光电子学复习提纲

新材料发展方向

新材料领域未来发展方向 日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、有机／高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。 1.半导体材料 随着高科技发展的需要，半导体及其应用研究的中心正向直接影响市场的微型或低维量子器件、改善传输质量和效率、增大功率和距离等方向发展，半导体化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的应用前景。半导体材料领域的重要研究主题有： （1）Si基积分电路设计，就材料物性而言涉及用于门（gates）电路控制的纳米尺寸电介质制造及特性研究。 （2）大能隙材料则在光电子学领域中具有关键的作用。可以预期，Ⅲ―V族化合物材料具有重要应用前景。 （3）纳米电子学及纳米物理学研究是微电子及光电子材料和器件发展的基础，涉及半导体与有机或生物分子耦合，低维器件的量子尺寸效应，半导体与超导体或磁性材料界面以及原子或分子尺度的存储问题。建立原子学模拟与连续介质力学及量子力学跨层次―跨尺度关联应是该领域中的一个重要的研究方向。 2.结构材料 Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作为力学材料的主体，构成了系列结构材料，其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机）。汽车用钢近年来已从一般钢铁发展为使用灿合金或特殊的高强Mg基合金，高强Ti合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。用于军用飞机的Al合金及一般钢材则被先进的Ti合金及高分子基复合材料所取代。进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或Al基复合材料。结构材料的主体有： （1）钢铁：钢铁材料，特别是具有多相结构和复杂成分的优质钢具有重要的应用前景和潜在优势，需要开展相应的基础研究。联系微米和纳米技术的纳米层间结构、织构以及晶界和界面都可视为改善钢铁材料的重要途径。 （2）Al合金：Al基材料及相应的沉淀硬化效应导致高强铝合金的出现，相关技术工艺已发展为"沉淀科学"，它涉及"相"间晶体结构的匹配性以及合金的稳定性，特别是时效合金的稳定性直接影响航空或空间应用，因此可视为Al合金基础研究中的重要问题。 （3）Mg合金：镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动、风动工具和医疗器械等领域。镁合金是最轻的工程结构材料，以其

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

光电子学基础知识

第一章 光辐射与发光源 教学目的 1、掌握光波在各种介质中的传播特性。 2、了解光度学基本知识。 3、了解热辐射基本定律 教学重点与难点 重点：光波在电光晶体、声光晶体中的传播特性。 难点：光度学基本知识。 1.1电磁波谱与光辐射 1. 电磁波的性质与电磁波谱 光是电磁波。 根据麦克斯韦电磁场理论，若在空间某区域有变化电场E （或变化磁场 H ），在邻近区域将产生变化的磁场H （或变化电场E ），这种变化的电场和变化的磁场不断地交替产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁波。 电磁波具有以下性质： ⑴ 电磁波的电场E 和磁场H 都垂直于波的播方向，三者相互垂直，所以 电磁波是横波。H E 、和传播方向构成右手螺旋系。 ⑵ 沿给定方向传播的电磁波，E 和H 分别在各自平面内振动，这种特性称为偏振。 ⑶ 空间各点E 和H 都作周期性变化，而且相位相同，即同时达到最大，同时减到最小。 ⑷ 任一时刻，在空间任一点，E 和H 。 ⑸ 电磁波在真空中传播的速度为c =，介质中的传播速度为 υ=

电磁波包括的范围很广，从无线电波到光波，从X射线到g射线，都属于电磁波的范畴，只是波长不同而已。目前已经发现并得到广泛利用的电磁波有波长达104m以上的，也有波长短到10-5nm以下的。我们可以按照频率或波长的顺序把这些电磁波排列成图表，称为电磁波谱，如图1所示，光辐射仅占电波谱的一极小波段。图中还给出了各种波长范围（波段）。 图1 电磁辐射波谱 2. 光辐射 以电磁波形式或粒子（光子）形式传播的能量，它们可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程称为光辐射。一般认为其波长在10nm~1mm，或频率在3′1016Hz~3′1011Hz范围内。一般按辐射波长及人眼的生理视觉效应将光辐射分成三部分：紫外辐射、可见光和红外辐射。一般在可见到紫外波段波长用nm、在红外波段波长用mm表示。波数的单位习惯用cm-1。 可见光。通常人们提到的“光”指的是可见光。可见光是波长在390~770nm 范围的光辐射，也是人视觉能感受到“光亮”的电磁波。当可见光进入人眼时，人眼的主观感觉依波长从长到短表现为红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色和紫色。 紫外辐射。紫外辐射比紫光的波长更短，人眼看不见，波长范围是1~390nm。细分为近紫外、远紫外和极远紫外。由于极远紫外在空气中几乎会被完全吸收，

