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
带隙p区。这种异质结有助于载流子从宽带隙区向窄带隙区的注入，同时该异质结在价带上的势垒也阻碍着空穴由p区向n区注入。
(2)同型PP异质结限制有一个较高的势垒以阻挡注入p区（即异质结激光器的有源区）的
电子漏出。
(3)由于窄带隙半导体的折射率比宽带隙高，因此有源区两边的同型和异型异质结都能产
生光波导效应，从而限制有源区中的光子从该区向宽带隙限制层溢出而损耗掉。(4)在实际激光器的结构中，往往需要生长一层与前一层掺杂类型相同但杂质浓度很高的
盖帽层（或顶层），这种同型异质结可用来减少与相继的金属电极层之间的接触电阻，实现良好的欧姆接触。
(5)在条形激光器中，异质结在平行于结平面方向上对光子和载流子进行限制，从而有利
于激光器性能的进一步提高。
五、激光器的谐振腔有哪些不同类型？在DFB激光器中，谐振腔的工作原理是什么？为什么要加一个四分之一波长的相移器？
主要类型有：
按稳定性分：稳定腔，非稳定腔和介稳腔
按反馈方式分：集中反馈腔和分布反馈腔
按反射镜类型分：平凹腔，双凹腔，双凸腔，凹凸腔，平凸腔
谐振腔的作用：
提供光学正反馈和产生对实际振荡光束的限制作用，即对振荡模式的限制作用。
原理：其与F-P激光器的区别在于没有集中反射的反射镜，它的反射机构是由有源区波导上的bragg光栅提供的，其主要原理是基于bragg衍射原理。只有特定方
向和特定波长的衍射波才能在腔内来回反射，并获得叠加增强的作用，其它方
向上的衍射波互相抵消，这种反射是由周期性波纹结构所提供的相反行进的两
种光波的相互耦合所形成。当介质达到粒子数反转后，这种光波在来回反射中
不断得到放大，当增益满足一定阈值条件时，就会形成激光振荡，起到谐振腔
的作用。
当加上一个四分之一波长的相移器后，能够扰动正、反行波反馈的对称性，驻波在DFB区中心平滑相接，使得DFB激光器能够在布拉格波长下发生谐振，此时激光器能以最强的反馈和最低的阈值增益，实现稳定的单纵模工作，同时由于主模和次模有较大的阈值增益差，具有更好的稳定性和模式选择性。
考点：
第一章：
1.k选择定则：电子跃迁必须满足能量和动量守恒。
2.直接跃迁和间接跃迁：电子从价带极大值跃迁到导带极小值，在布里渊区对应同一波矢k则为直接，不同波矢k则为间接。
3.驻波条件：光子在谐振腔内能产生稳定振荡的谐振条件为，光子在腔内来回一周的光程应等于所传播的平面波波长的整数倍。
4.粒子数反转条件：h v≥Eg，受激辐射光子数多于被吸收的光子数。
5.辐射复合：电子和空穴复合后放出光子
6.非辐射复合：电子和空穴复合后以声子的形式放出，或转变为自由载流子的动能。
7.俄歇复合：
8.增益系数与电流密度：电流密度达到一定值后才出现增益系数开始为正值，并随电流
密度的增加而增加，当电流密度增大到某一阈值时，增益系数不再随电流密度发生大的变化。
9.与跃迁速率有关的几个量：光子密度，电子能级的占据几率，电子态密度，跃迁（受激吸收和发射，自发）的几率系数。
第二章异质结
1.异质结的定义和成因及能带：
异型：首先pn中的多子扩散，然后形成内电场，n带正电，p带负电，然后形成电子和空穴的漂移，形成空间电荷区即耗尽层。
同型：无论pp还是nn都是多子扩散，在宽禁带材料中形成耗尽层，在窄禁带中形成电荷积累层。
2.双异质结在半导体激光器中的应用：
(1)pn降低势垒电子更易于注入p区有源层，阻碍空穴进入n区。
(2)pp提高势垒，p区电子不易泄露。
(3)pp减少与金属的接触电阻，实现良好欧姆接错。
(4)有源区两边的p、n折射率更高，有限制光场的作用。
3.异质结中的晶格匹配：一般要求晶格匹配，但在极薄的情况下，可由弹性应变来弥补。
4.超注入：在大正向偏压下，异质结中被注入区的载流子浓度高于载流子注入源区的情况。
第三章光波导
1.光波导：将光场限制在有源区内并使其在输出方向上传播。
2.折射率波导：利用限制区和有源区的折射率差异将光限制在有源区传播。
3.增益波导：利用有源区中心与侧向载流子的浓度梯度限制光的传播。
4.矩形介质波导：在有源区的水平横向和垂直横向都有折射率不同的限制区。
第四章异质结半导体激光器
1.激光器的组成：有源介质，谐振腔和驱动电源。
2.FP腔半导体激光器的结构与分类：按垂直于PN结方向的结构分类按照垂直于PN
结方向的结构的不同，F-P腔激光器可分为同质结激光器、单异质结激光器、双异
质结激光器和量子阱激光器
3.同质结激光器：波导特性较差（n相同），阈电流较大且随温度发生剧烈变化。
4.条形激光器的特点：
(1)侧向尺寸减少，光场对称性增加，提高了与光纤的耦合效率。
(2)侧向对电子和光场有限制，减小了阈值电流密度和工作电流。
(3)热阻小，散热快，有利于提高热稳定性。
