光电子期中复习资料

光电子期中复习第一章绪论1.光电子技术的主要研究内容；答：光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术,也是光波段的电子技术2.光电子技术发展，按时间顺序分经历了哪几个阶段；答：第一阶段光电探测器问世;第一阶段激光器诞生及发展;第三阶段低损耗光纤问世3.现代信息技术的两大支柱是什么。答：微电子学和光电子学共同构成信息技术两大支柱第二章光学基础知识与光场传播规律1.光的基本属性：粒子性（动量，质量等）和波动性（波长，频率，相位等），典型现象；答：胡克和惠更斯——波动性；牛顿——粒子性。光的波动解释了：光的干涉、衍射和偏振光的粒子性解释了：光的吸收、光的发射、光电效应等光的基本属性是：光同时具有波粒二象性3.电磁波和光的关系理解。（超声波不是电磁波的范畴，但是伽马射线，X射线是电磁波的一种）；答：光是电磁波的一种表现形式，随着波长的增加，粒子性减弱，波动性增强。4.光的发射定律，折射定律，全反射。（方向，角度）答：5.光的独立传播原理，熟悉驻波的特点；答：光的独立传播——当两列光波在空间交叠时,它们各自的传播互不干扰,各自独立地按照自己原来的传播方向继续前进,彼此不受影响驻波——场中各点同时振动，不传播能量；各点相位相同，随距离变化同时达到峰值（波函数为正弦函数）。6.偏振（线偏振，圆偏振等），布鲁斯特角需要重点关注；答：线偏振光——光矢量只沿某一固定方向振动的光圆偏振光——光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹布鲁斯特角——将入射光分为平行和垂直入射面的两部分振动，则其反射光和折射光都变成了部分偏振光。当在某一特定角度使平行分量的反射率为0，反射部分只剩下垂直分量，成为线偏光，这一角度叫布鲁斯特角(入射角的正切值等于两界面折射率之比)7.干涉的基本条件，干涉相长和干涉相消的基本条件又是什么？答：干涉的基本条件：(1)频率相同(2)存在相互平行的振动分量(3)位相差恒定干涉相长的基本条件：光程差是波长的整数倍（相位差是的偶数倍）干涉相消的基本条件：光程差是半波长的奇数倍（相位差是的奇数倍）8.麦克斯韦方程的基本物理意义（光是电磁波的一种，由此得出：光具有电学性质和磁场性质）答：交变的电场激发磁场；交变的磁场激发电场。电场与磁场交替激发，产生电磁场，从而实现电磁场以波的形式向外传播。因此，电磁波可以脱离介质而独立传播。9.对折射率有一个新的认识：1n10.行波，TEM波，TE波，TM波；答：行波——源点的振动经过一定时间推迟才传播到场点横电磁场（TEM）——电场和磁场均为横向分布横电波（TE波）——电场有横向分布，磁场没有横向分布横磁波（TM波）——磁场有横向分布，电场没有横向分布11.波矢K，是一个矢量（有大小，有方向）大小：2k；方向：和光的传播方向一致；答：波矢——在电介质中，单位长度所经历的相位变化。光学薄膜（会根据公式计算）；12.41波片（nh4）-----（正入射情况下，反射最少透射最高，其薄膜厚度最薄）13.高斯光束的基本属性：垂直于光的传播方向的截面中心位置光强最强，随着径矢的增强，其光强呈指数衰减；答：光束在垂直于传播方向的任何截面上的光强分布都是径向距离的高斯函数，，在束半径处降为轴上强度为21e，轴上光强最大处相应的束半径称为束腰半径14.布置的习题。第三章激光原理与技术1.什么是相干光源和非相干光源，代表型器件；答：非相干光源：各原子自发辐射的光波方向、频率及相位等都是不确定的、分散的来源：原子或分子体系的自发辐射代表型器件：通灯、路标、宣传、广告牌等普通光源相干光源：方向：发散很小;频谱：单一;连续性：无限连续;亮度：极高;在时间、空间上相位同步;传输增益，出射光强增强;代表型器件：激光2.激光理论做出突出贡献理论的科学家是谁？代表性论文？答：爱因斯坦;《关于辐射的量子理论》1961年提出的3.第一台激光器的诞生？答：红宝石激光器——梅曼（波长：694.3nm）1960年发明的。4.复极化率实部和虚部代表什么意义？答：实部——不同频率下色散的大小；虚部——吸收与频率的关系（随距离的增加，吸收呈指数衰减）。5.光辐射典型的三种过程？答：受激辐射自发辐射受激吸收6.爱因斯坦关系及其含义？答：21A，12B，21B三个爱因斯坦系数是相互关联的，它们之间存在着内在的联系，绝不是相互孤立无关的；对一定原子体系而言，自发发射系数A与受激发射系数B之比正比于频率21的三次方，因而1E与2E能级差越大，21就越高，A与B的比值就越大，也就是说，21越高自己发辐射越易，受激辐射越难。一般地，在热平衡条件下，受激辐射所占比率很小，主要是自发辐射。7.什么是光谱线的展宽？答：受激辐射在自发辐射的影响下并非单色的，而是分布在中心频率0附近一个有限的频率范围内的现象。8.激光产生的条件是什么？充分条件和必要条件（含义）。答：必要条件：粒子数反转分布；减少振荡模式数;充分条件：起振条件；稳定振荡条件什么是光放大？9.什么是粒子数反转？答：当激发态的电子数远远多于基态电子数，从而使激光工作物质中受激发射占支配地位时的状态叫“粒子反转分布”状态，又称布居数反转分布。10.激光器的结构有哪些？答：激光工作物质——提供形成激光的能级结构体系，激光产生的内因；泵浦源——提供形成激光的能量激励，激光形成的外因，光学谐振腔——为激光器提供反馈放大机构，提高受激发射强度、方向、单色性。11.什么是稳定腔，什么是非稳定腔（会根据公式计算和判断）答：12.了解激光输出饱和增益和光强变化关系答：13.输出模式中，需要掌握纵横计算公式答：14.激光的特点（４点加描述）答：方向性——开腔可以有效单色性——光谱线展宽小激光的相干性——同一时刻，同上波阵面不同两点之间波存在相干性同一光源，不同时刻同一空间某处会产生相干性。亮度——因为方向性好，所以亮度高。15.各种类型的激光器，激发的基本原理，特别是半导体激光器的激发需关注。答：气体激光器——-原子气体激光器（He-Ne激光器）；分子气体激光器（2co激光器）；离子气体激光器（波长可调）液体激光器固体激光器——半导体激光器（是通过粒子互补实现的，而普通激光器是通过能级跃迁实现的）工作物质：半导体材料（主要是化合物半导体）泵浦：电流注入特点：输入能量最低，效率最高，体积最小，重量最轻，可以直接调制，结构简单，与集成电路生产工艺兼容，价格低廉，可靠性高，寿命长等16.习题：1-2，1-3；2；3-2；4-1，4-4，4-5