最新《光电子材料与器件》复习提纲
《光电子材料与器件》复习提纲
《光电子材料与器件》复习提纲Sciprince一、1、激光的原理、特点、本质P42、受激辐射三能级、四能级系统（为什么四能级系统效率高）3、固体激光器如何锁模P364、光谱线的宽度线性函数P55、均匀加宽（碰撞加宽、自然加宽）线性函数P56、增益饱和的物质实质二、1、红宝石激光器P182、Nd3+:YAG激光器P183、自由电子激光器P22三、1、横模选择技术P402、纵模选择技术P433、稳频技术P464、兰姆凹陷稳频P485、Q调制原理P256、锁模的基本原理P33四、1、电光调制概念P532、怎么调制（怎么调，计算栅极调制和正负调制）3、光电振幅调制原理P534、电光效应P55五、1、声光衍射现象P632、耦合波理论和耦合波方程P643、磁光调制P684、Ramman-Nath衍射图P635、Bragg衍射图P64六、1、光纤衰减P752、光纤弧子P76七、1、光伏探测器2、光电池P85八、1、光电子学研究对象F12、爱因斯坦受激辐射理论P23、几种激光器工作物质和原理P154、声光调制概念P655、两种调制的区别6、光纤衰减有哪些（09诺贝尔）P757、光电转换器概念P848、哪几种物理效应P839、CCD工作原理，反型层，转移，P型n型，外加电压正负，栅极电压P88附件：由光学和电子学结合形成的技术学科。
电磁波范围包括X射线、紫外光、可见光和红外线。
光电子学涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能，并进行处理或传送；有时则将电信号再转换成光信号或光图像。
以光波代替无线电波作为信息载体，实现光发射、控制、测量和显示等。
通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术，如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等，原则上都可延伸到光波段。
在激光领域中，激光器提供光频的相干电磁振荡源，光电子学是指光频电子学。
光电子学有时也狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。
光电子技术复习要点
光电子技术复习要点第一篇：光电子技术复习要点第1章1.电磁波的性质：横波、偏振、色散2.光辐射：以电磁波形式或粒子形式传播的能量，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，波长在10nm-1mm，分为可见光（390nm-770nm）,紫外辐射（1nm-390nm）,红外辐射（0.77-1000um）3.表1-44.光视效能：同一波长下测得的光通量与辐射通量比值。
光视效率是光视效能归一化的结果。
5.光与物质相互作用的三个过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
图1-7自发辐射：处在高能级的原子，没有任何外界激励，自发地跃迁到低能级，并发射光子。
受激辐射：处在高能级的原子，受到外来光子的激励，跃迁到低能级并发射光子。
受激吸收：处在低能级的原子，受到光子的照射时，吸收光子而跃迁到高能级。
6．粒子数的反转，增益系数，增益曲线，损耗系数，激光器的三部分7.典型激光器组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。
作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。
泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。
谐振腔：(1)使激光具有极好的方向性(沿轴线)(2)增强光放大作用(延长了工作物质(3)使激光具有极好的单色性(选频)8.习题1-2Le亮度定义:强度定义:IedIe∆Arcosθr= dΦedΩ可得辐射通量：dΦe=Le∆AscosθsdΩ在给定方向上立体角为：dΩ第1.2题图∆Accosθc 2l0dΦeLe∆Ascosθscosc则在小面源在∆A上辐射照度为：Ee==2dAl0=c第2章1.大气衰减包括四个部分，瑞利散射和米氏散射2.大气湍流效应3.电光效应，相位延迟两种方式，相位差，半波电压，两种方式比较纵向调制器优点: 具有结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响等。
缺点: 电场方向与通光方向相互平行, 必须使用透明电极, 且半波电压达8600伏,特别在调制频率较高时，功率损耗比较大。
光电子材料和器件复习资料
试卷题型分布100分选择题、填空题、名词解释、问答题、论述题选择题内容不仅仅在这里面，包括书里、课堂讲授第一章一、单项选择题可见光的波长范围为[C ]A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm二、填空1．异质p-n结指p端与n端为不同材料形成的p-n结2．P型半导体是向本征半导体中参入低价元素形成的。