(4)有源区面积小，容易获得尽可能少的缺陷或无缺陷的有源层。
(5)有利于改善侧向模式。
5.电流的侧向扩展和载流子的侧向扩散：
扩展：条形接触电极和有源层pn结间多数载流子的漂移运动。
扩散：注入有源层的非平衡少数载流子因浓度梯度由中心和两侧所形成的扩散。
6.四分之一相移区
第五章激光器的性能
1.阈值特性：阈值是衡量自发发射和受激发射的分水岭，是区分LD和LED的主要标志。
影响阈值的因素：
(1)结构:同质结、单异质结、双异质结以及波导结构。
(2)激光器的几何尺寸：有源层厚度（与阈值电流密度成开口向上抛物线关系）和
宽度（宽度增加，阈值电流密度增加）及腔长（减少导致电流密度增加）。
(3)温度：阈值电流密度随温度上升。
(4)波长：波长范围向0.8~1.3um两侧伸展，导致阈值电流密度增加。
2.激光器的近场和远场：近场指光强在解理面上的分布，与侧向模式相关；远场指在
距输出腔面一定距离的光束在空间上的分布，与光束发散角相关。
3.影响纵模谱的因素：
(1)自发发生因子：
(2)注入电流：
(3)腔长：
4.激光器的退化：
(1)腔面损伤
(2)内部退化：
对短波长激光器主要有异质结失配位错，有源层点缺陷造成的内应力和位错，限制层和衬底的位错和晶格缺陷向有源层扩散。
对长波长激光器主要有有源区严重的俄歇复合和注入有源层载流子越过限制势垒所造成的泄漏。
(3)欧姆接触的退化：主要为金属与半导体之间的热阻增加。
(4)温度：导致材料老化。
第六章发光二极管
1.LD和LED的区别：LD受激发射，有谐振腔；LED自发发射，无谐振腔。
2.LD优点：
(1)无阈值特性，P-I曲线好
(2)不易产生模分配噪声，对光纤传输线路中的反射光不灵敏
(3)工作温度，输出功率随温度变化小，无须精确控制温度，驱动电源简单。
(4)无腔面退化，工作寿命长
(5)成品率高，价格便宜。
3.边，面和超辐射发光二极管的结构和性能
第七章光吸收和光探测器
1.半导体中的光吸收主要包括本征吸收、激子吸收、晶格振动吸收、杂质吸收及自
由载流子吸收。
本征吸收：当入射光能量大于半导体材料禁带宽度时，价带中电子便会被入射光激发，越过禁带跃迁至导带而在价带中留下空穴形成电子－空穴对。这种由于电
子在价带和导带的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。大量实验证明这
种价带电子跃迁的本征吸收是半导体中最重要的吸收，也是光电探测器工
作的理论基础。
激子吸收：价带中的电子吸收小于禁带宽度的光子能量也能离开价带，但因能量不够还不能跃迁到导带成为自由电子。这时，电子实际还与空穴保持着库仑力
的相互作用，形成一个电中性系统，称为激子。能产生激子的光吸收称为
激子吸收。这种吸收的光谱多密集与本征吸收波长阈值的红外一侧。
晶格振动吸收：半导体原子能吸收能量较低的光子，并将其能量直接变为晶格的振动能，从而在远红外区形成一个连续的吸收带，这种吸收称为晶格吸收。
杂质吸收：杂质能级上的电子（或空穴）吸收光子能量从杂质能级跃迁到导带（空穴
跃迁到价带），这种吸收称为杂质吸收。杂质吸收的波长阈值多在红外区
或远红外区。
自由载流子吸收：导带内的电子或价带内的空穴也能吸收光子能量，使它在本能带内由低能级迁移到高能级，这种吸收称为自由载流子吸收，表现为红外吸收。
2.光电探测器的类型和结构：主要有普通PD（单pn异质结），PIN管（pnn异质结）
和APD管（nppp异质结）
3.光电探测原理：受激吸收
pn异质结外加反向电压，导致空间电荷区扩大，内电场增强，在光照射下，空间
电荷区及其附近受激产生电子-空穴对，电子和空穴在强电场作用下迅速向n区和
p区漂移，产生电流。
第八章量子阱
1.量子阱：
2.超晶格
3.量子尺寸效应
4.量子阱激光器原理
5.量子限制stark效应
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，
吉大《半导体光电子学》期末复习纲要
第一章： 基本概念与名词解释 1、光子学说的几个基本概念：相格、光子简并度等； 2、微观粒子的四个统计分布规律：麦克斯韦速率分布率、波耳兹曼分布率、费米分布率、玻色分布率； 3、原子、分子的微观结构，固体的能带； 4、热辐射和黑体辐射的几个概念：热辐射、朗伯体、视见函数、普朗克公式； 5、简述辐射跃迁的三种过程：自发辐射、受激吸收、受激辐射； 6、谱线加宽的类型及定义：均匀加宽、非均匀加宽、碰撞加宽；
第二章： 基本概念与名词解释 １、一般概念：激发态能级寿命、亚稳态能级、粒子数反转、 负温度、激活介质、增益饱和； ２、三能级系统、四能级系统的粒子数反转的形成过程； ３、关于介质中的烧孔效应、气体激光器中的烧孔效应的论述。理论推导与证明 1、粒子数密度的差值（式2-1-17，2-1-22）； 2、均匀加宽与非均匀加宽的小信号增益系数（式2-2-14，2-2-15）； 3、均匀加宽与非均匀加宽情况下的大信号反转粒子数密度、烧孔面积（式2-3-3，2-3-7）； 4、均匀加宽与非均匀加宽情况下的大信号增益系数（式2-3-10，2-3-17）；
