光电子技术同步练习题1
光电子技术习题
1. 一氦氖激光器，发射波长为6.328710-⨯m 的激光束，辐射量为5mW ，光束的发散角为1.0310-⨯rad ，求此激光束的光通量及发光强度。
又此激光器输出光束的截面（即放电毛细管的截面）直径为1mm ，求其亮度。
解：波长632.8nm 的光的视见函数值为=)(λV 0.238，W lm K m /683=则其激光束的光通量为：e m v V K Φ⨯⨯=Φ)(λ=683⨯⨯238.05310-⨯=0.813lm1弧度 = 1单位弧长/1单位半径, 1立体角=以该弧长为直径的圆面积/1单位半径的值的平方，则光束的发散角为1.0310-⨯rad 时的立体角为24απ=Ω=23)100.1(4-⨯⨯π=0.79610-⨯sr发光强度为：cd I vv 610035.1⨯=ΩΦ=亮度为：2cos rIA I L v v v πθ=•==1.318212/10m cd ⨯2．已知氦氖激光器输出的激光束束腰半径为0.5mm ，波长为632.8nm ，在离束腰100mm 处放置一个倒置的伽利略望远系统对激光束进行准直与扩束，伽利略望远系统的目镜焦距mm f e 10-='，物镜焦距mm f o 100='，试求经伽利略望远系统变换后激光束束腰大小、位置、激光束的发散角和准直倍率。
解：已知束腰半径010.5w mm =，632.8nm λ=，束腰到目镜的距离为1100z mm =∴可以求得目镜前主平面上的截面半径210.50.502w w mm === 波阵曲面的曲率半径：2201221161 3.140.5(1())100(+())=-15488.857mm 100632.810w R z z πλ-⨯=+=-⨯-⨯⨯1''11111R R f -= ∴将115488.857mm R =-，'10f mm =-带入得'1R ：''111111115488.85710R R f =+=+-- ∴'19.99R mm =-由于'110.502w w mm ==，所以根据'1w 和'1R 可以求出目镜后射出的光束的束腰位置'1z 和束精品word 完整版-行业资料分享腰半径02w ：'1020.00398w mm ==='2'1'1'6122219.99z 9.99632.810(9.99)1()1()3.140.502R mm R w λπ--===-⨯⨯-++⨯入射光束束腰离物镜距离为mm d z z 99.99)10100(99.912-=---=-'=由2z 和02w 可以求出物镜前主面上的光束截面半径2w 和波面半径2R ：20.00398 5.063w w mm ===2202222262 3.140.00398(1())99.99(+())=-99.99mm 99.99632.810w R z z πλ-⨯=+=-⨯-⨯⨯1 对光束进行物镜变换，求出物镜后主面上的光束截面半径'2w 和波面半径'2R ：'22 5.063w w mm ==''221111199.99100R R f =+=+- '2999900R mm =-由'2w 和'2R 可知：求出最后的束腰位置'2z 和束腰半径03w ：'2'2'2'622222999900z 15923.18632.810(999900)1()1()3.14 5.063R mm R w λπ--===-⨯⨯-++⨯'203 5.023w mm ===扩束后远场发散角：-6''-503632.810=4.01103.14 5.023rad w λθπ⨯==⨯⨯入射时的发散角：-6-40632.810=4.03103.140.5rad w λθπ⨯==⨯⨯所以激光束的准直倍率为：4''54.031010.054.0110T θθ--⨯===⨯ 3. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km,它的单色性λλ∆是多少?解: 氦氖激光器的光波长为632.8nm 。
光电子技术(安毓英)习题答案
习题11．1.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。
.1.2.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θs ；被照面的面积为∆A c ，到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 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。
1.4.霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
1.6.从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。
这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898×10-3m •K 。
普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。
1.9.常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗？按色温区分。
习题22.1.何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择第1题图吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。