光电子学知识点

一、绪论 1、激光发明年份； 2、什么叫光电子学、光电子技术？ 3、列举几种光电子技术或光电子器件，至少6种； 4、典型的光电子（通信）系统由哪几部分构成。 二、光与物质相互作用基础 1、光的本性，传播时表现为波动性，与介质相互作用时表现为粒子性； 2、对于线性、均匀、各向同性介质，极化率χ为标量；而在各向异性介质中，电极化强度矢量P 和外电场E 不再平行，此时极化率χ变为二阶张量：0i ij j P E εχ= 3、P 、D 、E 之间的关系 4、辐射度量和光度量的区别 5、辐射通量、光通量之间的换算关系 6、亮度和照度的区别 7、能带理论基本概念（价带、导带、禁带、禁带宽度）

三、光波导（30分） 1、平面介质波导的结构（各层名称），各层介质的折射率关系；对称波导、非对称波导； 2、各层中的场分布：波导层中横向（光受限的方向）为驻波场，纵向为行波场；衬底和覆盖层中横向为振幅成指数规律衰减的消逝场，纵向为行波场；消逝系数、穿透深度 3、全反射时界面的相移公式；（不要求记忆，但要会用） 4、横向传播常数、纵向传播常数；有效折射率（模折射率） 5、模式本征方程，m 为模序数；本征方程的图解（画图说明对称波导基模不会截止） 6、模式截止条件：02k n β=，c θθ=；截止波长；模式数量；单模传输条件； （注意对称波导和非对称波导的区别） 7、TE 模、TM 模的含义； 8、光纤的结构参数：直径2a 、数值孔径、相对折射率、弱导条件、归一化频率、单模条件； 9、偏射光线的纵向传播常量01cos k n β?=，其中?为轴线角，即光线和光纤轴的夹角；偏射光线可分为三类：非导引光线、导引光线（即导模）和泄露光线，对应θ和?的范围要知道。 10、光纤的损耗公式 dB/km

光电 专业导论

光电专业导论 一、光电信息科学与工程概述 该专业培养具有现代科学意识、理论基础扎实、知识面宽、创新实践能力强，可从事光学工程、光通信、电子学、图像与信息处理等技术领域的科学研究，以及相关领域的产品设计与制造、科技开发与应用、运行管理等工作，能够适应当代信息化社会高速发展需要的应用型人才。 该专业主要学习光学、机械学、电子学及计算机科学基础理论及专业知识，了解光电信息技术的前沿理论，把握当代光电信息技术的发展动态，具有研究开发新系统、新技术的能力，接受现代光电信息技术的应用训练，掌握光电信息领域中光电仪器的设计及制造方法，具有在光电信息工程及相关领域从事科研、教学、开发的基本能力。 二、光电信息科学与工程相关技术 光电子产业大致可分为五大类:光电子材料与元件产业、光信息(资讯)产业、传统光学(光学器材)产业、光通信产业、激光器与激光应用(能量、医疗)产业。原子、电子、光子都可作能量的载体。特别是激光出现后,更是利用其作能量载体广泛应用于互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会工业加工,这比电子束用于材料加工的应用要广泛得多。光子学的发展除极大地推动它的嫡系——信息光子学外,还辐射到其他科学领域而形成一系列其他分支光子学,如包括量子光学、分子光学、非线性光学、超快光学等在内的基础光子学、生物医学光子学等。在21世纪,光学和光子学将透到各个学科领域,将成为诸多学科中的“领头雁”。

当代社会和经济发展中,信息的容量日益聚增,随着高容量和高速度的信息发展,电子学和微电子学遇到其局限性,而光作为更高频率和速度的信息载体,会使信息技术的发展产生突破,信息的探测,传输,存储,显示,运算和处理将由光子和电子共同参与来完成,所以,光电子技术的主要应用在信息领域。光电子技术在当今信息时代愈发占有重要的关键地位,至今光电子技术的应用已涉及科技,经济,军事和社会发展的各领域。信息的探测,传输,存储,显示,运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。21世纪是光电子发挥作用的时代,我国也将在这方面一步步向前迈进,为把我国的光电子技术形成规模宏大的产业而不懈奋斗!因此,我们要不懈追求,不懈努力,争做光电信息科学与工程的一个耀眼的星星,在我们自己的领域上绽放光彩! 三、专业培养方向 光电信息科学与工程类专业的培养方向主要涉及以下技术领域： (1) 光学/光电仪器—作为视觉功能的延伸（图像视觉的延伸）的工 具。它包括光学/光电仪器的结构设计，光学镜头与系统设计及其工艺等，各种专用光学仪器；如军用光学仪器，测量光学仪器，天文光学仪器，物 理光学仪器等。 (2) 光子学技术—利用光子原理或光电相互作用原理的器件。它包 括各种激光器，光电器件及红外探测器，光电成像器件，红外与夜视技术，超高速摄影，光阀，发光光源，短波及X射线光学等。 (3) 信息光学技术—主要研究光信息的产生、传输、处理及图像显 示技术。它包括光信息及图像处理术，图像及模式自动识别，全息术，自