第三章： 基本概念与名词解释 １、激光的几个特性：包括时间相干性、空间相干性、相干时间、相干长度、相干面积、相干体积、光子简并度； ２、有关谐振腔的基本概念：谐振腔、稳定腔、不稳定腔、介稳腔； ３、激光振荡的几个现象和过程：纵模、横模、模的竞争、空间 烧孔、兰姆凹陷、频率牵引、高斯光束、激光器最佳透过率。 理论推导与证明 1、普通光源相干时间与相干面积（式3-1-5，3-1-12）； 2、激光产生的阈值条件（式3-3-11）； 3、粒子数密度的差值的阈值（式3-3-18）； 4、均匀加宽情况单模激光器的输出功率与最佳透过率（式3-6-9） 5、非均匀加宽情况单模激光器的输出功率（式3-6-18）。
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
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
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
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
天津大学809光电子学基础考研资料 真题笔记
天津大学809光电子学基础考研资料真题笔记 本资料由天津考研网签约的天津大学精仪学院历届高分考研学生集团队合力所作，该团队在考研中取得了专业课初试的优异成绩并在复试中更胜一筹，该资料包含该优秀本校考生团队的考研经验、考研试题解题思路分析、复试流程经验介绍以及针对官方指定参考书的重难要点并根据天津大学本科授课重点整理等，从漫漫初试长路到紧张复试亮剑为各位研友提供全程考研指导攻关。该资料从导师篇、专业课篇、复试篇三个大的方面详细介绍了该专业考研涉及的问题。 天津大学809光电子学基础考研资料真题笔记 天津大学光电子技术专业的专业课出题基本依据老师在教学中的认为学生应该掌握的重点出题，而对于没有上过该校专业课的外校考生来说，如何把握住重点，如何在短短几个月的时间高效率的复习专业课变得至关重要！本资料由天津大学光电子技术专业优秀考研学生编写，为大家在以下几个方面详细盘点专业课知识，把握考研脉络： 1、对该专业做了简单介绍，重点从学生角度评价了各个导师，为考生选择一个合适的导师指明了方向。对近三年的考研情况作了总结，便于大家更好的了解该专业的考研难度和考研形势。 2、详细的为大家讲解专业课每个章节的重点，这些重点都来自于本校老师在讲课时所列重点以及编者在考研经历中对历年考研试题的总结，并将知识分为了解、掌握、重点、易考四个等级，让您更好的掌握知识的层次。 3、详细解析历年真题，分析真题分布的重点章节，每章节题目的考查形式以及命题趋势。认真的分析真题，让你抓住考试的命题思路. 4、对于试题变革后的考点做了详细的分析，，即使是本校考生也没有掌握这方面的详细资料。对考点有了深入了解，将使你站在比本校考生更高的起跑线上。 5、对复试做了详细分析，包括复试流程、复试内容、复试如何准备、复试的答题技巧。对复试技巧方面，参考了几位在各届复试中表现出色的学长的经验，相信对考生的复试应该有很大帮助。尤其在实验部分编者做了详细介绍，让外校考生能够对考研复试的实验环节做好充分准备。 天津大学809光电子学基础考研资料真题笔记 核心资料目录一： 第一篇、导师篇：本专业三个实验室的发展方向及所涉及老师的绝密介绍 第二篇、专业课篇：（综合本科教学重点及考研重点及数位研究生成功经验而成） 1、激光技术（明确了各章需要掌握知识点的重要程度及重点课后题） 2、激光原理（明确了各章需要掌握知识点的重要程度） 3、物理光学（明确了各章需要掌握知识点的重要程度） 4、附加资料： A、作业题（题目来源为本科学习期间老师留的所有作业题，包括公共教材课后题和老师补充习题)； B、补充习题（天大内部资料，为一本黄色的小册子，有答案，为此科目考研必备，许多题来源于此)； C、考研试卷：光电子学基础06年试卷、物理光学1996--2004年和激光原理及技术1996—2005年的考试真题（其中96-03年均有全部解答过程)，此套试卷市场独家最全，众所周知天大出题重复率高，一般多年的试题就是一个小题库，所以历年试题一定要仔细研究，通过多年试卷可总结出出题重点及思路，光电子学基础06年试卷属于未解密试卷，通过考生回忆（独家)。 第三篇、复试篇（总结多位同学复试情况综合而成） 1、导师介绍：本专业三个实验室的发展方向及所涉及老师的绝密介绍； 2、笔试题目（笔试原题整理，本科期间本专业所涉及专业课的重点知识编写)；
