光电复习题(4)

其中放大器输出电压U0为 U0?K(U1?U2)式中 ， K为放大器的放大倍数。

8.1.5 利用比较法检测透明薄膜的厚度采用比较法原理测量透明薄膜厚度的装置如图8-13所示。图8-13 比较法薄膜厚度检测原理按照介质对光吸收的指数衰减定律有(8-15)式中，Iλ透过物体的单色光强度；Iλ0为射入物体的单色光强度；d为吸收物体的厚度；kλ为物体对单色光的吸收系数。I??I?0e?k?d第18页

8.2.4 气体流量自动检控装置该装置是由转子式流量计和光电探测器组成，原理如图8-24所示。图8－24 气体流量检控器当流量变化时，可产生表8-1所示的几种状态，表中接收器受光照为“1”，不受光照为“0”，利用这些状态的变化，通过放大器、数字电路，译码器和阀门等，就可进行流量控制，也可用指示灯进行报警。第28页

系统的信噪比、视场角和通频带宽度

1、直接探测系统的信噪比(灵敏度) 1）模拟系统信噪比 （1）模拟系统信噪比 信号为已知波形:

2 S(t)t时刻信号的平方SNR?? P2N(t)t时刻的噪声方均值

信号为随机变量: 信号功率SNR?p 噪声功率

入射信号光功率为Ps;噪声功率为Pn，输出的信号电功率为Po，输出噪声功率为Pno。且有如下关系：Po?Pno??e?h???e?h??2?RL??PS?Pn?2信号功率：Po?2?RL??PS2?2PSPn?PS2?22??e?h???RL?PS噪声功率：Pno??e?h??2?RL??2PSPn?Pn2?输出功率信噪比为：?SNR?P?PoPno?PS22n2PSPn?P??PSPn?21?2?PSPn?8 （i）若PS/Pn??1，则有?SNR?P?PS?????P??n?2直接探测系统不适于输入信噪比小于1或者微弱光信号的探测。（ii）若PS/Pn>>1，则有?SNR?P?1PS2Pn直接探测系统不能改善信噪比！9 依据图提供的结构和脉冲电压图说明CCD电荷转移的过程。

?1??23 图3 t1 t2 t3 t4

(1)在t1时刻，φ1高电位，φ2、φ3低电位。此时φ1电极下的表面势最大，势阱最深。假设此时已有信号电荷（电子）注入，则电荷就被存储在φ1电极下的势阱中。

(2)t2时刻，φ1、φ2为高电位，φ3为低电位，则φ1、φ2下的两个势阱的空阱深度相同，但因φ1下面存储有电荷，则φ1势阱的实际深度比φ2电极下面的势阱浅，φ1下面的电荷将向φ2下转移，直到两个势阱中具有同样多的电荷。

(3)t3时刻，φ2仍为高电位，φ3仍为低电位，而φ1由高到低转变。此时φ1

下的势阱逐渐变浅，使φ1下的剩余电荷继续向φ2下的势阱中转移。

(4)t4时刻，φ2为高电位，φ1、φ3为低电位，φ2下面的势阱最深，信号电荷都被转移到φ2下面的势阱中，这与t1时刻的情况相似，但电荷包向右移动了一个电极的位置。当经过一个时钟周期T后，电荷包将向右转移三个电极位置，即一个栅周期（也称一位）。因此，时钟的周期变化，就可使CCD中的电荷包在电极下被转移到输出端。

图为一理想运算放大器，对光电二极管 2CU2的光电流进行线性放大，若光电二极管未受光照时，运放输出电压U0=0.6V。在E=100 lx的光照下，输出电压U1=2.4 V。求：（1）2CU2的暗电流；（2）2CU 2的电流灵敏度。

已知：U0=0.6V，E=100 lx，U1=2.4 V 求ID和SE

解：(1) 根据运算放大器虚短和虚断原理，由于运算放大器电阻很大，两输入端的信号差值很小，近似为零，估算2CU2中电流

则流过R上的电流I0近似为流过2CU2的暗电流为ID I0＝ID＝U0/R＝0.6V/1.5MΩ＝0.4×10-6A=0.4μA (2)当受到光照时，2CU2的电流 IP＝U1/R ＝2.4/1.5＝1.6 μA 又 IP＝SEE

∴ SE＝IP/E＝1.6μA/100 lx＝1.6×10－8(A/lx)

现有GDB－423型光电倍增管的光电阴极面积为2 cm2，阴极灵敏度Sk为25μA/lm，倍增系统的放大倍数为105，阳极额定电流为20 μA，求允许的最大光照。 (p123)

已知 Sk=25μA/lm Ak=2 cm2=2×10-4m2 M=105 IP=20 μA 求Emax=?

解： 依公式 Sk= Ik / Φ Ik = IP / M

Φ= Ik / Sk= IP / M Sk = 20 μA/105/(25μA/lm)=0.8×10-5 (lm) E=Φ/S=0.8×10-5 (lm)/ 2×10-4m2=0.04 (lx) 最大光照度为0.04 lx。

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