P型半导体中的导电粒子为空穴。
3. 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。
三、名词解释：非本征半导体，pn结，直接带隙，间接带隙，光致发光，电致发光，内量子效率，外量子效率，发光效率，垂直腔面发射激光器，l·pn结的空间电荷区具有什么样的特点?它是如何形成的?2·简述直接带隙半导体及间接带隙半导体材料的发光过程。
两者有何不同?3.发光二极管的发光原理是什么?4·理解半导体材料中实现光放大的粒子数反转条件。
5·半导体激光器产生激光需要满足哪些条件?6·双异质结半导体激光器为什么可以显著降低阈值电流?7、垂直腔面发射激光器优点8、什么是半导体材料的本征吸收？9、双异质结半导体激光器为什么可以显著降低阈值电流？第二章常用的激光晶体、激光玻璃、激光陶瓷有哪些？P28-32常用的固体激光器的基质材料有哪些？光泵固体激光器的三个基本组成部分P41固体激光器的主要优点谐振腔腔长公式P47阈值增益系数公式P58常见的固体激光器P62激活离子P27，基质材料P28光学谐振腔的基本结构及其作用。
P44第六章光子效应、光热效应、光电导效应、光生伏特效应光电发射效应光热效应有哪些？光子效应有哪些？常见的光电二极管。
硅太阳能电池类型光热效应的特点有哪些？光电二极管的原理及其主要的物理过程。
光电池从材料和结构上分为4类，各有什么特点？PIN光电二极管优点和特点雪崩光电二极管的工作原理雪崩光电二极管的特点论述光敏电阻的基本特性。
光电子器件总复习
1.2.1 典型半导体发光材料
一、GaAs
GaAs是一种重要的III-V族化合物半导体，典型的 直接跃迁型发光材料。直接跃迁发射的光子能量 在1.42ev左右，相应波长在873nm附近，属于近红 外波段。
GaAs发光二级管主要是在P区发光，原因在于注 入电子的迁移率远高于空穴的迁移率。
本征半导体：
本征半导体是纯净而不含任何杂质的理想半导体 材料。
由于晶体中原子的热振动，价带中的一些电子被 激发到导带，同时在价带中留下空穴，形成电子空穴对。因此，本征半导体中的电子浓度与空穴 浓度相等。
本征半导体：
由此我们可以看出：
1. 本征半导体中有两种载流子 — 自由电子和空穴 它们是成对出现的
LED的主波长随温度关系可表示为λp（ T′）=λ0（T0）
+△Tg×0.1nm/℃ ,从而可知，每当结温
升高
10℃，则波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。
这对于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位
面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或
专门通用设备、确保LED长期工作。
（1）子午光线
当入射光线通过光纤轴线，且入射角θ1大 于界面临界角 0 sin 1(n2 / n1)时，光线将在柱体
界面上不断发生全反射，形成曲折回路，而
且传导光线的轨迹始终在光纤的主截面内。
这种光线称为子午光线，包含子午光线的平
面称为子午面。
P
P
n2 r
n1
n1
Q
n2
Q
光波在光纤中传播， 就是交变的电场和磁场在光纤中的传 播。电磁场的各种不同分布形式叫做“模式”。根据传输理论， 引入特征参数V， 称为光纤的归一化频率参数， 其表达式为
光电子器件考试重点
1、光伏效应：热平衡时，结势垒区内存在较强的内建电场（自n区指向p区）。
光照时，符合条件的入射光子被吸收产生电子-空穴对，结两边的光生少数载流子受内建电场的作用，各自向相反方向运动：p区的电子穿过p-n结进入n 区；n区的空穴进入p区，使p端电势升高，n 端电势降低，于是在p-n结两端形成了光生电动势，这就是p-n结的光生伏特效应。
2、光电池的基本原理：在pn结开路的情况下，光生电流和正向电流相等时，pn结两端建立起稳定的电势差，。
如将pn结与外电路通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。
这就是光电池的基本原理。
3、光伏组件要成功运作需满足：（1）入射光子被吸收产生电子-空穴对---hγ≥Eg；（2）电子-空穴对在复合之前被分开---p-n结存在内建电场；（3）分开的电子和空穴传输至负载---连接导线。
4、表征太阳能电池的参数：（1）开路电压V oc：在p-n结开路情况下（R=∞），此时pn结两端的电压即为开路电压V oc。
这时，I=0，即：IL=IF。
将I=0代入光电池的电流电压方程，得开路电压为：V oc＝(kT/q) x ln(IL/Is+1)（2）短路电流Isc：如将pn结短路（V=0），因而IF=0，这时所得的电流为短路电流Isc。
