北工大光电子课程复习讲义

北工大光电子课程复习讲义

概念题：

一、激光器三要素、受激吸收、受激辐射、自发辐射

二、电光效应、电光调制、折射率椭球、普克尔效应、克尔效应、半波电压、横向电光效应、纵向电光效应、声光效应、声光调制、布拉格衍射、声光光//磁光调制

三、各项同性晶体、各项异性晶体、对称操作、坐标变换

四、激光器的调Q技术、PRM 和PTM两种调Q技术的区别、可饱和吸收体被动调Q技术

五、锁模技术、可饱和吸收、用可饱和吸收体被动锁模脉冲的形成过程、被动锁模、脉冲宽度、频谱宽度、峰值功率

六、横模、单横模、单纵模、稳频技术、频率稳定性的定义、兰姆下陷、塞曼效应、兰姆下陷稳频原理

七、损耗、色散、单模光纤、多模光纤、单模输出条件、3dB带宽、材料色散、延迟时间、脉冲展宽

八、光纤激光器、增益光纤、双包层光纤、保偏光纤

九、非线性光学效应、倍频、和频、差频、相位匹配条件、角度相位匹配、走离效应、耦合波方程、正单轴晶体、负单轴晶体、一类相位匹配、二类相位匹配

简答题：

一、电光调制原理二、声光调制原理

三、调Q基本原理四、锁模基本原理

五、稳频原理六、选单模方法

七、光纤传输基本原理八、倍频基本原理

九、光纤激光器基本原理

绪论的作业：

1．光电子学的定义是什么？有几方面内容？

光学与电子学相结合形成的技术学科。研究光频电磁波场与物质相互作用过程中的能量相互转换。包括：激光与红外物理学，非线性光学；波导光学；半导体光电子学；傅里叶光学等。

2．举例写出几种光电子学应用实例。

激光矫正近视手术、飞秒激光器、光子晶体

3．描述一下激光器的组成、特性、分类。

特性：单色性、相干性、方向性、高亮度

4.人眼安全波段是多少？

小于400nm，大于1400nm。

5.激光的时间相干和空间相干特性决定激光器的什么光学特性？

单色性；高亮度。

第二章作业：

1、调制有几种？

a) 根据调制器和激光器的相对关系：内调制、外调制。 b) 根据调制波的振荡形式：模拟式调制、脉冲调制

c) 根据激光被调制的性质：调幅、调频、调相、强度调制、脉冲调制 d)根据调制的光信号：声光、磁光、电光调制。

2、什么叫电光调制？

调制晶体在外加电场作用下，其折射率发生变化，当光波通过介质时，传输特性受到影响而改变。

3、晶体的折射率通常用什么方程描述？请写出KDP 晶体加电压和不加电压时的晶体折射率方程。折射率椭球方程

（1

（2）有外加电场：

得：

4、请推导

KDP

晶体沿Z

轴加电压时不含交叉项的折射率方程，并写出三个主轴的折射率表达式。

若E||Z ，则

（1）

设坐标变化为：

代入（1），得

另角度为45度，则

63

62

41514143210γγγ=∆=∆=∆=∆=∆=∆B E B E B B B B

令，得

5、试设计一种电光调制实验装置，如何检验入射光的偏振态（线偏振光、椭圆偏振光、自

然光）。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调制？为什么？

6、某电光晶体，工作波长1.06 微米，n 0=1.76， r 63 ＝12.3×10-12m/V ，求非线性晶体上的半波电压。

7、请证明KDP 纵向（ r63 ）电光调制装置中加入四分之一波片后的透过率近似为：

8、什么是声光调制效应？

声波是一种弹性波（纵向应力波），在介质中传播时介质产生弹性形变，激起介质中的质点沿着声波传播方向振动，使介质呈现的疏密相间的交替变化，即使得介质的折射率也随着发生相应的周期变化。这种疏密相间的变化，即形象的描述了一种光学元件—光栅。该光栅常数等于声波波长。再当光波通过介质时，光产生衍射。其衍射光的强度、方向、频率将随着加在介质上的声波场的变化而变化。

9、一钼酸铅声光调制器，对He-Ne 激光进行调制，已知声功率为1W ，声光互作用长度为1.8mm ，换能器宽度H=0.8mm ，M2=36.3*10^-15 S^3.Kg^-1, 试求钼酸铅声光调制器的布拉格衍射效率。

P s 超声驱动功率、M 2是品质因数、L 长度、H 为换能器宽度、λ为光波波长。

10、一束线偏振光通过长25cm ，直径1cm 的实心玻璃棒，外绕250匝导线，通电流5A ，韦尔代常数V=0.5分/G.cm ，计算光的旋转角。

θ=VBL =Vu

NI

L

L =VuNI

第三章作业：

1、晶体分为几大晶系，分别是什么？

七大晶系：立方、三方、四方、六方、正交、单斜、三斜

2、晶体的对称性如何定义？对称操作有哪几种？

对称要素：对称中心、对称面、旋转轴、旋转倒反轴(复合

3、什么叫张量？二阶张量和三阶张量的区别是什么？

描述作用物理量与感生物理量关系的系数矩阵。二阶张量有9个分量，三阶有27个。

4、在本章中，坐标变换的意义是什么？ 坐标变换可以简化系数矩阵，消除交叉项。

5、已知对称操作的变换矩阵是Ac ，四次旋转轴操作的变换矩阵是AL4， 求四次旋转倒反轴操作的变换矩阵。

6、推导KDP 电光晶体的电光系数矩阵的简化矩阵。（KDP 为四方晶系，4_2m 点群）

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡

-

--=100010001c A ⎥⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎢⎣⎡-=10

001

010

4L A