西南科技大学理学院2006～2007学年第一学期光电子技术同步练习题4答案
西南科技大学试题单(A 卷)
理学院课程名称：《光电子技术》课程代码：命题人：命题组
学院：理学院专业班级：光信息科学与技术2003级学号：共4页第页
一、选择题（20分，2分/题）
1、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及（ A ）等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。
A. 偏振调制
B. 共振调制
C. 电角度调制
D. 振幅调制
2、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的探测器，称为（D ）
A. 相位调制型探测器
B. 相位结合型探测器
C. 相位振动型探测器
D. 相位干涉型探测器
3、半导体激光发光是由（ D ）之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。
A.原子
B.分子
C.离子
D.能带
4、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型（ C ）和玻璃作为工作物质的激光器。
A. 石英晶体.
B. 高纯硅.
C. 绝缘晶体
D. 压电晶体
5、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（ A B D）
A. 线行好，按比例地将光信号转换为电信号
B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号
C. 产品结构简单，易维护
D. 性能稳定，噪声小
6、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（ A B C ）
A. 光电二极管
B. 光电倍增管
C. 光敏电阻
D. 固体激光器
7、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（ B ）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。
A. 电流
B. 电压
C. 功率
D. 电阻
8、光子探测是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（ A ）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。
A. 光子效应
B. 霍尔效应
C. 热电效应
D. 压电效应
9、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫( B )
A. 光电效应
B. 光电导现象
C. 热电效应
D. 光生伏特现象
10、利用温差电势现象制成的红外探测器称为( A )红外探测器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。
A. 热电偶型
B. 热释电型
C. 热敏电阻型
D. 热电动型
二、判断题（20分，2分/题）
11、红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起构成了完整的无限连续的电磁波谱。（×）
12、红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸气等物质的吸收和散射作用，使辐射在传播过程中逐渐衰减。（√）
13、热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化物混合烧结而制成的，热敏电阻一般制成圆柱状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，内部粒子的无规则运动加剧，自由电子的数目随温度升高而增加，所以其电阻增大。（×）
14、当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。（×）15、红外探测器的透镜系统和发射镜系统的差别主要在于前者具有较高的极限分辨率（散射圈较小）。（√）
16、辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率。（√）
17、当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向P区，空穴移向n区。如果结开路，则在结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。（×）
18、光电池是利用光生伏特效应，直接将光能转换为电能的光电器件。（√）
19、热辐射光纤温度探测器是利用光纤内产生的热辐射来探测温度的一种器件。（√）
20、当恒定的红外辐射照射在热释电探测器上时，探测器才有电信号输出。（×）
三、填空题（20分，2分/题）
21、红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线，但实际上它与其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物质，只要它的温度高于（O K），就会有红外线向周围空间辐射。
22、红外无损检测是60年代以后发展起来的新技术，它是通过测量（热流）或（热量）来
鉴定金属或非金属材料质量、探测内部缺陷的。
23、一般情况下，当红外辐射突然照射或消失时，红外探测器的输出信号不会马上到达最大值或下降为零，而是要经过一段时间以后，才能达到最大值或降为零，当红外探测器的输出达到最终稳态的（63.2%），所需要的时间称为红外探测器的(时间常数)。
24、比探测率又称(归一化探测率)，也叫探测灵敏度，实质上就是当探测器的敏感元件面积为单位面积（A0=1cm2），放大器的带宽Δf=1Hz时，单位功率的辐射所获得的信号电压与噪声电压之比。
25、热释电型红外探测器是由具有极化现象的(热晶体)或称“铁电体”制作的，铁电体的极化强度（单位表面积的束缚电荷）与温度有关。通常其表面俘获大气中的浮游电荷而保持电平衡状态。
26、内光电探测器可分为（光电导、光伏特、光磁电探测器）。
27、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据，其中主要包括以（电压响应率、噪声等效功率、时间常数）。
28、红外技术广泛应用于工业、军事等领域中，以下应用目前采用了红外技术的有（焊接、裂纹探测、军事侦察、夜视）。
29、实验表明，波长在（1-1000）μm之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。
30、研究发现．太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在（红外辐射区域）的频率范围内。
四、简答题（40分，5分/题）
31、简述以下概念：外光电效应、内光电效应、光生伏打效应。