显然，短路电流等于光生电流，即：Isc = IL （3）填充因子FF：在光电池的伏安特性曲线任一工作点上的输出功率等于该点所对应的矩形面积，其中只有一点是输出最大功率，称为最佳工作点，该点的电压和电流分别称为最佳工作电压V op和最佳工作电流Iop。
填充因子定义为：FF =V opIop/V ocIsc= Pmax/V ocIsc（4）太阳能电池能量转换效率η：表示入射的太阳光能量有多少能转换为有效的电能。
即：η=（太阳能电池的输出功率/入射的太阳光功率）x100% = （V op x Iop/Pin x S）X100%= V oc•Isc•FF/Pin • S其中Pin是入射光的能量密度，S为太阳能电池的面积，当S是整个太阳能电池面积时，η称为实际转换效率，当S是指电池中的有效发电面积时，η叫本征转换效率。
光电子器件复习资料
光电子复习资料第一章 光电导探测器1.本征半导体？杂质半导体？（课件）本征半导体费米能级位于导带底和价带顶之间的中线上，导带中的自由电子和价带中的空穴均很少，因此常温下导电能力低，但在光和热的激励下导电能力增强。
n 型掺杂半导体的费米能级接近导带底，导带中的自由电子数高于本征半导体，导电能力随掺杂浓度提高而增强，属于电子导电为主的半导体。
N 型半导体：在本征半导体中掺入五价元素, 形成的半导体。
p 型掺杂半导体的费米能级接近价带顶，价带中的空穴数高于本征半导体，导电能力随掺杂浓度提高而增强，属于空穴导电为主的半导体。
P 型半导体：在本征半导体中掺入三价元素, 形成的半导体。
2. 欧姆定律的微分形式？电导率跟迁移率的关系？VI R =j=j=EL S R EL SR ⇒⇒j 1.EE σρ⇒==j I S =V EL=1=SR R S L L SRσρρρ==⇒=⇒2713m = 1.210cm/S 22V T V κ⇒=⨯室温无电场：热运动：0I =杂乱无章：n n p p n p :d nqvSdt j=nqv j=nq dt S dt S d =nS q nqSvdt v=j=nq =nq p j=nq =nq P=pq j=nq +nq j=E I S j EEl E n E N E E E σμμμσμμσμσμμμσ=⎫⎫==⎪⎪⇒⇒⎬⎬⎪⎪=⎭⎭⎫⎫⎪⎪⎧∴⎬⎪⎪⇒⇒⎬⎨⎪⎪⎩⎪⎭⎪⎭有电场Q Q=nVq 掺：，型：，掺：，型:，双掺：，迁移率是用来描述半导体中载流子在单位电场下运动快慢的物理量，是描述载流子输运现象的一个重要参数，也是半导体理论中的一个非常重要的基本概念。
迁移率定义为： 单位：cm2/(V ·s) 3. 金属、半导体、绝缘体的能带示意图？金属(导体)： 能带被电子部分占满，在电场作用下这些电子可以导电。
4. 电导率的表达式？5. 光电导效应？产生光电导效应的条件是什么？ 提高光电导效应的方法是什么？*mq c τμ=6. 暗电流、亮电流、光电流、暗电导、亮电导、暗电阻和亮电阻之间的7. 光电流的表达式？光电导增益？光电导灵敏度？量子效率？光电导惰性?前历效应？光电导增益：表示长度为L 的光电导体两端加上电压后，单位时间内流过外电路的载流子数与内部产生的载流子数比值。
最新光电子材料与器件
光电子材料与器件光电子材料与器件绪论1 例举信息技术与光电子技术所涵盖的几大方面：信息技术主要包括信息的产生、传输、获取、存储、显示、处理等六大方面；与之相对应的光电子技术主要包括光的产生与转化、光传输、光探测、光存储、光显示、光信息处理。
2 简述光电子技术的定义及其特征：光电子技术：是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。
光电子技术的特征：光源激光化、传输波导（光纤）化、手段电子化、现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化。
3 简述信息技术的发展趋势及各阶段的主要特点：第一阶段——电子信息技术其特征是：信息的载体是电子；半导体，计算机等第二阶段——光电子信息技术其特征是：光子技术和电子技术相结合；激光器，光纤等第三阶段——光子信息技术其特征是：以光子作为信息的载体；全光通信，光计算机等4 简述光子传递信息的特点：（1）极快的响应时间，可用于超高速、宽带通信（2）传输信息容量大（3）信息传输过程中失真小（4）高抗干扰、高可靠性（5）光储存具有储存量大、速度快、密度高、误码率低的优点总之，超高速、抗干扰、大容量、高可靠性是光子技术的特点。