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

天津大学2020硕士研究生初试考试自命题科目大纲807工程光学与光电子学基础

一、考试模块划分方式： 考试内容分为A、B 两个模块，考生可任选其中一个模块。A 模块为工程光学，B 模块为光电子学基础。 二、各模块初试大纲： A模块：工程光学 （一）考试的总体要求 本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。 考生应独立完成考试内容，在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，光路图应清晰正确。 （二）考试的内容及比例 考试内容包括应用光学和物理光学两部分。 “应用光学”应掌握的重点知识包括：几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下： 1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念，包括：四大基本定律及全反射的内容与现象解释；完善成像条件的概念和相关表述；几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。 2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用，包括：基点、基面的主要类型及其特点；图解法求像的方法；解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）；理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义；理想光学系统两焦距之间的关系；正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。 3、掌握平面系统的主要种类及应用，包括：平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用；反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别；光楔的偏向角公式及其应用等。 4、掌握典型光学系统的光束限制分析，包括：孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系；视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系；渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义；物方远心光路的工作原理；光瞳衔接原则及其作用；场镜的定义、作用和成像关系等。 5、了解像差基本概念，包括：像差的定义、种类和消像差的基本原则；7 种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。 6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点，包括：正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法；视觉放大率的概念、表达式及其意义；显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点；望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。 “物理光学”应掌握的重点知识包括：光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。具体知识点如下：

半导体光电子学-试题

1 光电子器件按功能分为哪几类，每类大致包括哪些器件？ 2 （1）光的基本属性是__波粒二象性___，光的粒子性典型现象有_光的反射____、__折射____以及______等。光波动性的典型体现有______、______、______等。 （2）两束光相互干涉的条件______、______、_______，最典型的干涉装置有_____、______。两束光干涉相消的条件______。 3 激光器的基本结构包括哪些，其中激光产生的充分条件和必要条件分别是什么？（激光工作介质激励源谐振腔）p63p71 4 简述激光的特点以及激光产生的条件。 方向性单色性相干性亮度大 受激辐射：首要条件，也是必要条件，但还不是充分条件。 工作物质必须具有亚稳态能级 粒子数反转谐振腔增益大于损耗 5 试简述为什么二能级系统不能产生激光。 P69 6 试以一个三能级原子系统为例，说明激光产生的基本原理。 P70 7 光纤的基本结构是什么，光纤传输光的基本原理是什么？P126 射线理论认为，光在光纤中传播主要是依据全反射原理。光线垂直光线端面射入，并与光纤轴心线重合时，光线沿轴心线向前传播。 光的波长必须在一定范围内才能实现传输，光纤中常用的波长有850纳米，1320纳米及1550纳米三个波段。 根据传输方式不同光纤分为多模光纤及单模光纤。多模光纤的直径为50/62.5μ

m，而单模光纤的直径为8.5μm 8 什么是光调制过程，其大体上可分为哪几类，激光外调制的种类包括哪些？P147 9 什么是内光电效应和外光电效应，内光电效应和外光电效应代表器件分别有哪些，是每种效应各举一例说明之。P200 外部光电效应：金属表面通过吸收入射光子流的能量从而释放电子，形成光生电流（真空光电二极管，光电倍增管）内部光电效应：通过吸收入射光子产生自由电荷载流子，例如PN结光电二极管，PIN光电二极管，雪崩光电二极管 10 光电探测技术的物理效应有哪些？ P198 11 试论述光敏电阻器件中，光照强度与光电导率变化的关系。 12 试论述液晶的特点，以及液晶显示器的工作原理。 P257利用液晶的电光效应来工作在两块透明电极基板间夹持液晶状 态，当液晶厚度小于数百微米时，界面附近的液晶分子发生取向并保持有序性，当电极基板上施加受控的电场方向后就产生一系列电光效应，液晶分子的规则取向随即相应改变。液晶分子的规则取向形态有平行取向、垂直取向、倾斜取向三种，液晶分子的取向改变，即发生了折射率的异向性，从而产生光散射效应、旋光效应，双折射效应等光学反应。这就是LCD图像电子显示器最基本的成像原理