32、请比较光电二极管与光电池的异同？
33、说明光电倍增管的原理。
34、说明光敏电阻的敏感机理。
35、简述光敏电阻的主要参数。
36、简述什么是光电导的弛豫现象以及响应时间。
37、简述光电池的工作原理。
38、红外辐射的物体就可以视为红外辐射源，我们通常把辐射源称作点源或面源，实际工作中如何定义一个辐射源是点源还是面源，依据什么准则？
光电子技术安毓英习题答案
光电子技术安毓英习题答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为 ΩΦd d e e I = ， 且 ()??? ? ??+- =-===Ω?22000212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为A s ，辐射亮度为L e ，面源法线 与l 0的夹角为s ；被照面的面积为A c ，到面源A s 的距离为l 0。若c 为辐射在被照面A c 的入射角，试计算小面源在A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ l 0 S R c L e A s A c l 0 s c 第1.2题图
课程教学大纲 西南科技大学理学院
《半导体发光与光伏器件》课程教学大纲（Semiconductor Emitting and Photovoltaic devices） 课程编号：163990700 学分：3 学时：48 （其中：讲课学时：48 实验学时：0 上机学时： 0 ）先修课程：固体物理 后续课程：光电子技术 适用专业：光信息科学与技术、应用物理专业 开课部门：理学院 一、课程的性质与目标 《半导体发光与光伏器件》是光信息和应用物理专业的一门专业选修课。本课程的目的在于介绍半导体发光的基本理论和及其在器件上应用，以及介绍光伏基础理论知识及其在器件上的应用。通过对课程的学习，使学生了解半导体发光基本物理过程及现象，了解半导体发光器件发光在照明、灯源、显示、探测领域的应用；掌握光伏基础理论知识，掌握太阳能电池器件的基本工作原理和设计，对光伏产业链有个系统的了解，为今后从事相关工作打下基础。 二、课程的主要内容及基本要求 第1章异质结的定义及分类（1学时） [知识点] 异质结基本概念、异质结基本关系式、能带带阶的交换性和传递性、反型异质结的主要公式、同型异质结的主要公式。 [重点] 异质结的分类、能带带阶的交换性和传递性、突变同型异质结和反型异质结的区别。 [难点]
异质结的能带图、异质结特性参数之间的关系、反型异质结和同型异质结之间的主要公式。 [基本要求] 1、识记：异质结基本概念、异质结基本关系式； 2、领会：能带带阶的交换性和传递性；突变同型异质结和反型异质结的 区别； 3、简单应用：画出不同类型异质结的平衡能带图。 [考核要求] 1、异质结基本概念、异质结基本关系式； 2、能带带阶的交换性和传递性；突变同型异质结和反型异质结的区别； 3、作出不同类型异质结的平衡能带图。 第2章异质结电学性质（3学时） [知识点] 突变反型和同型异质结的电流输运机构、突变异质结的电容和电压特性、反型异质结的注入特性。 [重点] 突变反型和同型异质结的电流输运机构、影响尖峰势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性。 [难点] 反型异质结的超注入特性、电流输运机构中的扩散模型、发射模型。 [基本要求] 1、识记：异质结中存在的几种电流输运机构； 2、领会：几种电流输运机构的物理机制；扩散模型须满足的四个条件； 3、简单应用：能画出不同电流输运机构的示意图； 4、综合应用：能判别不同类型异质结电流输运机构中的I-V曲线特点。 [考核要求] 1、记住异质结中存在的几种电流输运机构； 2、影响尖峰势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性；
西南科技大学学生综合测评实施办法
西南科技大学学生综合测评实施办法 第一章总则 第一条为了贯彻党和国家的教育方针，加强我校的校风学风建设，建立对学生教育与管理的激励机制，引导学生在以学为主的基础上，全面成长，根据《普通高等学校学生管理规定》和《高等学校学生行为准则》，结合我校的实际情况，特制订本实施办法。 第二条学生综合测评是学校对学生一学年内综合素质和能力的评价。 第三条按照学校二级管理的原则，学校制定综合测评中考核指导思想、指标以及分值。各学院结合本学院实际情况，按照综合测评的指导思想和原则，以促进学生教育与管理的有机结合，增强学生教育和管理工作的科学性和规范化，提高学生教育与管理工作的效益，促进优良学风的形成制定测评具体实施细则。 第四条各学院制定测评细则时要有学生在校期间明确的努力目标、严格的行为规范、科学的评价标准、要有可比的测评结果。 第五条各学院在制定学生综合测评实施细则时应考虑制度的长久性和延续性，若确需修改，应于每年4月初将修改后的学生综合测评实施细则报学校审核、备案。 第二章综合测评指导思想、组织机构及测评原则 第六条指导思想：要依据学校的人才培养目标，以引导学生自觉主动地按照培养目标的要求努力提高自身综合素质，养成良好的行为规范，促进学生全面发展，适应社会需求。 第七条组织机构：成立学生综合测评工作小组。学生综合测评工作小组由班级民主评议小组、辅导员组成。班级民主评议小组应在辅导员的指导下以班、团干部为基础和学生代表组成，保证班级民主评议小组人数为奇数。 第八条测评原则：采取量化管理与目标管理相结合的方式，以提高学生综合测评体系的科学性、导向性、可操作性，坚持公平、公开、公正，多渠道、多层次、全方位考核的测评原则。 第九条学生综合素质测评办法是以考核学生的综合素质促进学生全面发展为目标，兼顾学生个性发展，采取定量与定性相结合，自评与他评相结合的方法，对学生的综合素质进行测评。 第十条学生综合素质测评从德行素质、发展素质.智力素质、身体素质三个方面来评价。每个指标各自独立计算，计算分项总分，不进行三项加总分。 第十一条学生综合素质测评的结果将作为评定西南科技大学各类奖、助学金和推荐保研、就业的主要依据。 第三章综合素质测评内容及评分标准 第十二条德行素质包括基本素质、能力素质和创新素质三部分。 （一）、基本素质 基本素质包括政治素质、道德素质和行为素质三个部分，采取定性与定量相结合的评价方式。
光电子技术章节练习题及答案
《光电子技术》章节练习题及答案 第一章 一、填空题 1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。其并非热辐射光源本身的温度。 2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。 3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。 4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。 5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。 6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。 7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。 8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。 9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。 二、解答题 1、简述光子的基本特性（10分） [答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ωνη==h E ；（2）22c h c E m ν==，光子具有运