2.何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。
这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。
5.何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？当光波的两个垂直分量E x′，E y′的光程差为半个波长（相应的相位差为π）时所需要加的电压，称为半波电压。
7.若取v s=616m/s，n=2.35，f s=10MHz，λ0=0.6328µm，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度L max=?10.一束线偏振光经过长L=25cm，直径D=1cm的实心玻璃，玻璃外绕N=250匝导线，通有电流I=5A。
光电子技术基础作业一
光电子技术基础作业（第一次）第一章 光电子学绪论1、（朱京平p7－1）光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？第三章_激光原理与技术1、（朱京平p105－2）试简单说明以下光电子学术语的科学含义（1） 受激辐射。
（2） 谱线的多普勒加宽。
（3） 谱线的自然加宽。
（4） 光放大。
2、（朱京平p105－3）计算与推导（1）λ=0.5m μ时，什么温度下自发辐射率与受激辐射率相等？T=300K 时，什么波长下自发辐射率与受激辐射率相等？（2）He-Ne 激光器的反射镜间距为0.2m ，求最靠近632.8nm 跃迁谱线中心的纵模阶数、纵模频率间隔。
如果增益曲线宽度为1.5⨯910Hz ，则最可能引起的纵模总数是多少？（3）红宝石激光器的工作物质300K 处有特性：N 2-N 1=5⨯107/cm 3，∆υ≈01()g υ=2⨯1011Hz ， s τ=3⨯10-3s, υ=4.326⨯1014Hz, n=1.78,求其在中心频率处的增益系数()G υ。
3、（朱京平p105－4）简述题：（3）试推导爱因斯坦关系式。
（5）以一个三能级原子系统为例，说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。
（6）分析四能级与三能级激光器相比所具有的有点。
（7）分析激光产生的条件。
（10）激光器按激光工作介质来划分可以分为几类？各举出一个典型激光器，并给出其典型波长、转换频率、典型有点。
（13）激光调Q 技术与锁模技术的脉宽分别在哪个量级？（14）常见的调Q 方法有哪几种？分别简述之。
（15）分别简述几种常见的激光锁模实现方法。
（16）激光选模技术分哪几大类？。
(完整word版)《光电子技术》章节练习题及答案
《光电子技术》章节练习题及答案第一章一、填空题1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
其并非热辐射光源本身的温度。
2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。
受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。
4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。
5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。
6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。
7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。
8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。
9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。
二、解答题1、简述光子的基本特性（10分）[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ων ==h E ；（2）22ch c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零；（3） k P =；（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
光电子技术及应用(第2版)章节习题及自测题参考答案
光电子技术及应用（第2版）章节习题及自测题参考答案第一章习题参考答案一、单选题1.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9. A 10.A二、填空题11.500，30012.无线电波，.红外光，可见光和紫外光，X 射线，γ射线13.0.77---1000μm ，近红外，中红外和远红外14.泵浦源，谐振腔和激活介质15.频率，相位，振幅及传播方向16.受激辐射，实现粒子数反转，谐振腔；方向性好，相干性好，亮度高 17.935μm18.919.125103.1--⋅⋅⨯s m kg20.三、计算题21.解：（1）根据距离平方反比定律2/R I E e e =，太阳的辐射强度为sr W R E I e e /10028.3252⨯==。