(信息技术类)信息技术类基础知识点

信息技术基础知识点（第1、3、6章） 第一章信息与信息技术 1．1 信息及其特征 ◎信息无处不在 1. 物质、能源和信息（information）是人类社会的三大要素。P2 2. 信息指数据（data）、信号、消息中所包含的意义。P2 3. 信息是事物的运动状态和关于事物运动状态的描述。P2 4. 世界上的万事万物都在不停地运动、变化，万事万物里都有信息。P2 5. 信息是指对消息接受者来说是预先不知道的东西，所以具有“不确定性”。P2 例：以下是否属于信息 1、报纸上刊登的新闻 (√) 2、书本中的知识(√) 3、电脑报(×) 4、电视里播放的足球比赛实况(√) 5、《07年春节联欢晚会》VCD光盘(×) ◎信息的载体和形态 1．信息本身不是实体，必须通过载体才能体现，但不随载体的物理形式而变化。P3 2．语言、文字、声音、图像和视频等是信息的载体，也是信息的常见表现形态。P3 3．纸张可以承载文字和图像，磁带可以承载声音，电视可以承载语言、文字、声音、图像和视频，所以也把纸张、磁带、广播、电视、光盘、磁盘等称为信息的载体。P3 4．相同的信息，可以用多种不同的载体来表示和传播。P3 5．不存在没有载体的信息。P3 ◎信息的五个特征 1．信息的表示、传播、储存必须依附于某种载体，载体就是承载信息的事物。P3 2．信息是可以加工和处理的。信息也可以从一种形态转换成另一种形态。P3 3．信息可以脱离它所反映的事物被存储和保留和传播。 P3 4．信息是可以传递和共享的。信息可以被重复使用而不会像物质和能源那样产生损耗。P3 5．信息具有时效性。P3 例1：李斌发现按照车上的GPS导航仪规划的路线驾驶经常出错，他更新了导航软件的地图文件后，出现错误的概率大大降低，该事例反映出信息具有（B ） （A）载体依附性（B）时效性（C）共享性（D）传递性 例2：萧伯纳的名言“你有一个苹果，我有一个苹果，彼此交换一下，我们仍然各有一个苹果；但你有一种思想，我有一种思想，彼此交换，我们就都有了两种思想，甚至更多”，这种现象最能说明信息具有（传递和共享） 1．2 信息的编码 1. 信息的代码：把用来表示信息的符号组合叫做信息的代码。 2. 计算机只能识别和处理由“0”、“1”两个符号组成的数字代码。或称计算机只能识别机器语言。 3. 冯·诺依曼：数据和程序都应采用二进制代码表示。 4. 基本单位：字节，Byte简写“B”；最小单位：位，bit简写“b”。 从小到大（相差1024倍）：B → KB → MB → GB → TB

光学工程学科导论

理学院 光学工程学科导论 学号： 专业：光学工程 学生姓名： 指导教师： 2017年9月

光学工程学科导论 1.前言 光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路，铸造了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学，揭示了光的产生和传播的规律和与物质相互作用的关系。1997年，在我国光学界泰斗王大珩院士的建议下，国务院学位委员会同意将光学工程列为工学一级学科。作为一门理工交叉的学科，光学工程学科的理论体系得到了不断地完善与发展，如今光学工程已发展为以光学为主，并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光纤通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像、薄膜和集成光学、光学与光纤传感、光探测、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像、光电测量、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工程学科产生了质的飞跃，而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学和光电子产业。 在早期，主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力，建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术和工业至今仍然发挥着重要作用。20世纪中叶，产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理的理论和技术。特别是六十年代初第一台激光器的问世，实现了高亮度和高时空相干度的光源，使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体，随着激光技术和光电子技术的崛起，光学工程已发展为光学为主的，并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。 2.主要研究内容 （1）以光作为信息传递的媒介，进行对客观事物的认知与了解，特别是作为视觉及其他人身感官的延伸，包括图像及多维时空信息的传输、存储、处理、显示

光电子学与光学

光电子学与光学 一、项目定义 项目名称：光电子学与光学 项目所属领域：基础产业和高新技术及基础科学 涉及的主要学科：微电子学与固体电子学（国家重点 学科）、光学、通信与信息系统 项目主要研究方向： ?新型光电子材料、器件及其集成技术 ?有机光电子学 ?光波导及光纤器件 ?光电子器件理论研究、CAD设计及信息处理 ?非线性光学材料与系统 二、项目背景 1.项目建设意义 近年来，信息技术的蓬勃发展对人类社会产生了巨 大的影响。它不但改变了人们的生活方式，而且确立了以信息产业 40

为核心的现代产业结构。信息技术是一个包含了材料科学、计算机科学、电子科学、光学、信息获取、处 41

吉林大学“十五” “ 211工程”重点学科建设项目论证报告 理与传输等多门学科的综合性的技术领域。信息技术对经 济建设、国家安全乃至整个国家的发展起着关键性的作用，它是经济发展的倍增器”和社会进步的催化剂”，是体现一个国家综合国力和国际竞争力的重要标志。在迄今为止的人类历史上，没有一种技术象信息技术这样能够引起社会如此广泛、深刻的变革，在20世纪末和21世纪前 半叶，信息技术乃是社会发展最重要的技术驱动力。 目前，全球信息业飞速发展，要在国际竞争舞台立于不败之地，必须有自主知识产权的技术和产品，必须有具有创新能力的人才队伍，能够创造出具有世界先进水平的 研究成果。我国是发展中国家，与经济发达国家相比，在发展高技术、推进产业化过程中，不可避免地会遇到更多的困难和障碍，在发挥优势实现跨越式发展中，必须要以坚强的国家意志为基础，发挥政府导向作用，调动各方面积极性，实行统筹规划，集中资源，以保证信息技术实现跨越式发展。建设一个有自主技术、高度发达的光通信、光存储、光显示等信息产业是至关重要的。 光子已成为信息的重要载体，光电子学与光学作为信 息技术的重要组成部分之一，已经越来越引起人们的重视 与关注。人们不断地探索着光的本质，研究光子的产生、传输、存储、显示和探测的机理与技术。近年来，随着与化学、材料科学、微电子学、凝聚态物理学、磁学等学科 42