西南科技大学理学院2006～2007学年第一学期光电子技术同步练习题4答案
西南科技大学试题单(A 卷) 理学院课程名称：《光电子技术》课程代码：命题人：命题组 学院：理学院专业班级：光信息科学与技术2003级学号：共4页第页 一、选择题（20分，2分/题） 1、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及（ A ）等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。 A. 偏振调制 B. 共振调制 C. 电角度调制 D. 振幅调制 2、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的探测器，称为（D ） A. 相位调制型探测器 B. 相位结合型探测器 C. 相位振动型探测器 D. 相位干涉型探测器 3、半导体激光发光是由（ D ）之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。 A.原子 B.分子 C.离子 D.能带 4、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型（ C ）和玻璃作为工作物质的激光器。 A. 石英晶体. B. 高纯硅. C. 绝缘晶体 D. 压电晶体 5、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（ A B D） A. 线行好，按比例地将光信号转换为电信号 B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号
C. 产品结构简单，易维护 D. 性能稳定，噪声小 6、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（ A B C ） A. 光电二极管 B. 光电倍增管 C. 光敏电阻 D. 固体激光器 7、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（ B ）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。 A. 电流 B. 电压 C. 功率 D. 电阻 8、光子探测是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（ A ）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。 A. 光子效应 B. 霍尔效应 C. 热电效应 D. 压电效应 9、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫( B ) A. 光电效应 B. 光电导现象 C. 热电效应 D. 光生伏特现象 10、利用温差电势现象制成的红外探测器称为( A )红外探测器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。 A. 热电偶型 B. 热释电型 C. 热敏电阻型 D. 热电动型 二、判断题（20分，2分/题） 11、红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起构成了完整的无限连续的电磁波谱。（×） 12、红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸气等物质的吸收和散射作用，使辐射在传播过程中逐渐衰减。（√）
西南科技大学辅修双学位管理办法
西南科技大学辅修/双学位管理办法 为深化教育改革，加速培养“厚基础、宽口径、高素质”、富有创新精神和实践能力的知识复合型人才，进一步调动学生的学习积极性，让学有余力的学生能充分利用西南科技大学多学科的教育资源，学到更多的知识技能，提高就业竞争能力，成为基础扎实、知识面宽、适应性强的复合型人才，学校继续推行主辅修制，并新制定双学位制，在《西南科技大学辅修专业实施办法》基础上进行修订，特制订本办法。 一、辅修和双学位专业的教学要求 （一）开设辅修/双学位专业的学院应根据专业特点和要求，由该专业所在学院参照该专业本科教学计划研究制定，经学院教学指导委员会审查后交教务处审核，经核准后实施。辅修/双学位的学习均实行学分制管理。 辅修专业必修课应在4—6门，不应低于15学分，不超过20学分。辅修专业选修课不低于15学分，总学分不低于28学分。 双学位的课程可在辅修课程基础上增加5—8门，其中文科不低于55学分、理工科不低于60学分。 （二）辅修/双学位专业的教学形式如下： 1、学生以网上选课方式选择自己该学期要修读的辅修/双学位专业课程。 2、对辅修/双学位学生超过20以上的课程，可单独组织开课。对辅修/双学位学生少于20人的课程，学生可到其它主修专业插班听课。 3、如果辅修/双学位专业必修课和学生主修专业教学计划中的课程内容相同，学生可以申请免修。 4、如果辅修/双学位专业选修课和学生主修专业教学计划中的课程内容相同，学生不得选修。 二、学生选修辅修和双学位专业的要求 在校本科学生（专科起点本科除外）修满第一年全部课程后，成绩优良且平均学分绩点在2.0以上，学有余力，对某辅修专业有特别兴趣并有一定基础者，可申请修读辅修专业。成绩优良，且平均学分绩点达2.5及以上，并且未受记过及其以上处分者，可申请修读第二学位。 辅修/双学位一般应跨学科门类修读，即在我校现有的理学、工学、文学、经
光电子技术课后答案安毓敏第二版