半导体光电子学期末复习纲要(精)
《半导体光电子学》期末复习纲要 一、基本概念与名词解释： 第一章： １、光子学说的几个基本概念：相格、光子简并度等； ２、微观粒子的四个统计分布规律：麦克斯韦速率分布率、波耳兹曼分布率、费米分布率、玻色分布率； ３、热辐射和黑体辐射的几个概念：热辐射、朗伯体、视见函数、普朗克公式； ４、简述辐射跃迁的三种过程：自发辐射、受激吸收、受激辐射； ５、谱线加宽的类型及定义：均匀加宽、非均匀加宽、碰撞加宽。 第二章： １、一般概念：激发态能级寿命、亚稳态能级、粒子数反转、负温度、激活介质、增益饱和；２、三能级系统、四能级系统的粒子数反转的形成过程； ３、关于介质中的烧孔效应、气体激光器中的烧孔效应的论述。 第三章： １、激光的几个特性：包括时间相干性、空间相干性、相干时间、相干长度、相干体积、光子简并度； ２、有关谐振腔的基本概念：谐振腔、稳定腔、不稳定腔、介稳腔； ３、激光振荡的几个现象和过程：模的竞争、空间烧孔、兰姆凹陷、频率牵引、高斯光束、激光器最佳透过率。 第四章： １、光波导的几个基本概念：平板波导、矩形波导、光纤、导模、辐射模、阶跃型光纤、渐变型光纤、子午线、子午面、斜光线、吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗、材料色散、波导色散、模间色散。 第五章: １、有关光吸收的几个基本概念：本征吸收、晶格振动吸收、自由载流子吸收、激子吸收、杂质吸收； ２、光探测的一些基本效应：光电效应、光热效应、外光电效应、光电导效应、光电导驰豫、逸出功、电子亲和势、光伏效应、热释电效应、测辐射热计效应、温差电效应、帕尔帖效应、塞贝克效应、汤姆逊效应。 二、理论推导与证明： 第二章： 1、粒子数密度的差值（式2-1-17，2-1-22）； 2、均匀加宽与非均匀加宽的小信号增益系数（式2-2-14，2-2-15）； 3、均匀加宽与非均匀加宽情况下的大信号反转粒子数密度、烧孔面积（式2-3-3，2-3-7）； 4、均匀加宽与非均匀加宽情况下的大信号增益系数（式2-3-10，2-3-17）；
《光电子学》课程教学大纲
《光电子学》课程教学大纲 一、《光电子学》课程说明 （一）课程代码：08131012 （二）课程英文名称：Optoelectronics （三）开课对象：应用物理学专业本科生 （四）课程性质： 光电子学为应用物理学专业本科生的专业选修课程，其预修课程有普通物理、电动力学、固体物理等。本课程的目的在于使学生了解光电子学的概念，熟悉光电子学的基础知识以及实际应用。 （五）教学目的： 课程系统介绍了光电子学的基本概念、基本原理和基础理论，并阐明各种效应间的内在联系，以便学生掌握光电子学基本概念、基本原理与基础理论，并对光电子技术的全貌有清晰的了解，为进一步学习激光原理、微波与导波光学、光纤技术、光纤通信等课程奠立必要的基础，为今后从事光通信、光信息处理、光传感等方面的研究开发工作提供必要的基础知识，培养出适应本世纪科技发展方向、掌握较为系统、深入的光电子基础理论和实践能力的高级工程技术人才。 （六）教学内容： 本课程主要包括光学基础知识、光与物质的相互作用、激光原理、光的电磁理论和波动光学、光波导理论、光调制、光的探测和显示和光无源器件等几个部分。 （七）学时数、学分数及学时数具体分配（五号宋体加粗） 学时数： 72学时 分数： 4 学分 学时数具体分配：
（八）教学方式 以课堂讲授为主要授课方式 （九）考核方式和成绩记载说明 考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。二、讲授大纲与各章的基本要求 第一章绪论 教学要点： 通过本章学习，使学生掌握光电子学的历史沿革、发展动态，重点掌握光电子学各研究内容及其发展动态，对光电子学应用领域、本课程的总体结构等有一个概括的了解。 1.了解光电子学的发展史。 2.明确光电子学的研究内容及其发展动态。 3.明确光电子学的应用领域。 4.了解光电子课程的总体结构。 教学时数：4学时
光电子学基础知识.doc
第一章光辐射与发光源 教学目的 1、掌握光波在各种介质屮的传播特性。 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、声光晶体屮的传播特性。 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 （或变化磁场产），在邻近区域将产牛变化的磁场看（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牛，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： （1）电磁波的电场片和磁场芳都垂直于波的播方向，三者相互垂直，所以电磁波是横波。E、芳和传播方向构成右手螺旋系。 （2）沿给定方向传播的电磁波，E和产分别在各口平面内振动，这种特性称为偏振。 （3）空间各点E和产都作周期性变化，而且相位相同，即同时达到最大，同时减到最小。 ⑷ 任一吋刻，在空间任一点，E和产在量值上的关系为血￡ =亦//。 （5）电磁波在真空屮传播的速度为c = 丁勺“。，介质屮的传播速度为 u =0 电磁波包括的范围很广，从无线电波到光波，从X射线到了射线，都属于