南邮光信息科学与技术导论

简述信息传递模型，并以光信息传递过程为例说明。信源——磁盘，变换——编码，调制，信道——光纤，还原——探测、解码，信宿——磁盘（图一）什么是光电子技术？光电子技术分为哪两大类？光电子技术就是光波段的电子技术，包括各种光电子器件及其应用的技术。什么是信息光电子技术？信息光电子技术按功能如何分类？光电子信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合信息技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。与微波技术相比，光电子技术有哪些优点？角分变率高，距离分辨率高，频带宽、通信容量大，光谱分辨率大，非线性光学效应强按照国际惯例，光电子器件主要包含哪些？阴极射线管，电致发光显示器件，全息器件，变像管，激光器，发光二极管，光调制器，液晶显示器，光存储器，光波导，光探测器，太阳能电池，摄像管以及克耳盒之类的点光器件光电子技术在国民经济中主要有哪些应用？通信，工业生产，科研，诊断和医疗，印刷和办公自动化，交通运输，音像和娱乐，测绘和遥感，安全防卫，条形码识别光电子器件发展的主要趋势是什么？固态化、小型化、集成化和廉价化，工作波段范围扩大响应速度加快，更加适应恶劣环境什么是激光？通过辐射的受激发射实现光的放大激光的主要特点是什么？单色性好，方向性好，相干性好，瞬时性，亮度高光与原子的相互作用有哪三种基本过程？自发辐射，受激吸收，受激发射说明自发辐射和受激辐射的过程和特点？自发辐射的过程：如果原子处于高能级E2，处于高能级的原子是不稳定的，即使没有任何外来影响，它也必然会自发的向E1跃迁，同时释放出光子hv。特点：传播方向、初相位及偏振状态均呈随机分布受激辐射：同时释放出一个新的光子hv，连同外来光子变成两个光子。当外来光子能量hv =E2-E1时，处于E2上的原子就可能感受到外来光子的刺激（作用）而下跃迁到E1上，特点：受激辐射产生的光子与引起受激辐射的外来光子具有相同的特征（频率、相位、振动方向及传播方向均相同）。其主要区别是什么？自发辐射产生的光不相干，受激辐射产生相干光激光产生的条件是什么?必要：粒子数反转分布、减少震荡模式-开始光学谐振腔的作用，充分：起振条件-初始增益大于损耗，稳定震荡条件-饱和增益等于损耗光学谐振腔的构成及作用是什么？工作物质，两块反射镜：相互平行，与工作介质轴线垂直，平面或球面。作用：增加工作介质的有效长度，使受激辐射过程成为主导；维持光振荡，输出稳定激光束；对光束方向性加以选择，获得高度方向性的激光；选择激光频率。简述激光形成的全过程。由泵源激励具有亚稳态能级的激活粒子（存储在介质中，

天津大学809光电子学基础考研大纲及参考书(更新)

天津大学809光电子学基础考研大纲及参考书 对于天津大学809光电子学基础考研，大家一定要人手一份自己专业课的考试大纲，从大纲中抓住复习的重点内容，但是对于第一次考研的同学来说，从大纲中读取重点和考试常出内容往往不太容易，因为大纲是比较概括的，但是大家必须在复习的时候圈定复习范围,锁定考试内容,然后有的放矢的进行复习，这时候要先看大纲，然后再根据《2018年天津大学809光电子学基础考研红宝书》来复习，其对考研指定教材中的考点内容进行深入提炼和总结，同时辅以科学合理的复习规划。天津考研网小编整理天津大学809光电子学基础考研大纲如下： 一、考试的总体要求 旨在考查考生是否具备光电子学专业的物理学基础和主要的专业课知识。其中物理学基础的考试内容为《物理光学》课程；专业课为《激光原理》课程。主要考查考生对基本概念的理解是否正确，是否具备应用物理学原理去灵活解决具体问题的能力，能否简洁、准确表达解决问题的过程和结果。 二、考试的内容及比例 与物理学基础相关的考试内容涉及《物理光学》课程； 与光电子技术相关的考试内容涉及《激光原理》课程。考试内容以大题为单元，共10道大题，任选5道大题做答，多选总分得零。每道大题30分。其中《物理光学》5道大题，《激光原理》5道大题。每门课程的详细考试大纲见附录。每道大题可以是若干小题的集合，或若干关联的小问题。主要考查考生对基本概念的理解是否正确，是否具有应用原理灵活解决具体问题的能力，能否简洁、准确表达解题过程和结果。 三、考试的题型及比例 共10道大题，任选5道大题做答，多选总分得零。每道大题可以是若干小题的集合，或若干关联的小问题。题型包括基本概念考查题，分析论证推导题，数值估算题等。原则上概念题比例较大，约占70~80％。 四、考试形式及时间 考试形式为笔试，考试时间为3小时（或以研究生院公布的为准）。 附录：《激光原理》部分 1．激光的基本原理（《激光原理》，（第6版），周炳琨编著,国防工业出版社，第一章） 光的受激辐射基本概念；激光的特性。