习 题 1 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功 率。 ΩΦd d e e I =， 202πd l R c =Ω 202e πd d l R I I c e e ==ΩΦ 2. 如图所示，设小面源的面积为A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为 s ；被照面的面积为A c ，到面源A s 的距离为l 0。若 c 为辐射在被照面A c 的入射角，试计算小面源在A c 用定义r r e e A dI L θ?cos =和A E e e d d Φ=求解。 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 不是热辐射。 6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长 m 随温 度T 的升高而减小。试由普朗克热辐射公式导出 常数=T m λ。 这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.89810-3 m K 。 普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。 9. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。你知道这是按什么区分的吗？ 按色温区分。 习 题 2 1. 何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口的光辐射的大气衰减因素。 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。 l 0 S R c 第1题图 L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第2题图
2. 何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？ 是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。 5. 何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？ 当光波的两个垂直分量E x ，E y 的光程差为半个波长（相应的相位差为）时所需要加的电压，称为半波电压。 7. 若取v s =616m/s ，n =2.35， f s =10MHz ， 0=0.6328m ，试估算发生拉曼-纳斯衍射 所允许的最大晶体长度L max =? 由公式0 2202044λλλs s s f nv n L L =≈<计算，得到 612 2022max 10 6328.0410********.24-?????==λs s f nv L 。 10. 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V =0.2510-5（）/cm T ，试计算光的旋转角。 由公式L αθ=、VH =α和L NI H = 计算，得到VNI =θ。 11. 概括光纤弱导条件的意义。 从理论上讲，光纤的弱导特性是光纤与微波圆波导之间的重要差别之一。实际使用的光纤，特别是单模光纤，其掺杂浓度都很小，使纤芯和包层只有很小的折射率差。所以弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构，而且为制造提供了很大的方便。 15. 光波水下传输有那些特殊问题？ 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采用如图2-28所示的距离选通技术。当光源发射的光脉冲朝向目标传播时，接收器
光电子技术安毓英习题答案
第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为 ， 且 ()??? ? ??+- =-===Ω?22000212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线 与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 0cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ ΩΦd d e e I = r r e e A dI L θ?cos = 第1.1题图 第1.2题图
光电子技术复习题,考试用的
一．单项选择题 1. 光电转换定律中的光电流与 A 温度成正比 B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成 正比 2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 A 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短 B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短 C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长 D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短 3.光束调制中，下面属于外调制的是 A 声光调制 B 电光波导调制 C 半导体光源调制 D 电光强度 调制 4.红外辐射的波长为[ ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770- 1000 nm 5.激光具有的优点为相干性好、亮度高及[ ] A 多色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱 6．能发生光电导效应的半导体是 A. 本征型和激子型 B. 本征型和晶格型 C. 本征型和杂质型 D. 本征型和自由载流子型 7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子描述，在强辐射作用下 A. =0.5 B. =1 C. =1.5 D. =2 8.电荷耦合器件分 [ ] A 线阵CCD和面阵CCD B 线阵CCD和点阵CCD C 面阵CCD和体阵CC D D 体阵CCD和点阵CCD 9. 光通亮φ的单位是[ ] A 焦耳 (J) B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd) 10.硅光二极管主要适用于[ ] A紫外光及红外光谱区 B可见光及紫外光谱区 C可见光区 D 可见光及红外光谱区 13．光视效能K为最大值时的波长是 A．555nm B.666nm C．777nm D.888nm 14.可见光的波长范围为[ ] A 200—300nm B 300—380nm C 380—780nm D 780—1500nm 15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和[ ]
光电子技术安毓英习题答案完整版
第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为?s ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若?c 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67?10-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ= -进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： 第1.2题图