波谱的一极小波段。图屮还给出了各种波长范围（波段）。 Mun L10” X/nm lxlO 6 - '极远 -J ?远 1 1 ＞屮 ＞近 ■ '1 ?橙 w ?绿 *蓝 - < ＞轧 ?近 ＞远 1 ? 声频电磁振荡 亳米波 红外光 紫外光 宇宙射线 10 — -1012 -1O 10 -106 -104 一」 —1()4 -10'8 L 1O 40 电磁波的范畴，只是波长不同而己。H 前己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 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 lOnm-lmm,或频率在3xlO“Hz ?3xlO“Hz 范围内。一般按辐射波长及人眼的 牛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pm 表示。波数的单位习惯用cm"。 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小几乎会被完全吸收, 只能在真空屮传播，所以又称为真空紫外辐射?。在进行太阳紫外辐射的研究小, 常将紫外辐射分为A 波段、B 波段和C 波段。 770 622 597 577 492 455 390 300 200 4xl04 1.5X106 可 见 光 6xl03
光电子学基础教学大纲
《光电子学基础》课程教学大纲（36学时） （理论课程） 一课程说明 （一）课程概况 课程中文名称：《光电子学基础》 课程英文名称：Optoelectronics foundation 课程编码：3910252215 开课学院：理学院 适用专业/开课学期：物理学/第六学期 学分/周学时：2/2 《光电子学基础》为物理学专业本科生的基础选修课，是他们进一步学习光电子技术及光电子技术应用的基础理论课，也是物理学专业学生今后从事相关工作、生产、科研等的必修课程。物理学专业，只有学习该课程，才能深入探究与光电子产业相关的技术知识。而学生对技术的应用正式毕节学院转型发展的需要。 课程的预修课程有《光学》、《大学物理实验》、《原子物理学》、《电动力学》、《半导体物理学》等。 （二）课程目标 本课程的目的在于使学生掌握光电子学的基本概念和基础知识，了解光电子技术在各个领域的应用及新成果。通过该课程的学习，为今后从事光通信、光信息处理、光传感等方面的研究开发工作提供必要的理论知识，使他们成为适应本世纪科技发展方向，掌握较为系统、深入的光电子基础理论和实践能力的中高级工程技术人才。 （三）学时分配 二教学方法和手段 教学方法以课堂讲授为主要授课方式，主要是利用多媒体电子教案进行理论
教学，教学中结合学生实际采取灵活的教学方法，加强基本理论的学习、掌握和应用，加强习题指导，培养学生动手能力和思维方法。 三教学内容 第一章绪论（2学时） 一、教学目标 通过本章学习，使学生掌握光电子技术的历史沿革、发展动态，重点掌握光电子技术各研究容及发展动态，对光电子技术的应用领域和本课程的总体结构有一个概括的了解。 二、教学重、难点 重点：了解光电子技术的发展史，明确光电子技术的研究内容、发展动态、应用领域和前景。 难点：光电子学的研究内容、发展动态及其应用领域。 三、主要内容 1．光电子技术的发展史 2．光电子技术的研究内容及其发展动态 3．光电子器件 4．光电子技术的应用 5．光电子学课程的总体结构 第二章光学基础知识（4学时） 一、教学目标 1．理解光的基本属性，掌握光的独立传播原理，理解光的偏振、干涉和衍射现象。 2．了解麦克斯韦方程的微分形式和积分形式。 3．掌握电介质的特性，了解电介质的分类。 4．推导电磁波场的波动方程，了解不同情况下波动方程的简化形式。 5．了解各种类型光波的表示形式，了解光在简单介质界面上的反射和折射，了解光学薄膜的干射和透射性质。 二、教学重、难点 重点：电介质的特性，电磁波场的波动方程，光在简单介质和光学薄膜上的反射和透射性质。 难点：高斯光束的波函数表达式和高斯光束的特性。 三、主要内容 1．光的基本属性、光的独立传播原理、光的偏振、干涉和衍射 2．微分形式和积分形式的麦克斯韦方程 3．电介质的分类和特性