半导体光电子学-考点

半导体光电子学 一、1.声子：晶格振动的能量量子，假想粒子，与晶格振动相联系，不能独立存在。 光子：传递电磁相互作用的规范粒子，无静止质量，具有能量和动量，能够独立存在。 2.量子阱：两种禁带宽度不同的但晶格匹配的单晶半导体薄膜以极薄的厚度交替生长，使得宽带隙材料中的电子和空穴进入两边窄带隙半导体材料的能带中，好像落入陷阱，这种限制电子和空穴的特殊能带结构被形象地称为量子阱。 超晶格：当量子阱结构中单晶薄层的厚度可与德布罗意波长或波尔半径相比拟时，由于量子尺寸效应，量子阱之间会发生很强耦合效应。 3.光子晶体：是指具有光子带隙特性的周期性电介质结构的人造晶体。 纳米线：一种具有在横向上被限制在100纳米以下，纵向无限制的一维结构材料。 4.施主杂质：半导体中掺杂的杂质能够提供电子载流子的特性。 受主杂质：半导体中掺杂的杂质能提供空穴载流子的特性。 杂质能级：半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。 5.激子复合：所谓激子是指处于束缚态的电子和空穴，激子复合的能量将以光的形式 释放。 俄歇复合：电子和空穴复合后将能量传递给另一个电子或空穴的现象。有 CHCC（复合后的能量给导带的电子并使其激发到导带更高能态）和 CHHS（复合后的能量给价带的空穴并使其激发到自旋-轨道裂带上）过 程。 二、采用能带图和文字描述导体，半导体和绝缘体的异同。 导体：价带全满，导带部分填充 半导体：价带全满，导带全空，但是禁带宽度较窄，电子易于激发到导带中去。 绝缘体：价带全满，导带全空，禁带宽度较大 三、光波导结构的实例，并进一步说明光波导在光电器件中的工作原理。 光波导主要有平面波导和条形波导，而条形波导又有增益波导，折射率波导，分布反馈波导实例： 如折射率波导：有源区和两侧限制区的折射率不同，有源区两侧解理面构成反射镜，在有源区电子受激发射出的光子由于有源区和限制区折射率的不同构成全反射，将光场限制在有源区内，光子只能在两侧解理面来回反射，激发出更多的光子，并在输出方向上传播。 四、双异质结未加偏压和加偏压的能带图 双异质结在激光器中的作用： (1)pn结处于正向电压时，异质结势垒降低，n区电子能够越过势垒和隧穿势垒而注入窄

光电子技术基础基本概念

波前 波在介质中传播时，某时刻刚刚开始位移的质点构成的面，称为波前。它代表某时刻波能量到达的空间位置，它是运动着的。波前与射线成正交。因此，使用射线或波前来研究波是等效的。根据波前的形状一般可以把波分为球面波、平面波，柱面波等。 光电效应 光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。 康普顿效应 1923年，美国物理学家康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时，发现了一个新的现象，即散射光中除了有原波长λ0的x光外，还产生了波长λ>λ0 的x光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应(Compton Effect)。用经典电磁理论来解释康普顿效应时遇到了困难。康普顿借助于爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角度对此实验现象进行了圆满地解释。我国物理学家吴有训也曾对康普顿散射实验作出了杰出的贡献。 散射角 入射粒子与物质中的粒子发生弹性碰撞时，其偏离初始运动方向的角度。下图中的Θ角便是入射粒子的散射角。 光的偏振 光的偏振（polarization of light）振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性的现象叫做光的偏振。只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振是光的波动性的又一例证。在垂直于传播方向的平面内，包含一切可能方向的横振动，且平均说来任一方向上具有相同的振幅，这种横振动对称于传播方向的光称为自然光（非偏振光）。凡其振动失去这种对称性的光统称偏振光。 麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组（英语：Maxwell's equations），是英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。 时谐波 在很多实际情况下，电磁波的激发源往往以大致确定的频率作正弦振荡，因而辐射出的电磁波也以相同的频率作正弦振荡，例如无线电广播或通信的载波，激光器辐射出的光束等，都

