2011博士研究生光电试题答案

一．选择题1．B2.D3.B4.C5.B6.A7.C8.D9.C，10.C二、简答题1．试阐述声光调Q技术的原理，并说出该技术的特点。答：当光通过介质中的超声场时，由于衍射会造成光的偏折，如果这个装置放在激光器腔内，就会增加损耗改变腔的Q值。这种方法具有重复频率高和输出稳定等特点。【声光——调Q】2．论述在使用光敏电阻时该注意的相关问题。答：①用于测光的光源光谱特性必须与光敏电阻的光敏特性相匹配。②要防止光敏电阻受杂散光的影响。③要防止使光敏电阻的电参数（电压，功耗）超过允许值。④根据不同用途，选用不同特性的光敏电阻。一般说，用于数字信息传输时，选用亮电阻和暗电阻差别大的光敏电阻为宜，且尽量选用光照指数γ值小的光敏电阻为好，因为这种光敏电阻的线性特性好。3．列举几种光辐射的调制方法，及常见调制技术。答：振幅调制、频率调制和相位调制、强度调制、脉冲调制、脉冲编码调制、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术（注:只要写出相关技术即可酌情给分）4．简要说明光波水下传输有那些特殊问题？答：主要是设法克服这种后向散射的影响。措施如下：⑴适当地选择滤光片和检偏器，以分辨无规则偏振的后向散射和有规则偏振的目标反射。⑵尽可能的分开发射光源和接收器。⑶采用距离选通技术。当光源发射的光脉冲朝向目标传播时，接收器的快门关闭，这时朝向接收器的连续后向散射光便无法进入接收器。当水下目标反射的光脉冲信号返回到接收器时，接收器的快门突然打开并记录接收到的目标信息。这样就能有效的克服水下后向散射的影响。5．列举激光与光电子技术的5个典型应用方面答：光纤传感器、光通信技术、相干测量技术、激光加工技术、激光切割技术6．何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。答：对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。衰减因素：大气分子吸收；大气分子散射；大气气溶胶等。7．试阐述在WDM系统的基本组成有几种。答：（1）双纤单向传输：单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传输，在发送端将载有各种信息的，具有不同波长的已调光信号1，2，…n通过光波分器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同光波长携带的，所以彼此之间不会混淆。在接收端通过光复用器将不同光波长的信号分开，完成多路光信号传输的任务。反方向通过另一根光纤传输的原理相同。（2）单纤双向传输单纤双向WDM传输是指光通路在一根光纤上同时向两个不同的方向传输。所有波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。8.试说明注入电致发光和高场电致发光的基本原理。答：注入电致发光是在半导体PN结加正偏压时产生少数载流子注入，与多数载流子复合发光。高场电致发光是将发光材料粉末与介质的混合体或单晶薄膜夹持于透明电极板之间，外施电压，由电场直接激励电子与空穴复合而发光。9.简述激光谐振腔的主要作用。答：1、提供光学正反馈作用；2、产生对振荡光束的控制作用，主要表现在对腔内振荡光束的方向和频率的限制。三．计算和论述题1．二氧化碳激光器，采用平凹腔，凹面镜的曲率半径R=2m，腔长L=1m。求出它所产生的高斯光束的腰斑半径和位置，共焦参数RZ及发散角。答：该平凹腔等价于曲率为R=2m，腔长L=2m的共焦腔，所以腰斑在平面镜的中心，共焦腔焦参数RZ等于等价腔长的一半，为1RZm，腰斑半径405.8110RZm发散角30221.1610fm2．写出电磁场能量守恒的连续方程，并给出每一项的意义。答：000()()22PMEHEjEEHHEHttt（1）方程右边第一项Ej代表单位体积中电磁场在运动电荷上消耗的功率，或电流在介质内产生的焦耳热损耗。（2）方程右边第二项,第三项之和00()22EEHHt代表真空中单位体积内电磁能量随时间的变化率.（3）方程右边第四项PEt表示电磁场消耗在电偶极子上的功率.（4）方程右边第五项0MHt表示电磁场消耗在磁偶极子上的功率3．论述在磁光效应的克尔效应和法拉第效应。（1）克尔效应：克尔效应是线偏振光从强的磁极反射时，其偏振面发生旋转的现象。相对于磁化的上，下方向其偏振面有左，右旋之分。故由反射光的偏振面能反映出磁极的磁化方向（如磁光盘的记录信息）。当光的传播方向与磁化方向一致时，克尔效应最大。（2）法拉第效应法拉第效应是光沿强的磁场透射时，其偏振面发生旋转的现象。偏转角为VHL式中，V为比例常数，也称verdet常数，与物质种类，波长和温度有关；L为透明物质厚度；H为磁场强度。4．试简要论述TN－LCD和STN－LCD的特点。答：TN－LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角为90º，它的电光特性曲线不够陡峻，由于交叉效应，在采用无源矩阵驱动时，限制了其多路驱动能力。ST-NLCD的扭曲角在180º—240º范围内，曲线陡度的提高允许器件工作在较多的扫描行数下，利用了超扭曲和双折射两个效应，是基于光学干涉的显示器件。STN-LCD所用的液晶材料是在特定的TN材料中添加少量手征性液晶以增加它的扭曲程度，盒厚较薄，一般5-7μm。STN-LCD的工艺流程基本上和TN-LCD类似，但由于STN-LCD是基于光干涉效应的显示器件，对盒厚的不均匀性要求＜0.05μm(TN-LCD只要求＜0.5μm)，否则就会出底色不均匀，预倾角要求达到3º～8º，电极精细，器件尺寸较大，因此其规模生产难度较TN-LCD大许多。5．若取vs=616m/s，n=2.35，fs=10MHz，λ0=0.6328μm，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?解：由公式20202044sssfnvnLL计算，得到mfnvLss3202max1052292.346.一束线偏振光经过长L=25cm，直径D=1cm的实心玻璃，玻璃外绕N=250匝导线，通有电流I=5A。取韦尔德常数为TcmradV./1025.05，试计算光的旋转角θ。解：由公式VHL和LNIH，得到VNI计算得310125.3