光电子技术基础复习题
1、某单色光频率为3×1014Hz，该单色光在水中（n=1.33）的速度和波长。答：v=c/n=3*108/1.33=2.26*108m/s λ=v/f=2.26*108/3*1014 =0.75*10-6m 2、某星球的辐射出射度的峰值波长为400nm，试估算该星球表明的温度。 答：由维恩位移律λmT=b 得T=b/λm=2.898*10-3/400*10-9=7.245*103k 3、简述光子简并和能级简并 答：光子简并：光子的运动状态简称为光子态。光子态是按光子所具有的不同能量（或动量数值），光子行进的方向以及偏振方向相互区分的。处于同一光子态的光子彼此之间是不可区分的，又因为光子是玻色子，在光子集合中，光子数按其运动状态的分布不受泡利不相容原理的限制。可以有多个光子处于同一种光子态上，这种现象称为简并。处于同一光子态的平均光子数目称为光场的简并度δ。δ=1/（e hυ/kT-1） 4、什么是亚稳态能级。 答：若某一激发能级与较低能级之间没有或只有微弱的辐射跃迁，则该态的平均寿命会很长τs>>10-3s,称为亚稳态能级，相应的态为亚稳态。 5、设二能级系统，发生受激辐射时，对入射光场的要求是什么？ 6、产生激光的重要机理是 答：受激辐射 7、爱因斯坦关系是 8、以二能级为例推导粒子数反转的条件是什么？ 答：能级上的粒子数分布满足条件N2/g2>N1/g1 反转分布图 对物质的要求：在物质能级中存在亚稳态能级 对外界的考验：需要有泵浦源 9、从能级理论出发，解释Nd:YAG激光器工作原理（p44-45） 10、解释增益饱和效应 答：当入射光强度足够弱时，增益系数与光强无关，是一个常量，而当入射光强增加到一定程度时，增益系数将随光强的增大而减小，这种增益系数随光强的增大而减小的现象称为增益饱和效应。 11、两种介质A、B的折射率分别为nA=1，nB=1.2，当光从B传播到A时，计算：1）发生全反射的零界角
西南科技大学实施本科生导师制指导性意见(试行)
西南科技大学关于实施 本科生导师制的指导性意见（试行） 本科生导师制是高等教育改革和发展的必然要求，是进一步贯彻中央16号文件精神，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才的重要保证。实施导师制对促进学生自主学习与教师指导相结合，建立新型师生关系，实现因材施教和个性化发展具有重要意义。 为进一步深化和落实全员育人、全方位育人，全面做好本科生导师制推行工作，明确各学院、行政职能部门在落实本科生导师制过程中的职责，特制定本指导性意见，请各部门参照执行。 第一章组织机构 第一条学校成立本科生导师制工作指导小组，指导各学院导师制工作的实施，审定学院制定的导师制实施细则，协调各部门相关工作的开展，负责校级优秀导师的评选表彰。 组长: 分管学生工作校领导、分管教学工作校领导。 副组长: 学工部部长、教务处处长、人事处处长。 成员：人事处师资科科长、教务处教务科科长、教学信息化建设中心主任、学生教育管理科科长、就业中心主任。
秘书：学生教育管理科科长（兼） 指导小组下设办公室，挂靠学生处，负责日常工作。 第二条学院成立以院长为组长的导师制工作实施小组，负责本院导师制的政策制定和组织实施，实施小组构成情况交本科生导师制工作指导小组存档。 第二章选聘条件和程序 第三条学院应为所有全日制在校本科生配备导师。 第四条所有具有中级及以上职称或博士学位的教师（含行政和教辅部门中具有专业职称的人员）均应承担导师工作，未聘岗进修人员在读期间原则上不承担导师工作。 第五条导师应为人师表，言传身教，爱岗敬业，治学严谨，热爱学生，具有较强教学水平和科研能力。 第六条因各种原因不再担任导师的，需经学院批准，由学院为学生选配新的导师。 第三章工作职责 第七条导师应引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，注重对学生科学精神、人文精神、创新精神的培养，促进学生知识、能力、素质协调发展。
光电子技术安毓英习题答案解析[完整版]
第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为 5.6710-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ=-进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第1.2题图
张永林第二版《光电子技术》课后习题答案解析
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV 1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？ 为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。因为光度参数只适用于0.38~0.78um的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+dλ范围内发射的辐射通量dΦe，除以该波长λ的光子能量hν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。 1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx，求出该灯的光通量。 Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx
1.4一支氦-氖激光器（波长为63 2.8nm ）发出激光的功率为2mW 。该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。 求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。 若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。 32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.362 1.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v v v v v K V lm d I d S Rh R R I cd dI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=???=Φ?Φ= =Ω?Ω ??Ω===-?Φ===?--??= ===??Φ==52262 4.610/0.0005 lm m π=??'2' ''22 2' '2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v v v v v v v v l m r m P d r M E L dS l r L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===??Φ====ΩΩ 1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长 随温度T 的升高而减小。试用普朗克热辐射公式导出 常数=T m λ 式这一关系式称为维恩位移定律中，常数为-。 普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。教材P8 2.1什么是光辐射的调制？有哪些调制的方法？它们有什么特点和应用？