知识点大纲

信息技术基础高考知识点大纲 第一章信息与信息技术 1．1信息及其特征 信息无处不在 1.物质、能源和信息（information）是人类社会的三大要素。 2.信息指数据（data）、信号、消息中所包含的意义。 3.信息是事物的运动状态和关于事物运动状态的描述。 4.世界上的万事万物都在不停地运动、变化，万事万物里都有信息。 5.信息是指对消息接受者来说是预先不知道的东西，所以具有“不确定性”。 信息的载体和形态 1．信息本身不是实体，必须通过载体才能体现，但不随载体的物理形式而变化。 2．语言、文字、声音、图像和视频等是信息的载体，也是信息的常见表现形态。 3．纸张可以承载文字和图像，磁带可以承载声音，电视可以承载语言、文字、声音、图像和视频，所以也把纸张、磁带、广播、电视、光盘、磁盘等称为信息的载体。 4．相同的信息，可以用多种不同的载体来表示和传播。 5．不存在没有载体的信息。 信息的五个特征 1．信息的表示、传播、储存必须依附于某种载体，载体就是承载信息的事物。 2．信息是可以加工和处理的。信息也可以从一种形态转换成另一种形态。 3．信息可以脱离它所反映的事物被存储和保留和传播。 4．信息是可以传递和共享的。信息可以被重复使用而不会像物质和能源那样产生损耗。 5．信息具有时效性。 1．2信息的编码 1.信息的代码：把用来表示信息的符号组合叫做信息的代码。 2.计算机只能识别和处理由“0”、“1”两个符号组成的数字代码。或称计算机只能识别机器语言。 3.冯·诺依曼：数据和程序都应采用二进制代码表示。 4.基本单位：字节，Byte简写“B”；最小单位：位，bit简写“b”。 5.1B=8b；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB。 6.n位能最多表示2n个数，能表示的最大十进制数是2n-1。 7.进位制标识：二进制（B），十进制（D），十六进制（H） 8.二进制进位规则：逢二进一。 9.十六进制转换为二进制时，每一位十六进制数对应4位二进制数，反之相同。 如7FH=01111111B。其中H和B是进制标识符。 10.二进制——十进制：按权展开。如（110101）2=1*25+1*24+1*22+1*20=53 11.十进制——二进制：除2取余法。如26=（11010）2 1．2．2字符编码：1．计算机内的英文字符编码采用ASCII码，即美国国家信息交换标准码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。该编码使用一个字节（byte）中的后7位二进制数， 最左用“0填充”，可以表27=128种编码。

集成光电子学 唐天同 第一章 概论

第一章概论 1.1集成光电子学的概论和研究范围 集成光电子学是在光电子学和微电子学发展的基础上，采用集成方法研究和发展光电子学器件和复合光电子学器件系统的一门新的学科。集成光电子学的出现是光电子器件和电子器件本身发展的必然结果，它的发展受到了微电子集成电路技术的启发和促进。 传统的光学系统体积大、稳定性差、调整和光束的准直困难，不能适应现代光电子技术发展的需求。现代的光电子技术中，对于信号的产生与处理的方式与微电子学不同，这里有两个重要的改变：首先是用光导纤维代替通常的电线或者同轴电缆进行信息的传输；其次是使用集成光路取代通常的集成电路。在集成光路上，各光电子学元件成型在一个衬底上，用衬底内部或表面上形成的光波导连接起来。采用类似于半导体集成电路的方法，把光学元件和电子元件以薄膜的形式集成在同一衬底上的集成光电子回路。这样的集成器件具有体积小、性能稳定可靠、效率高、功耗低、使用方便等优点。 集成光电子学是当今光电子学领域的发展前沿之一，它主要研究集成在一个平面上的光电子学器件和光电子系统的理论、技术与应用，是光子学发展的必由之路和高级阶段。集成光电子学以半导体激光器等光电子元件为核心集成起来，并以具有一定功能的体系为标志。目前，主要是研究和开发光通信、光传感、光学信息处理和光子计算机所需的多功能、稳定、可靠的光集成体系和光电子集成体系(OEIC: optical-electronic integrated circuit)；把激光器、调制器、探测器等有源器件集成在同一衬底上，并用光波导、隔离器、耦合器等无源器件连接起来构成的微型光学系统称为集成光路，以实现光学系统的薄膜化、微型化和集成化。如果同时与电子器件集成，则构成复合光电子集成体系。集成光电子学的理论基础是光学和光电子学，涉及波动光学与信息光学、非线性光学和、半导体光电子学、晶体光学、薄膜光学、导波光学、耦合模与参量作用理论、薄膜光波导器件和体系等多方面的现代光学和光电子学内容；其工艺基础则主要是薄膜技术和微电子工艺技术。集成光电子学的应用领域非常广泛，除了光纤通信、光纤传感技术、光学信息处理、光计算机与光存储等之外，还在向其他领域，如材料科学研究、光学仪器、光谱研究等方面渗透。 提到“集成”，人们首先想到集成电路(IC: integrated circuit)。毫无疑问，现在和将来的信息化社会，在很大程度上依赖以硅技术为基础的微电子学技术。现代微电子学起源于1947年发明的晶体管。在晶体管诞生10年后，德克萨斯仪器公司的基尔毕(Kriby)发明了集成电路。最早的集成电路，只不过是把一个晶体管用导线与几个电阻等元件连接。被集成的晶体管个数，到1997年已经达到了1G-DRAM（约6 10个元器件）。现在，集成电路仍然以每3年增加10倍集成度的速度发展。微电子学的集成电路之所以取得如此爆炸性的进展，是由于充分发挥了集成化的优越性，从最早的去掉焊点提高可靠性开始，经过成品率和小型化的提高，从量的扩大引起质的变化“集成”成为了一种潜力难以估量的技术手段。目前集成光电子新技术自然还难以和微电子学集成技术相比较，后者已达到了很成熟的阶段。但是，从集成电路的飞速发展历程看来，我们有理由期望。在不久的将来，集成光电子学也会以迅速的速度实现高集成度、小型化、多功能化的目标。 目前集成光电子学也正以其独特的优点进入了迅速发展的阶段。集成光电子学的器件尺寸较大和集成度不高度一是困扰集成光电子学发展的一个重要问题。进来，微腔激光器、纳米光波导等新技术原理的出现为实现小尺寸和高集成度提供了理论基础，使得集成光电子学进入了高速发展的新阶段。 1.2研究集成光电子学的意义 上面说明了集成光电子学系统是什么随之而来的第二个问题是，人们为什么要研究集成光电子学，或者说研究集成光电子学的意义何在。