得到太阳的总功率为W I e e 26108.34⨯==Φπ（2）太阳的辐射亮度为()sr cm W A I L e ./10989.127⨯== 太阳的辐射出射度为27/1025.6m W L M e e ⨯==π 太阳的温度为K M T e 57614==σ22.解：222z r r ='=，22cos cos z r z+'='=θθ，r d r dS '∆'=ϕ 由：2cos cos r BdS S d d dE θθ'='Φ'=2202222022)(2cos 2z R RB z r r d r z B r d r r B E R R+=+'''=''=⎰⎰ππθπ 23.解：设相干时间为τ，则相干长度为光束与相干时间的乘积，即c L c ⋅=τ 根据相干时间和谱线宽度的关系c L c v ==∆τ1 又因为00γλλv ∆=∆，λc v =0，nm 8.6320=λ由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性=101200010328.6108.632-⨯===∆=∆nm nm L v v c λλλ 24.证明：若t=0时刻，单位体积中E 2能级的粒子数为n 20，则单位体积中在t→t+dt 时间内因自发辐射而减少的E2能级的粒子数为：2122122120A t dn A n dt A n e dt --==故这部分粒子的寿命为t ，因此E2能级粒子的平均寿命为212120020211A t tA n e dtn A τ∞-==⎰ 25.解：设两腔镜1M 和2M 的曲率半径分别为1R 和2R ，121m,2m R R =-=工作物质长0.5m l =，折射率 1.52η=根据稳定条件判据：（1） 其中（2） 由（1）解出2m 1m L '>>由（2）得所以得到： 2.17m 1.17m L >>第二章习题参考答案011 1 21L L ''⎛⎫⎛⎫<-+< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭() l L L l η'=-+10.5(1)0.171.52L L L ''=+⨯-=+一、选择题1.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A 10. B二、 是非题911.√ 12.× 13.× 14.× 15.√ 16.√三、 填空题17.大气气体分子及气溶胶的吸收和散射；空气折射率不均匀；晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电压后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小形变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。
光电子技术考试试题
光电子技术考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、以下哪种材料不是光电子技术中常用的半导体材料？（）A 硅B 锗C 铜D 砷化镓2、光电子技术中，实现电光调制的关键元件是（）A 光电探测器B 发光二极管C 液晶D 电光晶体3、下列哪种光源的相干性最好？（）A 白炽灯B 激光C 日光灯D 发光二极管4、光在光纤中传输时，其主要传输模式是（）A 多模传输B 单模传输C 自由空间传输D 波导传输5、光电探测器的量子效率是指（）A 输出光电流与输入光功率之比B 输出光电流与入射光子数之比C 入射光子数与输出光电流之比D 入射光功率与输出光电流之比6、以下哪种不是常见的光存储技术？（）A CDB DVDC 蓝光光盘D 磁带7、在光通信系统中，用于放大光信号的器件是（）A 光衰减器B 光隔离器C 光放大器D 光滤波器8、以下哪个波长范围属于可见光？（）A 100 400nmB 400 760nmC 760 1000nmD 1000 2000nm9、光电子技术中，CCD 是指（）A 电荷耦合器件B 互补金属氧化物半导体C 发光二极管D 激光二极管10、以下哪种显示技术不属于主动发光显示？（）A 等离子显示B 液晶显示C 有机发光二极管显示D 电子纸显示二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、光的本质是一种_____。
2、半导体材料的禁带宽度决定了其能吸收的_____。
3、光通信中常用的复用技术有_____复用和_____复用。
4、常见的光电探测器有_____、＿____和_____等。
5、激光的三个特性是_____、＿____和_____。
6、光纤的主要组成部分包括_____、＿____和_____。
7、光电子技术在_____、＿____和_____等领域有广泛应用。
8、发光二极管的发光原理是_____。
9、太阳能电池的核心材料通常是_____。
10、光的折射定律表达式为_____。
三、简答题（每题 10 分，共 20 分）1、简述光的波粒二象性。
光电子技术课后习题
光电子技术课后习题
一、简单题：
1.光电子技术是什么？
答：光电子技术是利用光来进行电子学和数字信号处理的技术。
它通
常涉及对光来源、光传输设备，以及用于处理光信号的光电子设备的
研究和设计。
2.请简要描述“光电子技术”中“光”的概念？
答：“光”是经典物理学中指可以传播的电磁波。
它包含有人眼
能够感知的可见光，也包括无法人类感知的紫外线和X射线。
在光电
子技术中，光被用作传播信息，而且可以用来进行光信号的处理。
3.什么是A/D变换？
答：A/D变换是模数转换的一种，它可以将连续的模拟信号转换为
数字信号。
A/D转换的过程包括量化和编码两个步骤，量化步骤决定信
号的精度，编码步骤决定信号的传输率。
二、应用题：
1.请描述光电子技术在通信中的应用?