光电子技术习题
1. 一氦氖激光器，发射波长为6.3287 10-?m 的激光束，辐射量为5mW ，光束的发散角为 310-?，求此激光束的光通量及发光强度。又此激光器输出光束的截面（即放电毛细管 的截面）直径为1mm ，求其亮度。 解：波长的光的视见函数值为=)(λV ，W lm K m /683=则其激光束的光通量为： e m v V K Φ??=Φ)(λ=683??238.05310-?=lm 1弧度 = 1单位弧长/1单位半径, 1立体角=以该弧长为直径的圆面积/1单位半径的值的平方，则光束的发散角为3 10-?时的立体角为 24 απ = Ω= 23)100.1(4 -??π =610-? 发光强度为： cd I v v 610035.1?=Ω Φ= 亮度为： 2cos r I A I L v v v πθ=?= =212/10m cd ? 2．已知氦氖激光器输出的激光束束腰半径为0.5mm ，波长为，在离束腰100mm 处放置一个倒置的伽利略望远系统对激光束进行准直与扩束，伽利略望远系统的目镜焦距 mm f e 10-='，物镜焦距mm f o 100=' ，试求经伽利略望远系统变换后激光束束腰大小、位 置、激光束的发散角和准直倍率。 解：已知束腰半径010.5w mm =，632.8nm λ=，束腰到目镜的距离为1100z mm = ∴可以求得目镜前主平面上的截面半径 2 10.50.502w w mm === 波阵曲面的曲率半径： 22 0122116 1 3.140.5(1())100(+())=-15488.857mm 100632.810 w R z z πλ-?=+=-?-??1 Q '' 11111R R f -= ∴将115488.857mm R =-，'10f mm =-带入得'1R ： ''111111115488.85710 R R f =+=+--
西南科技大学教学事故的认定及处理办法
西南科大教字[2006]55号 西南科技大学教学事故的认定及处理办法 （修订） 第一章总则 第一条为维护正常教学秩序，保证教学质量，规范教学行为，严肃教学纪律，建立良好的教学环境和教学氛围，特制定本办法。 第二条本办法所称教学事故，是指在教学及其辅助、管理过程中产生的影响教学秩序和教学质量的事件。 第三条教学事故责任人为教师、教学辅助人员、教学管理人员（以下简称教学人员）。 第四条教学事故发生后不能以部门或集体代替责任人，要按岗位职责追究到人。 第五条教学事故分为一般教学事故、严重教学事故和重大教学事故。 —1—
第六条教学事故的认定和处理遵循违纪必究、客观公正的原则。 第七条本办法适用于西南科技大学普通高等教育本科教学。 第二章教学事故的认定 第八条以下为一般教学事故。 （一）教师上课时接打手机，在课堂上吸烟，不使用规范汉字，1954年1月1日以后出生的教师不使用普通话教学。 （二）教师擅自变更指定的教学时间或地点；上课迟到5分钟、提前下课5分钟，或不足5分钟的情况一学期出现三次；随意打乱进程、自行减少学时，擅自修改教学内容的；批改作业、答疑不认真。 （三）监考教师迟到，未尽职或考试过程中随意离开考场的；不按时给出成绩，延误后续工作的。 （四）没有按照学校毕业设计（论文）规定指导或对工作不负责任，导致学生论文质量低劣或不能按时完成规定的毕业设计（论文）任务者。 （五）因教师课堂组织原因造成学生纪律涣散，因教师指导失误影响实习效果的。 （六）学生成绩漏登或更改次数在2%－5%（含5%）之间的；学生基本资料书写有误造成各种证书（证件）有误的；在学籍处理—2—
西南科技大学公共体育课程学分制管理
西南科技大学公共体育课程学分制管理 实施细则（试行） 根据教育部、国家体育总局和西南科技大学有关文件精神，特制定本实施细则，从二〇〇四级学生开始实施，由体育学科部负责解释。 一、公共体育课不得免修。学生在校期间的体育成绩由体育课成绩、《学生体质健康标准》中规定的项目和早操成绩进行综合评定。 在校各类本科专科学生在前四学期均安排每周2学时（共112学时）的体育课程教学。通过教育部颁布的《学生体质健康标准》。 学生在校期间修满教学计划规定的学分数，积极参加早操和课外体育锻炼，每学年通过教育部颁布的《学生体质健康标准》。 二、素质类体育选修课每学期安排32学时的体育课程教学。 三、学生必须按规定参加考试，不得无故缺考。成绩合格，通过《学生体质健康标准》、早操合格即获得相应的学分。 1、一年级、二年级均开设体育课，每学期1学分。在此期间必须修满4个学分。 2、三年级、四年级应通过教育部颁布的《学生体质健康标准》、早操合格即获得相应的学分（每学期0.5学分）。共2个学分。 学生在校期间必须完成以上规定的学分，否则将不能毕业。 3、素质类体育选修课合格即获得相应的选修学分。 四、学生在一学年内，因旷课达年教学时数1/10以上或因病、事假达年教学时数1/3以上者，其成绩记为不及格，该学年成绩最高记为59分。 五、体育成绩不及格者，按照学校有关规定执行。 六、体育成绩在76分及以上者才能参加校级以上各类评“优”或“奖学金”的评定。 七、体育考试严禁作弊或无故缺考。违者按以下办法处理： 1、在体育课内考试及体育理论考试作弊或无故缺考均按学校有关规定处理。 2、学生在《体质健康标准》测试中作弊或无故缺考，视其认识态度，可给予一次重测机会。但须由本人提出申请，体育学科部领导同意后到教学办、财务处、教务处等部门办理重修手续后，另行安排考试，计算成绩。（按项目多少办理，每一项办理一次）但如再犯，则按学校有关规定处理。 3、学生在早操中作弊一次，扣除五次出勤成绩，且当次成绩无效。 八、对于因病、因伤或因事不能按时参加考试者，应在考试前经本人申请，学校医院（因伤、病）或考生所在学院教学办（因事）证明，体育学科部领导批准可以缓考。缓考一年内有效。 九、对于因病、残，但尚未达到休、退学规定的学生及大龄学生（35岁以上），经本人申请，学校医院证明，体育学科部领导批准，报学院教学办备案并进行公布，可编入保健体育班学习，所填表格存入学生档案。 十、对校体育代表队队员，因参加市级以上的体育竞赛，与有关课程考试发生冲突，由体育学科部出据证明到教务处办理缓考手续，不缴纳费用。所参加训练、比赛可计算体育课时。十一、对校体育代表队主力队员，在市级以上重要比赛中，为学校争得荣誉者，涉及学业预警处理时，可视其夺标等级与次数酌情考虑补救性解决办法。 十二、体育考试 1、学生在校期间，一、二年级进行体育综合考试；三、四年级进行《学生体质健康标准测试》、早操合格。
张永林 第二版光电子技术》课后习题答案
