最后把电信号传出去就行了注:上面三个步骤是最基本的步骤,但是通常很多时候光电 导摄像管会对电信号进行增强放大,放大的方式也有很多种,常 常采用在电子枪上面加一个电子增益器,利用二次电子发射效 应,将电流逐级倍增,这样就增加了我们所需要的信号的强度综上,就完全完成了把光图像变为电信号了2、简述混合式红外成像器件与单片式红外成像器件的异同点和 各自的优缺点答:由于自然界所有的物体都会辐射处红外线,所以红外成 像器件指的是能把红外成的像转化成我们肉眼能识别的可见光 的像的器件红外成像器件个结构主要是包括两部分:红外光墩 部分和信号处理部分根据这两部分的不同,我们把红外成像器 件分成了两类:1)混合式红外成像2)单片式红外成像1. )单片式红外成像器件:将红外面阵探测器和CCD (信号 处理)集成在同一片本征半导体的衬底上(这个半导体具有合适 的光谱响应如PtSi)o可分为本征单片式成像,非本征硅单片式 成像,肖特基势垒单片式成像优点:①做在同一个半导体上面使得其有很高的封装密度,较快 的工作效率,并使总的设计得以简化② 肖特基势垒单片式的响应均匀性好③ 造价很低都很差;② 本征单片式的转移效率低,响应均匀性差,存储容量较小。
③ 肖特基势垒单片式量子效率很低2. )混合式红外成像器件:将光敏元阵列和CCD (信号处理 部分)做在两块不同的半导体材料上面包括倒装式结构和z平 面结构优点:①混合式就可以把高量子效率的红外探测器和工艺上成熟 的CCD结合在一起了,可以得到高性能的红外成像器件②由于信号处理是在焦平面阵列中进行的,所以减少了器件的引 线数目,光学孔径和频谱带宽也得以减小缺点:① 在混合式里面,探测器和多路传输器的互连采用了锢凸点技 术,由于冷焊锥I柱需要一定的压力,所以会给探测器造成机械损 伤② 混合式的制造工艺用到实际生产上,成本很高③ 探测器与传输器z间材料的膨胀系数对应不好,会使得探测器 阵列冷却时使得锢对接处的剪切材料变型④ 功耗比较大,芯片尺寸比较大二者的相同点:①二者都是红外焦阵列的平面结构即探测器在 透镜的焦点位置二者的不同点:①结构不同:混合式红外成像的红外光敏部分和 信号处理部分做在两个半导体上而,而单片式红外成像的红外部 分和信号处理部分在同一个半导体上面3、论述微光学元件在光电器件封装中所起的重要作用答:微光学器件,顾名思义就是很微小的光电子器件微光学元 件在我们的日常生活屮处处可见,在很多仪器里面起着至关重要 的作用。
①微光学元件的封装对其的重要性:例如我们平时使用的透镜,在我们平时使用的里 面,安放了一个微小的透镜用来拍摄物体由于我们平时随时随 地都在使用,这就需要透镜在内部要十分的稳定,所以 就要在里面对这个微小的光学器件进行封装里而包括一个 前座体,一个后座体,一个外壳和一个前盖,外壳前后贯通,凹 透镜放在后座体上而,凸透镜放在前座体上而,该前座的前端内 径增大形成一个凹槽,透镜安放在槽中,且槽中还有海有一个固 定环来稳定透镜外壳上开了一个透光孔,透光孔上放了玻璃, 来隔绝外界的灰尘透镜这样的封装稳定了透镜,同时提高 了拍摄图像的质量,是非常重要的②用微光学元件作光电器件的封装,对其的重要性:普遍的器件都需要封装,所谓封装就是用绝缘的塑料材料或 者陶瓷对器件进行包装,起到保护器件电路,便于运输等诸多的 作用对于一些光电的器件来说,封装也是相当的重要,在LED 上面需要用到的封装透镜就是一个例子把LED IC封装成LED 光电零组件时,需要用到封装透镜,这里的封装透镜就是一个微 光学元件,一次封装透镜直接封装在LED上,有点胶,灌封, 模压三种方式,透镜的材料可以用PC,光学玻璃,硅胶等透 镜封装在LED上面,用到的一些材料可以使得其导热性下降, 从而使LED得到保护,同时封装也具有良好的透光性,不影响 LED光的强度。