太阳能电池1、举例说明太阳能利用的优缺点优点：普遍（不受地域及技术条件限制，无需开采和运输）洁净（不产生废渣、废水、废气，无噪声，不影响生态）巨大（1.68×1024cal/年，相当于20万亿吨标准煤燃烧的热量）缺点：能流密度低（1kw/m2，需要相当大的采光集热面才能满足使用要求）不稳定（受时间，天气影响明显）大规模使用的成本和技术难度均很高（5～15倍）2、例举太阳能电池发展史中的里程碑事件1839年法国科学家E. Becquerel发现液体的光生伏特效应（简称光伏现象）1954年美国贝尔实验室三位科学家关于单晶硅太阳电池的研制成功，在太阳电池发展史上起到里程碑的作用3、光电效应包括哪几类？举出每类的代表性器件光电效应(photoelectric effect)：物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应。
光电子各章复习要点
各章复习要点第1章 激光原理概论1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布）• 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布 • 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗 •7.激光的特点？•(1)极好的方向性（θ≈10-3rad)•(2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.•(3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)•(4)极高的亮度•光亮度:单位面积的光源,在其法向单位立体角内传送的光功率.•8激光器构成及每部分的功能νh E =λνc h c h c E m ///22===1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性•9激光产生的基本原理(以红宝石激光器为例)•⑴Cr3+的受激吸收过程．•⑵无辐射跃迁•⑶粒子数反转状态的形成•⑷个别的自发辐射 •⑸受激发射 •⑹激光的形成 •10.模式的概念及分类11.纵模的谐振条件的推导及纵模间隔的计算。
第2章 激光谐振腔技术、选模及稳频技术 • 1.掌握三个评价谐振腔的重要指标•最简单的光学谐振腔是在激活介质两端适当的位置放置两个具有高反射率的反射镜来构成的，与微波相比，采用开腔。
1）平均单程功率损耗率πλπφ222⋅=⋅=∆q nL qnL q 2=λnLcqv q 2=反射损耗：衍射损耗：（圆形平行平面腔）2）谐振腔寿命3）谐振腔Q 值• 2.了解横模选择的两种方法(1)只改变谐振腔的结构和参数,使高阶模具有大的衍射损耗(2)腔内插入附加的选模器件 3两种常用的抑制高阶横模的方法 1.调节反射镜 ✓ 优点:方法简单易行 ✓ 缺点:输出功率显著降低 2.腔内加光阑高阶横模的光束截面比基横模大，减小增益介质的有效孔径，可大大增加高阶横模的衍射损耗• 4.理解三种单纵模输出的方法 •1）短腔法10ln21I I =δ4.12)(207.0aLd λδ=)1(R c Lt c -=dr L L R c L cQ δδλπλδπλπ+==-=1.22)1(.221210010ln 21ln 21ln21r r r r I I I I -===δ•2）法布里-珀罗标准距法•3）复合腔选纵模第5章 光电子显示技术• 1.黑白CRT 的构成及每部分的功能？ • 电子枪、偏转系统和荧光屏三部分构成• 2.黑白CRT 的基本工作原理？ndc m 2=∆ν•电子枪发射出电子束，电子枪受阴极或栅极所加的视频信号电压的调制，电子束经过加束极的加速，聚焦极的聚焦，偏转磁场的偏转扫描到屏幕前面的荧光涂层上，产生复合发光，最终形成满足人眼视觉特性要求的光学图像。
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《光电子材料与器件》复习提纲
Sciprince
一、1、激光的原理、特点、本质P4
2、受激辐射三能级、四能级系统（为什么四能级系统效率高）
3、固体激光器如何锁模P36
4、光谱线的宽度线性函数P5
5、均匀加宽（碰撞加宽、自然加宽）线性函数P5
6、增益饱和的物质实质
二、1、红宝石激光器P18
2、Nd3+:YAG激光器P18
3、自由电子激光器P22
三、1、横模选择技术P40
2、纵模选择技术P43
3、稳频技术P46
4、兰姆凹陷稳频P48
5、Q调制原理P25
6、锁模的基本原理P33
四、1、电光调制概念P53
2、怎么调制（怎么调，计算栅极调制和正负调制）
3、光电振幅调制原理P53
4、电光效应P55
五、1、声光衍射现象P63
2、耦合波理论和耦合波方程P64
3、磁光调制P68
4、Ramman-Nath衍射图P63
5、Bragg衍射图P64
六、1、光纤衰减P75
2、光纤弧子P76
七、1、光伏探测器
2、光电池P85
八、1、光电子学研究对象F1
2、
3、爱因斯坦受激辐射理论P2
4、几种激光器工作物质和原理P15
5、声光调制概念P65
5、两种调制的区别
6、光纤衰减有哪些（09诺贝尔）P75
7、光电转换器概念P84
8、哪几种物理效应P83
9、CCD工作原理，反型层，转移，P型n型，外加电压正负，栅极电压P88
