使脉冲变得更窄，dI/dt更大，频谱展宽更大，激发起更多的纵模。更多的纵模迭加产生更窄的脉冲，进而更大dI/dt，这种正反馈过程继续，直至达到一个稳定锁模状态。

5、激光内、外调制？连续、脉冲调制？调幅、调频、调相和强度调制？ 内调制：指直接调制激光振荡器的参数，使输出的激光束的某个参数随调制信号而变化。

外调制：指调制激光器输出的稳定光束的某个参数，使其随调制信号而变化。外调制是目前广泛使用的调制方法。

按照激光束的受调制参数分类，激光调制可分为调幅、调频、调相和强度调制。 按激光载波的能量分布形式分类：连续调制和脉冲调制。其中脉冲调制又分模拟调制和数字调制。

调幅、调频、调相和强度调制即使激光束的偏振电场振幅，频率，相位，强度随调制信号而变化。

第十一章

第十二章3、电光强度、相位调制器？线性工作点的设置？

强度调制器是在电光晶体前后放置起偏器和检偏器，通过对电光晶体施加电压，然后改变出射光的偏振方向，从而改变从检偏器射出的光强的大小，至此达到了强度调制。

而相位调制器则只有起偏器，且起偏器的方向与调制器容许的偏振方向一致，透射光的相位调制正比于偏振方向的光的折射率的变化。

第十三章 第十四章

5、光探测方法分类？光热法，光压法的测量原理？

光探测法可分为光压法，光热法和光电法。光压法利用光的量子特性，当光子打在测量器表面上时，由于它具有动量和动能，因此会对表面产生一定的压力，测量器通过测量光冲力引起的转角的变化来测量光能量。光热法是利用物体吸收光能后，温度升高或温度升高而引起物质的某个参数变化来探测光能量的。

6、热释电探测器的材料结构、极化原理？光谱和时间响应特点？

热释电探测器材料是一种铁电材料，由大量的极性分子组成，每个极性分子都具有偶极矩。通常大量的极性分子是随机取向，各向同性的，所以不显示出宏观偶极矩。然而，铁电晶体具有相变记忆特性，利用这一特性，能够极化铁电晶体，使其产生各向异性，出现宏观偶极矩。在与耦极矩垂直的表面上出现束缚电荷，进而产生电势差。在低于居里温度范围内，极化强度是温度的递减函数，当此晶体吸收光能量，温度升高时，电势差减小。因此，只要定标电势差与光能量间的关系，就能通过测量电势差获得光能量。

第十五章

1、内、外光电效应？红限波长？

内光电效应即物质中的电子吸收光子能量后，跃迁到较高能量状态，但不能挣脱物质势能场的束缚，只是改变物质的导电特性。

外光电效应即光子能量被电子吸收后，电子挣脱势能场的束缚，飞离开原物质的效应。 红限波长即能够产生外光电效应的最长波长。 第16章

3、光电导探测的原理，增益效应，特性参数，常见光电导材料？

答：光电导探测器是基于内光电效应，即电子从价带激发到导带，使光电导的电导率发生变化，即光敏电阻。

光电导增益原理：起源于“电荷放大”效应，半导体中的杂质能级（位于禁带中）会捕获

少数载流子，如N型（P型）光电导的空穴（电子）会被杂质能级捕获，使光电导带正电（负电），而吸引负极（正极）的电子（空穴）进入光电导，在电场作用下漂移到正极（负极），这就相当于增加了电子（空穴）的产生率。

特性参数：a、光谱光电灵敏度，单位光功率产生的光电流随光波长的变化关系；b、噪声，光电导探测器的噪声主要有三类：热噪声、产生-复合噪声、散粒噪声。热噪生起源于电子空穴的热激发，通过降低温度可以减小热噪声；产生-复合噪声引起的电流波动的均方根值为：?in(g?c)?(4ieG?f1+4?2f2?c21)2

散粒噪声又称1/f噪声，存在于大多数半导体器件中，可能起源于电子的漂移速率的涨落，

?f1)2 散粒噪声电流的均方根值为：?in?i(Bf常见光电导材料：a、CdS和CdSe，低成本可见光光电导材料，光电导增益G=103-104，响应时间较长，工作波段在紫、蓝、绿短波区。b、PbS，近红外灵敏光电导材料，光谱范围在1-3.4um，2um处最灵敏，响应时间约200us。c、InSb，近红外灵敏光电导材料，响应峰波长约5um，热噪声较大。d、碲镉汞（Hg1-xCdxTe），中红外灵敏光电导，峰值波长10um左右，通过调节Hg和Cd的相对比例可以改变禁带宽度，从而改变灵敏波长，通常需要制冷，热噪声大。

4、光电池结构、工作原理，等效模型，特性参数，工作电路？

答：光电池的结构是一个较大面积的半导体PN结，工作原理即是光生伏特效应,当负载接入PN两极后即得到功率输出。

工作原理：当p-n结耗尽层受到光照后，会产生电子空穴对，在内建电场的作用下，电子漂向n端，而空穴漂向p端，结果n端电势降低，p端电势升高，即p-n产生附加光生电势差，记为?E。P端为光生电动势的正极。