可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：~ 辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？ 为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。因为光度参数只适用于~的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+dλ范围内发射的辐射通量 dΦe，除以该波长λ的光子能量hν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。 一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面的照度为 30lx，求出该灯的光通量。 Φ=L*4πR^2=30*4**^2= 一支氦-氖激光器（波长为）发出激光的功率为2mW。该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm。 求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。 若激光束投射在10m远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为，求该屏上的光亮度。 从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T的升高而减小。试用普朗克热辐射公式导出 式这一关系式称为维恩位移定律中，常数为?10-3m?K。 普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。教材P8 什么是光辐射的调制？有哪些调制的方法？它们有什么特点和应用？ 光辐射的调制是用数字或模拟信号改变光波波形的幅度、频率或相位的过程。 光辐射的调制方法有内调制和外调制。 内调制：直接调制技术具有简单、经济、容易实现等优点。但存在波长(频率)的抖动。 LD、LED 外调制：调制系统比较复杂、消光比高、插损较大、驱动电压较高、难以与光源集成、偏振敏感、损耗大、而且造价也高。但谱线宽度窄。机械调制、电光调制、声光调制、磁光调制 说明利用泡克尔斯效应的横向电光调制的原理。画出横向电光调制的装置图，说明其中各个器件的作用。若在KDP晶体上加调制电压U=Um ，U在线性区内，请写出输出光通量的表达式。 Pockels效应：折射率的改变与外加电场成正比的电光效应。也称线性电光效应。 光传播方向与电场施加的方向垂直，这种电光效应称为横向电光效应。 说明利用声光布拉格衍射调制光通量的原理。超声功率Ps的大小决定于什么？在石英晶体上应加怎样的电信号才能实现光通量的调制？该信号的频率和振幅分别起着什么作用？ 当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应的变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。
光电子技术基础复习题
1、某单色光频率为3×1014Hz ，该单色光在水中（n=1.33）的速度和波长。 答：v=c/n=3*108/1.33=2.26*108m/s λ=v/f=2.26*108/3*1014 =0.75*10-6m 2、某星球的辐射出射度的峰值波长为400nm ，试估算该星球表明的温度。 答：由维恩位移律λmT=b 得 T=b/λm =2.898*10-3/400*10-9=7.245*103 k 3、简述光子简并和能级简并 答：光子简并：光子的运动状态简称为光子态。光子态是按光子所具有的不同能量（或动量数值），光子行进的方向以及偏振方向相互区分的。处于同一光子态的光子彼此之间是不可区分的，又因为光子是玻色子，在光子集合中，光子数按其运动状态的分布不受泡利不相容原理的限制。可以有多个光子处于同一种光子态上，这种现象称为简并。处于同一光子态的平均光子数目称为光场的简并度δ。δ=1/（e h υ /kT -1） 4、什么是亚稳态能级。 答：若某一激发能级与较低能级之间没有或只有微弱的辐射跃迁，则该态的平均寿命会很长τs >>10-3s,称为亚稳态能级，相应的态为亚稳态。 5、设二能级系统，发生受激辐射时，对入射光场的要求是什么？ 6、产生激光的重要机理是 答：受激辐射 9、从能级理论出发，解释Nd:YAG 激光器工作原理（p44-45） 10、解释增益饱和效应 答：当入射光强度足够弱时，增益系数与光强无关，是一个常量，而当入射光强增加到一定程度时，增益系数将随光强的增大而减小，这种增益系数随光强的增大而减小的现象称为增益饱和效应。 11、两种介质A 、B 的折射率分别为nA=1，nB=1.2，当光从B 传播到A 时，计算：1）发生全反射的零界角 2）布鲁斯特角 答：1.θc =arcsin （n 2/n 1）（n 1>n 2） =arcsin （1/1.2）=56.44° 2. tan θ=n 2/n 1 θ=arctan （n 2/n 1） =arctan （1/1.2）=39.8° 12、人体辐射出射度的峰值波长为（ ） 答：由维恩位移律λmT=b 得 λm =b/ T =2.898*10-3/（37+273）=9.35*10-6m 13、红宝石激光器利用（氙灯）作为泵浦源。 14、光纤长距离通信中传播信息光的波长为(1550nm)，在接收端光电二极管所使用的材料是(InGaAs) 15、某阶跃光纤：n1=1.490, n2=1.480,则光纤的临界传播角为多少？ 答: α=arcsin （n 2/n 1）=arcsin （1.48/1.49）=83.4° 16、某平板介质波导：2a=10μm, n1=1.480, n2=1.470,则该波导的截止波长为多少？ 答：平板v=π/2（光纤v=2.405） V=（2πa/λc ）2 221n n - λc =2πa 2 2 21n n -/ V=（10*π2247 .148.1-）/（π/2）=3.44μm 17、已知某平板介质波导：2a=80μm, n1=1.490, n2=1.470,入射光波长为λ=1μm ，在该波导中存在的模式数为 答：M=V 2/2=(π/2)2/2=1 18、解释材料色散产生的原因 答：材料色散：是由于折射率随波长变化的，而光源都具有一定的波谱宽度，因而产生传播时延差，引起脉冲展宽。 补充： 模式色散：在阶跃光纤中，入射角不同的光波在光纤内走过的路径长短不同，在临界角上传输的光路最长，沿光纤轴线传输的光路最短，由此引起时延差而产生模式色散。 波导色散：是由光纤的几何 结构决定的色散，它是由某一波导模式的传播常数β随光信号角频率w 变化而引起，也称为结构色散。 19、简述谐振腔的作用 答：使光只能沿着轴线方向往返运动（方向性） 筛选光频率，只能使满足干涉相干条件频率的光能在腔内往返运动（单色性） 增加光强度，实现光放大（高亮度） 20、半导体激光器实现光放大的物质条件是什么 答：PN 结附近或导带电子和价带空穴相对反转分布 21、激光产生的条件具体有那些 答：必要；粒子数反转分布和减少振荡模式数 充分；起振和稳定振荡 计算：1）入射光波长为1550nm ，Pin=0.05W ，Pout=0.002W ，估算光纤中信号能传输的最远距离。 