光电子学作业
光电子学作业 第一章 1．以一个三能级系统为例，说明激光器的基本构成和产生激光的基本原理。 2．分析四能级与三能级工作物质的能级结构特征，并说明四能级结构工作物质在产生激光中的优势。 3．什么是增益饱和现象，均匀加宽和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同？ 4．多普勒加宽的物理机制是什么？ 5．工作物质实现能态集居数分布反转的条件是什么？ 6．试画出TEM 12，TEM 03 模的光强分布。 7.波长为入的高斯光束入射到位于z= l处的透镜上，为了使出射光束的束腰刚好落在样品表面上，透镜的焦距f应为多少？W1W0I I 8 .稳定腔的两块反射镜，曲率半径分别为R 1 = 40cm, R 2= 100cm，求腔长取值范围。 9. 某单横模He—Ne激光器，采用平凹腔，腔长L= 0.3m，凹面R= 1m, 平面镜输出，求输出镜面的光斑尺寸及光束的发散角。一束光通过长度为1m的均匀激活工作物质。如果出射光强是入射光强的2倍,求该物质的增益系数 G。 10. 设氦氖激光器的0.6328 谱线在增益曲线的G( v
0)/2处有一烧孔，增益曲线的半宽度为150MHz。计算与烧孔相对应的粒子速率有多大？ 11. 叙述激光器的的模式、纵模、横膜的定义及形成机理 第二章 1．均匀加宽和非均匀加宽介质对激光器所能形成的激光振荡模式有何影响。 2．激光选模技术分几类？ 3．常用的调Q 方法有几种，分别简述之。 4．分别简述几种常见的激光锁模的实现方法。 5. He—Ne激光器反射镜间距为0.2m,求最靠近632.8nm的纵模阶数，纵模频率间隔。如增益曲线宽度为1.5 x 109Hz则可能引起的纵模总数为多少？ 6. 在红宝石调Q激光器中，有可能将几乎全部Cr3+离子激发到激光上能级并产生激光巨脉冲，设红宝石棒直径1cm长度 7.5cmCr3+离子浓度为 2x 1013/cm31脉冲宽度为10ns求输出激光的最大能量和脉冲功率。 第三章 1. 激光器按工作物质划分为几类,一类各举一个典型激光器,并给出典型波长转换效率及典型优点。 2. 为什么双异质结可以降低器件的阈值功率密度 3. 如何实现半导体激光器的单纵模振荡 4. 简述半导体激光器的主要特点及其如何产生激光的原理 第五章 思考题： 1. 如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强度调制，为什么？
半导体光电子学复习资料
半导体光电子学复习资料
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
半导体光电子学 一．名词解释。 1.激光器阈值电流：在电流值很小时，激光器输出功率基本没有，并且增加电流， 仍然没有输出；当电流增大到某一个值A是，输出开始出现，并且随着电流增大，功率近似线性增大；这个A就称为阈值电流。 2.半导体类型：P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。 N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。 3.带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差。 (?)4.电子跃迁形式： 受激吸收：当适当能量的光子与半导体互作用，并能把能量传递给价带中的电子，使之跃迁到导带，从而在半导体中出现电子-空穴对。 自发发射：在热平衡下，如果在半导体的导带与价带中分别有一定数量的电子与空穴，导带中的电子以一定的机率与价带中的空穴复合并以光子形式放出复合所产生的能量。 受激发射：若导带电子与价带空穴复合过程不是自发的，而是在适当能量的激励下进行的，则复合产生的光子就与激发该过程的光子有完全相同的特性。 5.量子阱：由2种不同的半导体材料相间排列形成的、具有明显量子限制效应的电子或空穴的势阱。 6. 异质结：两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。 二．简答题。 1.辐射的方式，受激吸收，自发发射，受激发射的定义？及相应的器件？ 答：受激吸收：当适当能量的光子与半导体互作用，并能把能量传递给价带中的电子，使之跃迁到导带，从而在半导体中出现电子-空穴对。 器件：光电导，光探测器。 自发发射：在热平衡下，如果在半导体的导带与价带中分别有一定数量的电子与空穴，导带中的电子以一定的机率与价带中的空穴复合并以光子形式放出复合所产生的能量。器件：半导体发光二极管。 受激发射：若导带电子与价带空穴复合过程不是自发的，而是在适当能量的激励下进行的，则复合产生的光子就与激发该过程的光子有完全相同的特性。 器件：半导体激光器。半导体光放 2.