光电池可以等效为恒电流源与反向二极管并联，如图2所示：

图２ 光电池等效电路 特性参数：（1）光照特性，指光电池的光生电动势或光电流与光照度的关系。光生电流与光照度成线性关系，而光生电动势与光照度成非线性关系。（2）光电转换效率，指光电池

的最大输出功率与输入光功率的比值，即??P0max。 Pin工作电路：

2、p-n结型光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管的结构、性能改进，特征？ 答：p-n结型光电二极管的结构实际上与光电池完全相同，只是反向响应而已。如图3所示，光电二极管被反偏置，即工作在伏安特性曲线的第三象限，而光电池工作在第四象限。

图3 光电二极管反向偏置

PIN型光电二极管的结构如图4所示，它由P、N型半导体间夹一本征半导体层，而P、N端的厚度很薄。所以，反偏置电压近似均匀分布在整个PIN结上，电子在电场作用下快速漂移运动，减小了电子的渡越时间，提高了响应速度。响应时间在10-9s量级。

图4 PIN型光电二极管的结构

雪崩二极管的结构和普通二极管的类似，只是在p-n结区增加了一个保护环，以提高p-n结的反向击穿电压。雪崩二极管的工作原理：施加接近反向击穿电压的反向偏置电压，使耗尽区的电场强度达105伏/厘米，光生电子在强电场加速下，获得高的动能，当与晶格发生碰撞时，使晶格电离形成二次电子。二次电子再被强电场加速，再次与晶格碰撞，使其电离产生二次电子，这个过程继续下去，称为雪崩过程，雪崩过程使电子数剧增，产生大的增益。 雪崩型光电二极管，它既响应快，又具有高的增益。所以具有高的光电灵敏度，接近光电倍

增管。

5、光电三极管的结构、特性？

答：光电三极管的结构多种多样，最简单的一种就是p-n-p+结构，p+端做集电极，将n-p+集电结作为光敏结。或n-p-n+结构，将n+端做集电极， p-n+结作为光敏结。

光电三极管组合了光电二极管的光敏性和三极管的电放大能力，所以，光电三极管是具有增益的光敏器件。

第18章 复习题：

4、CCD的含义？CCD以何种方式存储信号？

CCD是charge coupled device的简称，是一种MOS结构的新器件。它具有光电转换、信号存储和信号传输的功能，在图像传感、信息处理和信息存储等方面应用广泛。 CCD是利用MOS电容存储电荷进而达到存储信号的目的。通过控制金属栅极的电压，引起半导体能带倾斜，形成势阱，存储电荷。

5、线阵和面阵CCD各有哪些结构，优缺点？说明为何两相线阵 CCD不能采用并行转移？

线阵CCD可以分为单线和双线结构，各自结构如下图。其中单线的转移寄存器与感光单元并行排列，两者间通过转移栅连接。而双线结构CCD的转移寄存器按奇、偶序号分别排在CCD的两侧。同样条件下，双线结构CCD的光敏元件的尺寸可以比单线结构CCD的小一半，所以双线结构CCD具有更高的空间分辨率。

第20章

4、锁相放大器的原理？频率和相位灵敏性？

原理：首先记住锁相放大器是基于互相关检测原理的一种微弱周期信号检测仪器，它不仅锁定周期信号的频率，而且锁定其初始相位，并对检测出的信号放大。它等效于频域检测中的有源带通滤波。

具体原理：设被检测微弱周期信号为： S1(t)?V1sin(?1t??1)参考信号： S 2(t)?V2sin(?2t??2)互相关函数为：

T 1VVsin(?t ??sin[?(t ?? ) ??] dt1211)22 R 12 (? ) ? 2 积化和差后得到下式：

T??TT?TV1V2 ?{cos[(?1??2)t?(?1??2??2?)]?cos[(?1??2)t?(?1??2??2?)]}dtT??4T?T

使用低通滤波，滤除和频项，则上式简化为： TVV12 R12(?)?cos[(?1??2)t?(?1??2??2?)]dtT??4T?T

V1V2

?cos(?1??2??2?)sin(?1??2)T T??2T(?1??2) ?1??2?0? ??V1V2cos(?1??2??2?)?1??2 ??2lim?lim?lim?lim上式表明锁相放大器不仅对频率灵敏，而且对信号与参考之间的位相差也灵敏。通过调节信号与参考之间的延迟时间?，可以实现相敏检测。即

?1??2?0?

R12(?)??V1V2cos(?1??2??2?)?1??2 ??2

?V1V2 ?1??2??2??2n?,同相?2 ????0???????n??,正交 ?1222?

??V1V2?1??2??2??(2n?1)?,反相 ?2?

锁相放大器的实质：

锁相放大器把原来要在频域中做的有源窄带带通滤波转换为时域的相关运算，通过控制被测信号的时间长度，控制噪声等效带宽。信号时间序列越长，噪声等效带宽越窄，去噪声效果越好。用时间相关代替带宽和中心频率可调的带通滤波器。