IoIi?(1??21VV?)
?t 设输入电压为正弦调制电压，即 V?Vmsin式中，Vm为调制电压幅值，?为调制频率，于是有
IoIi?(1??21VmV?sin?t)
画出IoIi与V的关系曲线参看教材附图。
??5.5?10?12m/V6315. 某晶体在550nm时的，无外场时的主折射率为1.58，求其半波电压。
V???3k0no?63??0?12676.5V 32no?63316. 一个拉曼－奈斯声光调制器，晶体折射率为n=1.46，声波速度V?5.95?10m/s,频率为
??10MHz，光波波长??1.55?m，证明最大声光耦合长度为
LmaxnV2?2???2，并求该晶
体的最大声光耦合长度。
1?2 由拉曼－奈斯衍射判断依据得，L?，故最大耦合长度
2?V()21?1?nV2??? 2?2?2??2n2 Lmax 将数据代入得：LmaxnV21.46?(5.95?103)2???0.1667m 2?6722??2?1.55?10?(10) 注：此题解答中与题目证明结果不一样。
17. 有一声光偏转器，以重火石玻璃为声光介质，声波中心频率为100MHz，带宽是40MHz，
3入射光束直径是1cm，查得声速V?3.1?10m/s，求偏转器的偏转时间?和分辨点数N。
1?10?2????3.2?10?6s 3V3.1?10?0N??????3.2?10?6?40?106?128
注：此题没有用上中心频率为100MHz条件。
第六章 光电探测技术
1. ⒈列出光探测器的基本参数并说明其含义。
①量子效率，又称量子产率，是指一个入射光子所释放的平均电子数。它与入射光子能量（即入射光波长）有关。其表达式为??e?Ich?，式中P是入射到探测器上的光功率，PePh?IcIc是入射光产生的平均光电流大小，Ph?是单位时间内入射光子平均数，Ice是单位时间产
生的光电子平均数，e是电子电荷。
②响应度R，为探测器输出信号电压Vs与输入光功率P之比
R?Vs 单位为VW。 P③灵敏度S，为探测器输出信号电流Is与输入光功率P之比
Is R和S均用来描述探测器输出电信号与输入光功率的关系，均是波长?的函数。P入射光波长一定，则响应度与灵敏度确定。 S?④光谱响应，就是表征R（或S）随波长?变化的特性参数。光谱响应中还有一个重要参量，称为响应峰值波长，它指相对光谱响应曲线中对应于最高响应率的辐射波长。
⑤噪声等效功率，定义为相应于单位的信噪比的入射光功率，用来表征探测器探测能力，
P定义式为NEP? NEP越小，探测能力越强。
VsVn⑥探测度D，是NEP的倒数，即单位辐射功率相应的信噪比
D?11V?(s) 通常归一化探测度D*比前述D更能体现探测器性能。D*表示单位探测NEPPVn12器面积、单位带宽的探测度，定义式为D*?D(Ad?f)?面积，?f为放大器带宽。
(Ad?f)Vs() 式中，Ad为探测器PVn12⑦频率响应R(f)，是描述光探测器响应度在入射光波长不变时，随入射光调制频率f变化的特性参数。它是光探测器对加在光载波上的电调制信号的响应能力的反映，是表征光探测器频率特性的重要参数。
除了以上7个基本参数以外，在使用探测器时还会遇到一下参数： Ⅰ 暗电流，指没有信号和背景辐射时通过探测器的电流；
Ⅱ 工作温度，对于非冷却型探测器指环境温度，对于冷却型探测器指冷却源标称温度；
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。
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。
9. PIN光电二极管，受波长为1.55?m的6?10个光子的照射，其间输出端产生2?10个
1212光子。计算量子效率和响应度。
2?1012 由量子效率定义得：???0.33
6?1012 由响应度定义式得：R?VsIcIh??eP 再由??c得出 Ic? ?Ph?N1ePh?Po代入上式得：R?N21??1.042?106V 2W?eN1eN1?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?S S为信号功率，N为噪声功率 Nis is——光功率产生的信号光电流，in——噪声电流 in? 电流信噪比 SNR? 电压信噪比 SNRus un?77?106?010??134.2W 510??1.3?8?213?0 热噪声功率 Pnt?4kTe??4