简述激光器二极管实现离子数反转的途径。 答：为了获得粒子数反转，通常采用重掺杂的P型和N型材料构成PN结，这样，在外加电压作用下，在结区附近，空穴和电子复合放出光子，也就是说未复合的空穴-电子对，为高能态离子，外加电压，PN结附近存在大量未复合的高能态离子，代表已粒子数反转。 3.半导体中电子扩散和漂移的区别。 答：在P区多数载流子是空穴，同时有少数载流子（电子）存在。N区情形相反。 在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。 半导体加上电场，作为载流子的正空穴和自由电子就会受到电场的作用力，于是空穴就会顺着电场的方向移动，自由电子则朝电场的反向移动，从而出现电流,称为漂移电
半导体光电子学作业
半导体光电子学作业 1.半导体光电子学定义。 2.半导体材料的分类。按材料、按结构、按功能分类。 3.晶体结构。列举几种晶格结构、晶格结构的测量方法。 4.物质波。 5.描述一维有限深势阱中的粒子的特性。 6.描述一维无限深势阱中的粒子的特性。 7.隧道效应。 8.晶体中产生电流的条件。 9.导带、价带定义。 10.画出硅、锗、砷化镓的能带图，说明其能带特点。 11.说明化合物半导体中的有几种点缺陷。 12.激子、等电子杂质定义。 13.简述各种因素对禁带宽度的影响。 14.写出费米—迪拉克分布条件及函数。 15.费米能级的特点、与掺杂浓度的关系。 16.迁移率。 17.晶格振动可以用什么来描述？对于某一三维晶格，具有N个原胞，每个原胞 有n个原子，那么有几支格波？ 18.晶格振动能量的特点。 19.载流子散射的几种机制、特点。 20.半导体材料的电导率与那些因素有关？
21.画出半导体材料的霍尔效应的示意图。 22.画出半导体材料的表面光电压、光磁电效应的示意图。 23.耿氏效应。 24.半导体温差发电器利用的是什么效应？特点是什么？ 25.半导体制冷、制热器件利用的什么原理？ 26.说明磁光效应、电光效应。列举几种电光现象。 27.分别写出空气与透明材料与不透明材料构成界面的反射率、透射率。 28.半导体中光吸收的种类。 29.什么是本征吸收，本征吸收的特点。 30.比较直接跃迁与间接跃迁的不同。 31.激子吸收的谱线与本征吸收谱线的各自特点。那些材料在室温下能观测到激 子吸收？ 32.杂质吸收的种类及各自的特点。 33.以GaAs为例说明有几种子带之间的跃迁。 34.自由载流子吸收的特点。 35.晶格振动吸收的特点。 36.光吸收的逆过程是什么？描述一下光吸收、发光。 37.简述各种发光现象及其起因。 38.描述发光过程都有那些参量？ 39.简述半导体中的各个发光过程。 40.吸收谱与发射谱之间的关系如何？分析产生差异的主要原因。
半导体所考试试卷,半导体光电子学
中国科学院半导体所 《半导体光电子学》试题 一、 名词解释（30分） 数字孔径 传播常数 吸收系数 增益系数 俄歇复合 激子复合 二、 一激光器的腔长为500μm ，端面的反射率为0.32，吸收系数为10cm -1。 试问： （1） 产生激光的阈值处的光增益是多大？ （2） 如果一个端面镀上增反膜，使反射率增至0.9，问光激射阈值处的光增益是多大？ （3）如果内量子效率为0.65，试问（1）和（2）两种情况下的外量子效率为多大？ （20分） 三、已知一组激光器的工作寿命是：在60℃时为4×104小时，在90℃时为6500小时，试问20℃时它们的预期寿命多长? (15分) 四、已知As Ga Al x x -1的禁带宽度g E =1.424+1.247x ， （1） 求出As Ga Al 94.006.0的As Ga Al 7.03.0的禁带宽度和对应的发射波长。 （2） 如果As Ga Al p 94.006.0-中的 ev E F v 1.01=-，As Ga Al N 7.03.0-中的ev F E c 05.01=- ，F 为费米能级，1v E 为As Ga Al p 94.006.0-的价带顶，2c E 为As Ga Al n 7.03.0- 的导带底，试画出As Ga Al n As Ga Al p 7.03.094.006.0/--的能带图。 （3）简要说明异质结的特性。（20分） 五、试写一篇短论文描述半导体激光器或波导器件的模式特性。 提示：可描述何为模式（基模，水平横模，垂直横模，纵模，单纵模）如何通过器件结构设计获得单模工作？不必全面，能清楚描述一两个要点即可，重在考察基础知识和逻辑分析能力。 (15分) 六、选作题 依照你硕士期间的研究工作或者你熟悉的某种光电器件，用300－500字表述一下为什么选择半导体光电子学这一研究方向。 (参考分20分)
半导体光电子学论文-中文翻译
