光电检测简答.docx

光电探测为什么有些光敏二极管在制作PN结的同时还做出一个环极?答:无光照时反向电阻很大(MΩ级)只有打在PN结附近,使PN结空间电荷区(耗尽层)产生光生电子空穴对时它们与P区、N区的少数载流子一起在PN结内电场的作用下做定向移动形成光电流,此时它的反向电阻大为降低,一般只有1KΩ到几百欧,当负偏压增加时耗尽层加宽使光电流增大,灵敏度提高,光电流与入射光照度成线性关系。光敏二极管的缺点:暗电流较大为了减少无光照时反向漏电流(暗电流)的影响有些光敏二极管(如2DU型)在制作PN结的同时还做出一个环形的扩散层引出的电极称为环极,如图所示因环极电位比负极电位高所以反向漏电流(暗电流)直接从环极流过而不再经过负极从而可以减少负极与正极之间的暗电流。简述PIN、APD两种高速的光电二级管的结构特点和原理简述光电探测器的选用原则。(1).光电检测器件必须和辐射信号源及光学系统在光谱特性上匹配(2)光电检测器件的光电转换特性必须和入射辐射能量相匹配(3)光电检测器件的响应特性必须和光信号的调制形式、信号频率及波形相匹配,以保证得到没有频率失真和良好的时间响应(4)光电检测器件必须和输入电路以及后续电路在电特性上相互匹配,以保证最大的转换系数、线性范围、信噪比以及快速的动态响应等。请简述红外光学系统的特点。红外辐射源的辐射波段位于1μm以上的不可见光区,,而在所有有可能透过红外波段的材料中,只有几种材料有必需的机械性能,并能得到一定的尺寸,如锗、硅等,这就大大限制了透镜系统在红外光学系统设计中的应用,使反射式和折反射式光学系统占有比较重要的地位。为了探测远距离的微弱目标,红外光学系统的孔径一般比较大。在红外光学系统中广泛使用各类扫描器,如平面反射镜、多面反射镜、折射棱镜及光楔等。8至14μm波段的红外光学系统必须考虑衍射效应的影响。在各种气象条件下或在抖动和振动条件下,具有稳定的光学性能。对直接检测系统来说,如何提高输入信噪比?答:对于光电检测系统来说,其噪声主要有三类:(1)光子噪声包括:;。(2)探测器噪声包括:热噪声;散粒噪声;产生—复合噪声;1/f噪声;温度噪声。(3)信号放大及处理电路噪声在实际的光电探测器中,由于光电转换机理不同,各种噪声的作用大小亦各不相同。若综合上述各种噪声源,其功率谱分布可用下图表示。由图可见:在频率很低时,1/f噪声起主导作用;当频率达到中间范围频率时,产生——复合噪声比较显著;当频率较高,甚至于截至频率时,只有白噪声占主导地位,其它噪声影响很小。很明显,探测器应当工作在1/f噪声小、产生-复合噪声为主要噪声的频段上。因此,对于直接探测系统,提高输入信噪比的措施有:(1)利用信号调制及选频技术可抑制噪声的引入白噪声的大小与电路的频带宽度成正比,因此放大器应采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁相放大器。(2)将器件制冷,减小热发射,降低产生-复合噪声。采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。(3)采用最佳条件下的偏置电路,使信噪比(S/N)最大简述用补偿法检测溶液浓度的工作原理及工作过程。举例说明象限探测器的应用。答:(四象限探测器主要被用于激光准直、二维方向上目标的方位定向、位置探测等领域。)下图为简单的激光准直原理图。用单模激光器作光源。因