附件：
由光学和电子学结合形成的技术学科。
电磁波范围包括X射线、紫外光、可见光和红外线。
光电子学涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能，并进行处理或传送；有时则将电信号再转换成光信号或光图像。
以光波代替无线电波作为信息载体，实现光发射、控制、测量和显示等。
通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术，如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等，原则上都可延伸到光波段。
在激光领域中，激光器提供光频的相干电磁振荡源，光电子学是指光频电子学。
光电子学有时也狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。
光电子学还包括光电子能谱学，它利用光电子发射带出的信息研究固体内部和表面的成分和电子结构。
光电子学及其系统的发展，依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展，其关键是光电子器件。
光电子器件主要有作为信息载体的光源（半导体发光二极管、半导体激光器等）、辐射探测器(各种光-电和光-光转换器)、控制与处理用的元器件（各种反射镜、透镜、棱镜、光束分离器，滤光片、光栅、偏振片、斩光器、电光晶体和液晶等）、光学纤维（一维信息传输光纤波导、二维图像传输光纤束、光能传输光纤束、光纤传感器等）以及各种显示显像器件（低压荧光管、电子束管、白炽灯泡、发光二极管、场致发光屏、等离子体和液晶显示器件等）。
将各类元器件按各种可能方式组合起来可构成各种具有重大应用价值的光电子学系统，如光通信系统、电视系统、微光夜视系统等。
由光学和电子学相结合而形成的新技术学科。
电磁波范围包括 X射线、紫外线、可见光和红外线。
它涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能，并进行处理或传送；有时则将电信号再转换成光信号或光图像。
它以光波代替无线电波作为信息载体，实现光发射、控制、测量和显示等。
通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术，如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等，原则上都可以延伸到光波段。
在激光领域中，激光器提供光频的相干电磁振荡源，光电子学是指光频电子学。
光电子学有时也狭义地专指光- 电转换器件及其应用的领域。
光电子学还包括光电子能谱学。
它是利用光电子发射带出的信息来研究固体内部和表面的成分和电子结构，如X射线光电子能谱学和紫外光电子能谱学。
光电子学的应用非常广泛。
已制成和正在研制的光电子器件品种繁多。
从能源角度来看，可将光能转换成电能，或将电能转换成光能。
前者有晶态和非晶态太阳能电池，小者可用于电子表和电子计算器，大者可制成太阳能电站；后者有以电驱动的发光光源，如放电灯、霓虹灯、荧光灯、场致或阴极射线发光屏、发光二极管等。
从信息角度来看，可利用光发射、放大、调制、加工处理、存储、测量、显示等技术和元件，构成具有特定功能的光电子学系统。
例如，利用光纤通信可以实现迅速和大容量信息传送的目的。
它使原来类似的技术水平得到大幅度的提高。
人所接受的信息，大约80％是由光通过眼睛输入的。
然而，人眼的局限性大大地限制了人类获得光信息的能力，因而需要扩展人眼的功能。
第一，要扩展人眼在低照度下的视觉能力，提供各种夜视装备以便能在低照度下进行科研和生产活动，或在夜间进行侦察和战斗。
第二，要扩展人眼对电磁波波段的敏感范围。
已制成将红外线、紫外线和 X射线的光图像转换成可见光图像的直视式或电视式光电子学装置。
利用这些原理还可以扩展到观察中子和其他带电粒子所形成的图像。
第三，要扩展人眼对光学过程的时间分辨本领，例如已经做到在几十飞秒（10-15秒）内就可观察到信息的变化。
光电子学的发展，依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展。
这些技术所依据的物理现象和原理，主要是光与物质的相互作用。
它涉及到折射和反射等光束的传播规律（几何光学）；衍射、干涉、偏振和色散等光波的传播规律（物理光学）；热辐射、光致发光、场致发光、电子轰击发光和受激辐射等发光规律；各类元激发、元激发之间的相互作用和动力学过程等的机理（量子光学）；光电导、光电发射和光生电动势等光电转换机理;光全息技术;光学系统（应用光学）和光学系统的集成（集成光学）；视觉过程和肉眼对光的反应（生理光学）；以及对快速和微弱光电信息的探测和处理等。
这些技术的使用还需要电子技术的配合，才能构成具有特殊功能的仪器、设备或系统。
※F为附件；P为按正反面每页9张PPT打印讲义时的页码。