2013应用光电考试题

1，从光学的发展过程出发谈谈你对光的认识。（15分）

光学是一门研究光(电磁波)的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。光学是物理学中最古老的一门基础学科，传统内容十分丰富，如光的产生、传播、本性等等;光学又是当今科学领域中最活跃的前沿阵地之一，激光的问世使得光学焕发青春，如光子学、信息光学、光通信等等。光学的发展是一个漫长曲折的历史过程，主要经历了萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期等五大历史时期。

2，激光的特性有哪些？（10分）

激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光不具有的特点即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）

1单色性好：激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源。

2相干性好：激光辐射的光子在相位上是一致的，再加上谐振器的选模作用，使激光源横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好。

3方向性好：激光束的发散角很小，可达mrad量级，接近于衍射极限。

它几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径记载一公里左右。

4亮度高：激光的发光面小，发散角小，线宽窄，所以有很高的光谱辐亮度，激光的亮度可比普通光源高出1012——1019倍。

3，激光器由哪几个部分构成？各有什么作用？实现其稳定运转的条件是什么？

（15分）

激光器一般由三个部分组成：

（1）工作物质这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。

（2）激励能源（光泵）它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。

（3）光学共振腔这是激光器的重要部件，其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行；二是不断给光子加速；三是限制激光输出的方向。

4，稳定振荡条件－－增益饱和效应

5，激光强度将随传播距离的增加而呈指数关系上升，但是激光强度不会无限制的增大。

6，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时，增益系数将减小，即应写成

7，这种现象称为增益饱和现象。

8，

激光器一般由三个部分组成

（1）.工作物质这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。

（2）.激励能源（光泵）它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级

的外界能量。通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。

（3）.光学共振腔这是激光器的重要部件，其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行；

二是不断给光子加速；三是限制激光输出的方向。

激光工作物质、泵浦源、光学谐振腔

1. 输出功率

实际激光器工作在阈值以上。设小信号增益系数为，腔长L,单程损耗为，I在腔内往返一次后变为，则有：

开始时某一振荡频率的小信号增益系数大于阈值系数，则有腔内光强将逐渐增加，由于受饱和效应的影响，若大信号增益系数仍然大于，则这一

过程便继续下去，随着光强的增加，逐渐减少，直到：

激光器建立起稳定的工作状态，有了恒定的输出功率。稳定工作时激光器的信号增益总是稳定在

9，什么是光电效应？内光电效应和外光电效应的特性及对应的应用器件有哪些？

光电效应：物质在光的作用下，不经升温而直接引起物质中电子运动状态发生变化，因而产生物质的光电导效应、光生伏特效应和光电子发射等现象。

光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。

内光电效应:指受光照而激发的电子在物质内部参与导电，电子并不逸出光敏物质表面。这种效应多发生于半导体内。内光电效应又可分为光电导效应、光生伏特效应、丹倍效应和光磁电效应等。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；

外光电效应:指物质受光照后而激发的电子逸出物质的表面，在外电场作用下形成真空中的光电子流。这种效应多发生于金属和金属氧化物。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；

外光电效应和内光电效应的主要区别在于：受光照而激发的电子，前者逸出物质表面形成光电子流，而后者则在物质内部参与导电。

外光电效应:指物质受光照后而激发的电子逸出物质的表面，在外电场作用下形成真空中的光电子流。这种效应多发生于金属和金属氧化物。

内光电效应:指受光照而激发的电子在物质内部参与导电，电子并不逸出光敏物质表面。这种效应多发生于半导体内。内光电效应又可分为光电导效应、光生伏特效应、丹倍

效应和光磁电效应等。

外光电效应和内光电效应的主要区别在于：受光照而激发的电子，前者逸出物质表面

形成光电子流，而后者则在物质内部参与导电。

光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元

件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

10，光电探测器的功能是什么？常用的光电探测器有哪几种类型，试阐述其中一种类型的光电探测器的工作原理。（20分）

光电探测器能把光信号转换为电信号。根据器件对辐射响应的方式不同或者说器件工作的机理不同，光电探测器可分为两大类：一类是光子探测器；另一类是热探测器。

11，本课程开设了哪些实验？阐述其中一个实验的实验原理，步骤，在实验中应注意的问题。（25分）

Pbs光敏电阻