光电子学课程论文

华中师范大学 研究生课程论文 论文题目脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器完成时间 课程名称 专业 年级

目录 摘要 (1) 引言 (1) 1 脉冲宽度的测量 (1) 1.1 二次谐波法 (1) 1.2 二次谐波系统 (1) 1.3 几种测量飞秒脉冲宽度的方法 (2) 1.3.1 FROG测量法 (2) 1.3.2 SPIDER测量法 (3) 1.4小结 (3) 2 巨脉冲激光器 (3) 2.1 调Q技术的概念 (3) 2.2 调Q技术的方法 (4) 2.3 调Q技术的工作原理 (4) 2.4锁模法压缩脉宽 (4) 2.5 巨脉冲激光器的应用 (5) 2.6小结 (5) 3光子学课程学后感 (5) 3.1课堂所学所感 (5) 3.2自己讲课的感悟 (5) 3.3课后的展望 (6) 4 总结 (6) 参考文献 (7)

脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器 摘要：本文主要论述了锁模超短脉冲的测量方法，介绍了二次谐波法测锁模超短脉冲的原 理和装置。本文简要介绍了巨脉冲激光器的原理，浅层次论述了调Q技术，简要介绍了几种调Q方法。 关键词：锁模超短脉冲；二次谐波法；巨脉冲激光器；调Q技术 引言：激光自出现以来一直朝着提高功率、扩展波长范围、缩短脉冲宽度以及全固态化、 小型化以至微型化方向发展。因此研究超短脉冲激光和巨脉冲激光器具有重要的理论意义和应用前景。本论文主要结合所讲课程，在原理上浅层次介绍锁模超短脉冲的测量与巨脉冲激光器的工作原理。本分主要分为三个章节：第一章节介绍了锁模超短脉冲的测量，即二次谐波法；第二章节介绍巨脉冲激光器的工作原理；第三个章节介绍了自己对光电子学这门课程的理解以及自己在课堂上所学到的知识点。 1 脉冲宽度的测量 关于脉冲宽度测量的问题，本文论述主要针对激光脉冲宽度的测量。激光脉冲的测量主要分为普通激光脉冲宽度的测量与超短激光脉冲宽度的测量。普通激光脉冲宽度的测量，是利用光电二极管或其他光电转换器件将光信号转换成电信号后输入示波器进行测量，该方法测量的激光脉冲的宽度极限为亚纳秒量级。超短激光脉冲的测量方法主要有条纹照相机或双光子荧光（TPF）法、二次谐波（SHG）法等方法。 由于锁模超短激光脉冲其脉冲宽度极窄，可以得到极高的峰值功率密度，应用领域较广。因此测量锁模超短脉冲的宽度问题，在实际应用和理论分析中都十分重要。本文介绍方法主要采用二次谐波法测量锁模超短脉冲。 1.1 二次谐波法 二次谐波法主要采用了自相关倍频的原理，将时间测量转化到空间进行测量，然后通过计算得到脉宽，用该方法可以测量飞秒量级的脉冲宽度。二次谐波法由于其较高的精度，成为一种广泛被应用的方法。 1.2 二次谐波系统 图1.2表示测量锁模脉冲宽度的二次谐波系统。激光器发射一连续的锁模脉冲，每个脉 冲被分束器分为两个强度相等的脉冲。其中一个脉冲与另一个脉冲相差为s（通过改变步进电机的转速可以改变时差），然后两个脉冲在非线性光学晶体中汇合。由晶体产生的二次谐波入射到一个探测器，其输出电流在时间轴的宽度长于光脉冲宽度，以此实现对锁模超短脉冲宽度的测量。该方法主要通过测量SHG信号，可以获得二阶自相关函数，由此推算出