测基本属于无选择性的探测，另一方面热效应具有积累的特性，与探测器件的热容量及散热的快慢都有关。

一般说来，光电探测方式由于其相对于热探测器的优越性（选择性高、响应快）而用途更广，但热探测器在某些领域的作用是光电探测器无法取代的。 5. 比较直接探测和外差探测技术的应用特点。

直接探测法能检测光强及光强的变化，是非相干辐射的惟一探测方法，而对相干辐射进行直接探测具有简单、方便、室温运转等优点，但它不能反映光载波频率及相位的变化，因而探测灵敏度低，信噪比差。

外差探测法中的高质量本振光束不仅给信号光束提供了转换增益，还可以消除背景噪声和暗电流的影响，大大提高探测灵敏度，达到近乎理想量子极限，它不仅可以探测光强调制信号，还可用于频率或相位调制波的探测，但外差探测系统复杂，对信号光与本振光要求均很高，技术难度大，成本高。光电探测器除了具有解调光功率包络变化的功能外，只要光谱响应匹配，就可以实现外差探测。 6. 说明内光电效应和外光电效应的差别。

根据效应发生的部位和性质，习惯上将其分为外光电效应和内光电效应。外光电效应是指发生在物质表面上的光电转换现象,主要包括光阴极直接向外部放出电子的现象，典型的例子是物质表面的光电发射；内光电效应指发生在物质内部的光电转换现象，特别是半导体内部载流子产生效应，主要包括光电导效应与光伏效应。概括起来就是：(1)内光电效应发生在物质内部，外光电效应发生在物质表面；(2)内光电效应主要体现为载流子的产生效应，外光电效应主要体现为表面电子发射现象；(3)内光电效应中的红限与半导体禁带宽度成反比，而外光电效应中的红限与表面逸出功成反比。 7. 说明光电倍增管的基本组成及其作用。

光电倍增管由光电阴极C、一系列倍增电极D、收集阳极A三大部分密封在真空外壳中组成，如图6-11所示。

倍增电极，即能发射二次电子的电极，其电位与阴极相比逐渐升高，一般极间电位差为100V。光电阴极是光电倍增管的关键部分，它将入射光转换为电流，决定着探测器的波长响应特性及极限灵敏度。

收集阳极用来汇总经一系列光电倍增管作用而在最后一级倍增阴极产生出的数目巨大的二次电子。

8. 最早的光电探测器是哪年由谁制作的哪种光电探测器？

最早的光电探测器是在1873年由Simens制成的光电池。

12121.55?m6?102?109. PIN光电二极管，受波长为的个光子的照射，其间输出端产生个

光子。计算量子效率和响应度。

34

由量子效率定义得：??2?106?101212?0.33

由响应度定义式得：R?VsPPo?Ich?N1 再由??Ich?eP得出 Ic??ePh?

代入上式得：R?N2?eN21?1eN16?1.042?10VW

?910. 光电导探测器在T?77K工作，此时材料得暗电阻R?1M?，光电流为10A，探测系统

频带为100MHz。计算负载电阻为100k?，1M?和50M?，20M?时的SNR。这些结果说明了什么？ SNR?SN S为信号功率，N为噪声功率

isin 电流信噪比 SNR? is——光功率产生的信号光电流，in——噪声电流

usun 电压信噪比 SNR?

?77?10?06?23??4?1.3?81?0 热噪声功率 Pnt?4kT?e10??4.2W 51310 35

第七章

光电显示技术

1. 什么是三基色原理？彩色重现是什么含义？

三基色原理指自然界中客观存在的任一种颜色均可以表示为三个确定的相互独立的基色的线性组合。实用上常选择红(R)、绿（G）、蓝（B）作为三基色。将三基色按一定比例混和调配，就可模拟各种显示颜色。

荧光粉与白场选定后，对图像的亮度、色调和饱和度三参量的电信号进行色度编码，通过矩阵电路使其何曾为发送端的编码矩阵，并使摄像端的综合光谱相应曲线分别与显像三基色混色曲线一致，从而使输出的三路电信号功率谱正好与显像端要求的比例关系相吻合；在接受端，用矩阵电路实现解码，用取出的三基色图像信号控制彩色显象管的三个电子束，激发相应荧光粉发光，即可实现彩色重现。 2. 试述低压荧光显示器的优缺点和应用。

低压荧光显示器具有亮度高、发光颜色鲜明、工作电压低、功耗小、响应度快、能用普通LSI直接驱动、寿命长、品种多等优点。缺点是需要灯丝电源。主要应用在数字、文字、简单图形显示等方面。 3. 什么是发光现象？

发光现象通常用来描述固体收到某种形式的能量激励后所产生的光发射现象，也就是指以某种方式（紫外线、高能电子、X射线、?/?/?射线等高能辐射）来激发某些物质，使其能量以非热激发形式的可见或近可见光谱形式重新发射出来的现象。 4. 简述发光和显示技术的主要分类。

根据发光体化学结构可将发光现象分为无机化合物、有机化合物、晶态磷光发光体发光；根据发光时间长短可分为长余辉（>0.1s）、中余辉（1ms?0.1s）、短余辉（<1ms）发光；根据发光机理不同可分为分力中心发光、复合发光；最常见的是根据激励方式分为以下几类：

Ⅰ光致发光：激励来自对光子（通常是紫外光）的吸收。

Ⅱ阴极射线发光：发光体在加速电子的轰击下激发发光。 Ⅲ场致发光：发光体在外电长或电流作用下激发发光。

Ⅳ化学发光：发光体在化学反映过程中由化学能激发的发光。

光电显示按发瓜果那类别克芬为主动型光电显示与被动型光电显示；按照结构形状分为为平板显示和体显示；按显示屏幕大小分为超大屏幕（?4m）、大屏幕（1?4m）、中屏幕

22（0.2?1m）、小屏幕（?0.2m）显示；按颜色分为黑白、彩色显示；按显示内容分为数码、字符、轨迹、图表、图形、图像显示；按成像空家坐标分为二维平面与三维立体显示；按显示原理分为电子束显示（CRT）、真空荧光显示（VFD）、发光二极管显示（LED）、电致发光显示（ELD）、等离子体显示（PDP）、液晶显示（LCD）、激光显示（LD）、电致变色显示（ECD）。

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