C 电声散射 电子-声子的散射决定内在载流子寿命。我们将定义它为超晶格。量子将是这种情形：在无限大的屏蔽浓度中捕获到有限的收获。我们写电子态与声子极化向量的超晶格结构，是对相应的重要情况和偏振向量而言。由此产生的电子-声子耦合也可以归入相应的大多数的电声子耦合常数中。详细讨论散装电声子耦合，可以在[21]找到 。 C1 形变潜在的机制 在刚性离子模型，电子-声子相互作用，由于形变的电势所造成的晶格振动在[22] )(?1)(ααααξR S r V e Q NM H j S iq qj qj S ph el --??-=?-∑∑ (1) 这儿S 是指超晶格个体单元（SUCs ）,N 是指超晶格个体单元的采样 总数， α是指在一个超晶格个体单元中的不同离子，αM 和αR 表示α离子的数量和位置，) (?j ξ（αR ）表示偏振化向量j 型声子模式αR 的位置，和αV 描述前在相互影响的电子与离子α。qj Q 则是正常模式，协调的方式j ，其中以第二量化形式， )(2qj qj qj qj a a h Q +=+ω qj ω是指频率的模式j 。 我们扩大了超晶格的电子态（波矢k ）在布洛赫情形下)(,r k z V φ是个例子，V 表示和大部分相关。
)(),()(,,r g F r s z g k s s k k +∑=ψμμφμ 这儿1k 定义为在大多数情况下保持不变。这里s g 指的是Z 组成的超晶格倒数矢量。矩阵元的ph el H -之间的两个电子态与波向量k 和'k 是由 >='<-k H k ph el || ),(),(),(2)(,,n j q k s vs q k nj cell qj g v f s F s F NM h i μμωμ''-∑∑'''* )?()(,,?,z g q D n v n s s z g q k k n +'-'±-'μμδδ (2) 这儿 )()()()(,,,3)(,r r U r r d q D k q v k v '''?=?μμμμφφ (3) 和 )()()(,,,,ααααα αR S r V P e M M r U q v R iq s cell n v --??=?∑ 这儿α,,q V P 指的是α（阳离子或阴离子）的组成部分，偏振波矢量q 的大部分模式v 和cell M 总质量的绝大多数晶胞都在相应的大部分材料中。当中的+(-)符号表示上述方程的声子吸收（释放）过程。注意，在EQN (3)中的Dv,v'(q)仅仅是对于大多数材料的电声子耦合常数而言。为光学声子中心附近区域D(q)的q 近似为独立的。而对于声学模式，D(q)是成正比的q ，与相称常数被称为形变机制。
半导体光电子学考试知识点(电子科技大学)
1，直接带隙材料和间接带隙材料（直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。） 2，直接跃迁和间接跃迁 3，什么是散射，原因 4，光学的两个特殊角，全反射角和布鲁斯特角 光由光密介质进入光疏介质时,当入射角θ增加到某种程度，会发生全反射。折射角为90度所对应的入射角为临界角。自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏角，用θb表示。此规律称为布儒斯特定律。光以布儒斯特角入射时，反射光与折射光互相垂直。 5，在迪拜长度后面那个，具体得翻书才能知道，好像是折射率的证明（p77） 6，关于散射的应用题，给一个波长函数，有两个参数待定，然后给两组数据，求出两个参数，然后再给一个数据，求解。不难，需要求导 7，一个关于光吸收能量转化的应用题，给出一堆参数，根据能量守恒，需要知道一些常量，比如h，e等 8，速率方程，教材最后一节内容，知道怎么列出的 9，可见光范围380nm—760nm 10，光子频率能量范围 本征吸收：本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质.本征吸收最明显的特点是具有基本的吸收边（吸收系数陡峭增大的波长）这种由于电子由带与带之间的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。 辐射复合：根据能量守恒原则，电子和空穴复合时应释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，这种复合称为辐射复合（Radiative Recombination）。辐射复合可以是导带电子与价带的空穴直接复合，这种复合又称为直接辐射复合，是辐射复合中的主要形式。此外辐射复合也可以通过复合中心进行。在平衡态，载流子的产生率总与复合率相等。辐射复合（Radiative Recombination）是等离子体中电子与离子碰撞的主要复合过程之一，它是光电离的逆过程，对等离子中电离平衡的建立和维持以及等离子体的辐射输运都起着重要作用。