这样的封装对LED这样的光电子器件来说是十 分的重要的4、举例说明测试和评估光电器件可靠性的重要性答:光电器件的可靠性指的是器件在要求的时间内完成要求的功 能一般分为固有可靠性和使用可靠性固有的可靠性由器件的 设计,制备,封装等决定为了保证光电器件的可靠性,我们就 需要对器件的可靠性进行测试和评估光电器件的测试一般包括 检验规则,对其功能的测试和对其参数的测试1) 测试老化对器件的可靠性的影响:老化试验包括温度老化试 验和电老化试验器件在使用的过程中会随着时间的延迟使得器 件的有些部位会发生老化,产生一些不安全的隐患,我们可以通 过改变温度和电来加速器件老化达到预测器件的寿命的目的,同 时防止杜绝一些不安全的隐患所以对器件的的老化性的实验就 显得非常重要举个例子:在潍坊,曾发生过霓虹灯老化严重从 树上垂落变成“拦路虎”事件,没发生伤亡,但是这也能够说明 器件的老化给我们生活带来的灾难,如果我们对器件有做过老化 性的实验就能尽量避免,减少安全隐患2) 测试环境因素对器件可靠性的影响:我们在各种各样的环境 里面使用器件,环境的不同同样也会影响到器件的可靠性我们 可以采用模拟环境来测试个评估器件的可靠性。
如果不测试,就 会有一些不安全隐患存在,酿成悲剧举个例子:上海一游乐园 的过山车在夏日高温运行时出现故障,被卡停,事故原因调查发 现是因为高温天气影响了过山车的传感器的可靠性,使其出现了 故障这个事故说明了我们对器件的环境因素的测试时十分重要 的3)测试和评估对其的重要性:在生产出来以后,需要对产品的性 能进行测试和评估来检测其性能,如果不进性测试和评估,就难 以确定其的可靠性,会导致一些潜在危险5、论述光电集成器件的主要技术特点和未来发展趋势答:①光电集成器件在信息技术方面的特点包括光电子技术和微 电子技术a, 光电子技术主要研究光子和电子的主要特性以及在物质或者 真空里面的运动和控制光电子技术涵盖了光信号的产生,传输, 处理,接收,也包括一些新型的材料,也应用到微加工方面,集 成电路等的制作上,应用非常广泛传统上我们把电子作为信息 的载体,但是在它在速度,容量和空间兼容性上面有局限性,采 用光子作为信息的载体完全可以解决这些问题,不仅响应速度很 快,处理能力超强,而且还不受到磁场的串扰,延时短到可以忽 略不计展望:基于这些优点,光电子技术在未来的发展空间很大, 主要应用到信息技术的领域。
可以利用光电子技术把全球甚至通 过卫星把月球等星球用网络联系在一起还可以利用光电子技术 来完成神经网络计算机的制作,使得计算机能够像人一样的进行 思考,具有处理事件的能力b, 微电子技术是应用在集成电路里面的半导体器件上面的一种 高新电子技术具有很多的优点比如体积小,重量轻,可靠性高, 运行速度很快等微电子技术缩小了芯片里而器件的结构,增加 了芯片里面所包含的元件的个数展望:基于这些优点,微电子技术将会在未来被广泛应用到 各个领域,各种各样的器件里面,比如探测器,航天用到的探测 器就比较大,美国用到的好奇号火星探测器就足足有一个汽车那 么大,这么大的体积在携带到太空中十分的不方便,如果用到微 电子技术集成来减小其体积,则大大方便了其运输②具体说几个技术以及其的特点:a, SIO光电子集成技术,这项技术是在在衬底和顶层硅中 间引入了一层氧化膜,在绝缘体上形成了半导体的薄膜它可以 把集成电路中的元器件进行隔离,彻底消除了体硅CMOS电路屮 的寄生闩锁效应这项技术的特点是,采用这种SIO技术制得的 材料用在集成电路里面,可以使集成电路集成密度高、速度快、 工艺简单、短沟道效应小等优点展望:在未来,随着低功耗集成电路的增多,SIO光电子集 成技术将会成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。
b, PID光电子集成技术,是一个将多个光收发器及合分波器集 成起来的单片WDM系统它将激光器、调制器、PIN接收机 以及光合波器、光分波器集成在一起,现在普遍用到的PID器 件多釆用混合光电集成技术,即各种光子、电子元件分别制在不 同衬底上,然后拼接在一起并封装为一体这项技术有很多的优点,比如减少了设备板件之间的连接, 简化了电路,它把最复杂部分集成在一起,单根光纤连接即可完 成全部12通道的连接,无需其他部件即可组建一个120G的波 分网络大大的简化了系统配置、运行维护展望:如今随着网络的越来越发达,人们对网络的需求量 就增加了,在未来城域网将会面临着很严峻的考验基于PID技 术的OTN网络具有其独特的优点,在未来将会成为网络建设中 的一项主要技术,被广泛用来改善网络情况签字处:。