2）光源为激光，λc=1550nm,光源脉宽Δλ=0.5nm ，假设信号传输1km ，计算由于材料色散造成的脉冲信号展宽σ。 3）只考虑材料色散，估算信号 在光纤中传播1km 的bit rate 的最大值。 答：1. α=10lg(p i /p o )/L L=10*lg （0.05/0.002）/0.36=38.8m 2. σ=Δλdn/cd λ=0.5*10-9/3*108=1.7*10-18s/m 3.B<=1/（4Δτ） Δτ=L|D m |Δλ 24、已知输入信号频率最大值为 1kHz ，输入信号峰值为3V ，脉冲编码调制采用4位编码 则：1）采样频率最小值为？ 2）采用有舍有入的方式，量化单元为？由此产生误差的最大值为？ 答： 25、KDP 晶体的纵向电光效应中，Δφ=？V π=？ 答：Δφ=（2π/λ）n 03γ63v V π=λ/（2 n 03γ63）=πC/（wn 03γ63） 26、电光强度调制中如何解决信号失真问题？推导解决失真后的透射率表达式。 答：a.在调制晶体上加一个恒定的直流电压V=Vn/2，该直流电压使两束光产生相位延迟π/2； b ．在光路中增加一片λ/4波片 27、调制:将欲传递的信息加载到激光 辐射上的过程。 28、脉冲编码调制是把模拟信号先变 成电脉冲序列，进而变成代表信号信息的二进制编码，再对光载波进行强度调制。 要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程:抽样、量化和编码。 抽样：将连续的信号分割成不连续的脉冲波，且脉冲序列的幅度与信号波的幅度相对应。要求取样频率比传递信号频率的最大值大两倍 以上。 量化：把抽样后的脉冲幅度 调制波分级取整处理，用有限个数的代表值取代抽样值的大小。 编码：用量化的数字信号变 成相应的二进制代码的过程，用一组等幅度、等宽度的脉冲作为码元。 29、解释电光效应 答：某些晶体在外加电场作用下，折射率发生变化，当光波通过此介质时，其传播特性就会受到影响。 30、解释半波电压 答：光波在光晶体中传播时，当光波的两个垂直分量的光程差为半个波长时所需要加的电压，称为半波电压。 32、渡越时间对调制信号频率有什么影响？ Δфo 是当ωm τd <<1时的峰值相位延迟；γ称为高频相位延迟缩减因子，表征因渡越时间引起的峰值相位延迟的减小程度。只有当ωm τd <<1。即τd << T m / 2π时， γ=1，即无缩减作用。说明光波在晶体内的渡越时间必须远小于调制信号的周期，才能使调制效果不受影响。 33、某电光晶体n=1.5，L=1cm ，ωm τd =π/2,则调制信号最高频率为？ 答：f m =w m / 2π=1/4τd =c/4nL=3*108/（4*1.5*0.01）=5*109Hz 34、解释声光效应（p136-137） 答：当光在建立起超声场的介质中传播时，由于弹光效应，光介质中的超声波衍射或散射的现象。 补充：介质光学性质的变 化，不仅可以通过外加电场的作用而实现，外力的作用也能够造成折射率的改变，这种由于外力作用而引起介质光学性质变化的现象称为弹光效应。 36、声光调制器件由声光介质，电——声换能器，吸声装臵以及电源组成。 采用布喇格衍射。 35、声光效应中发生Bragg 衍射的条件是什么？Bragg 衍射的特点是？ 答：条件：1）超声波频率足够高L=λs /λ 2）光线倾斜入射，当入射角θB 满足2λs sin θB =λ产生布喇格衍射 特点：1）衍射光只有0级，+1 或-1级，布喇格衍射效应制成的声光器件效率比较高。 2）两级衍射光夹角为2 θB 3）衍射效率 η=I 0/I i =sin 2[（π L/2 λ） s P M H L 2)/(]=sin 2 [πL/ 2λs I M 2] 37、调Q 的目的是压缩脉冲宽度，提高峰值功率。 38、解释激光器的Q 值？Q 值和激光器的损耗之间有什么关系？ 答：Q 值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标—品质因数。 品质因子Q 与谐振腔的单 程总损耗的关系 Q=2πW/P=2π/λα总 39、叙述调Q 的过程？ 答：过程1.在泵浦过程的大部分时间里（t-t 0）谐振腔处于低Q 值状态，故阈值很高不能起振，从而激光上能级的粒子数不断积累，直至t 0时刻，粒子数反转达到最大值Δni 过程2. t 0时刻Q 值突然升 高（损耗下降），振荡阈值随之降低， 于是激光振荡开始建立。由于此Δni>>Δnt （阈值粒子反转数），因此受激辐射增强非常迅速，激光介质存储的能量在极短时间内转变为受激辐射场的能量，结果产生了一个峰值功率很高的窄脉冲。 41、叙述声光调Q 的原理。 答：利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的反射损耗。 40、叙述电光调Q 的原理。 答：电光调Q 是指在激光谐振腔内加臵一块偏振片和一块KDP 晶体。光经过偏振片后成为线偏振光，如果在KDP 晶体上外加λ/4电压，由于泡克尔斯效应，使 往返通过晶体的线偏振光的振动方向改变π/2。如果KD*P 晶体上未加电压，往返通过晶体的线偏振光的振动方向不变。所以当晶体上有电压时，光束不能在谐 振腔中通过，谐振腔处于低Q 状态。由于外界激励作用，上能级粒子数便迅速增加。当晶体上的电压突然除去时，光束可自由通过谐振腔，此时谐振腔处于高Q 值状 态，从而产生激光巨脉冲。电光调Q 的速率快，可以在10-8秒时间内完成一次开关作用，使激光的峰值功率达到千兆瓦量级。如果原来谐振腔内的激光已经是线 偏振光，在装臵电光调Q 措施时不必放臵偏振片。 42、什么是单模光纤？成为单模光纤的条件是什么？ 答：只允许基模通过的光纤为单模光纤。 条件：V=（2πa/λc ）2 221n n -<2.405 光纤直径很小、λ>λc 43、试比较单模光纤和多模光纤的区别（阶跃光纤） 答：单模光纤的数值孔径比较大，单 模光纤只允许基模通过而多模光纤则允许若干个模式通过。单模芯径为8~10μm ，多模光纤的芯径为50~100μm. 44、光纤中存在哪几种损耗 答：吸收损耗：当光波通过任何透明物质时，都要使组成这种物质的分子中不同振动状态之间和电子的能级之间发生跃迁。这种能级跃迁时， 物质吸收入射光波的能量引起的光的损耗。 散射损耗：由于光纤制作工艺上 的不完善，例如有微气泡、杂质和折射率不均匀以及有内应力等，光能在这些地方会发生散射，使光纤损耗增大。 弯曲损耗：光纤弯曲是引起光纤 损耗的另一个重要的原因。光纤是柔软的，可以弯曲。弯曲的光纤虽然可以导光，但是会使光的传播路径改变，使得光能渗透过包层向外泄漏而损失掉。 45、解释瑞利散射 答：物质散射中最重要的是本征散射，也成为瑞利散射。本征散射是由玻璃熔制过程中造成的密度不均匀而产生的折射率不均匀引起的散射。瑞利散射与波长的四次方成反比。瑞利散射引起的损耗： αRs =（A/λ4）（1+B Δ） 46、光纤通信中常用的波段的波长是多少？为什么使用该波长？ 答：光在Sio 2中传输 850nm （损耗比较小）、1300nm （色散最小）、1550nm （损耗最小） 48、光纤的基本结构是什么？每部分的作用是什么？ 答：基本结构：护套、涂敷层、包层和纤芯