答：光电子技术在通信中的应用十分广泛，例如，光纤技术可以
用来传输大容量的信息，而探测器和放大器可以用来增强信号的功率
和质量。
此外，光电子元件也可以用于处理通信信号，例如基带处理、数据采样和数据编码等。
2.什么是光学探测器，它有哪些用途？
答：光学探测器是一种用来检测和探测光信号的光电子器件，它
可以将光信号转换为电信号，然后输出至外部电路。
光学探测器在光
电子领域有着广泛的应用，它可以用来检测光信号的强度，传输信息，或者监测和识别光信号。
《光电子技术》模拟试题1
《光电子技术》模拟试题1《光电子技术》模拟试题11、光谱光视效率V(505nm)=0.40730，波长为505nm、1mW 的辐射光，其光通量为A.683lmB.0.683lmC.278.2 lmD.0.2782 lm2、对于发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是：A.只能连续发光B.单色性比激光二极管LD要好C.内部有谐振腔D.LED辐射光的中心波长决定于材料的禁带宽度3、克尔盒工作的基础是某些光学介质的A.电光效应B.磁光效应C.声光效应D.以上都不是4、对于P型半导体来说，以下说法不正确的是A.空穴为多子，电子为少子B.能带图中费米能级靠近价带顶C.光照时内部不可能产生本征吸收D.弱光照时载流子寿命与热平衡时空穴浓度成反比4、依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源:A.光电二极管B.光电三极管C.光电倍增管D.光电池5、在飞轮转速和方向的光电测量系统中，若光源采用激光二极管，激光波长632nm，输出光调制频率为1kHz，探测器为CdSe光敏电阻，后接的检测电路为带通滤波放大器，其中心频率为1kHz，带宽为100Hz。
这样，检测系统可以消除光敏电阻哪些噪声的影响？A.1/f 噪声，热噪声B.产生-复合噪声，热噪声C.产生-复合噪声，热噪声D.1/f 噪声，产生-复合噪声6、关于半导体对光的吸收，下列说法正确的是A.半导体非本征吸收时，产生电子－空穴对B.杂质半导体本材料不会发生本征吸收C.半导体对光的吸收与入射光波长有关D.非本征吸收时，吸收的能量全部转换为材料的热能7、辐射度量与光度量的根本区别是什么?为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量?8、什么叫声光调制？分哪几类型？其判据是什么？9、为什么说N型沟道CCD的工作速度要高于P型沟道CCD的工作速度，而埋沟CCD的工作速度要高于表面沟道CCD的工作速度?10、除本征光电导探测器和杂质光电导探测器外，还有一种光电导探测器，叫做自由载流子型光电导探测器。
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一、选择题
1、下面有关辐射度学与光度学的说法正确的有（AB C ）
A.辐射通量是辐射度学中的基本量
B.发光强度是光度学中基本量
C.光度学只适用于可见光光波段
D.余弦辐射体的辐射出射度只与辐射亮度有关
2、一绝对黑体在温度T1 = 1450K时，辐射峰值所对应的波长为λ1，当温度降为725K时，辐射峰值所对应的波长为λ2，则λ1/λ2为（ D ）
1. C. 2 . D. 1/2 .
A. 2.
B.
2
3、原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所产生的光的特点是：（B ）
A. 两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，受激辐射的光与入射光是不相干的
B. 两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，受激辐射的光与入射光是相干的
C. 两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，受激辐射的光与入射光是不相干的
D. 两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，受激辐射的光与入射光是相干的
4、在激光器中利用光学谐振腔（ C ）
A. 可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性
B. 可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性
C. 可同时提高激光束的方向性和单色性
D. 即不能提高激光束的方向性，也不能提高激光束的单色性
5、发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E n、电子的电势能E p、电子动能E k的变化关系是（B ）
A. E p增大、E k减小、E n减小
B. E p减小、E k增大、E n减小
C.E p增大、E k增大、E n增大
D. E p减小、E k增大、E n不变
6、世界上第一台激光器是( D )
A. 氦－氖激光器
B. 二氧化碳激光器
C. 钕玻璃激光器
D. 红宝石激光器
7、随着激光器温度的上升，其输出光功率会( A )
A.减少
B.增大
C.保持不变
D.先逐渐增大，后逐渐减少
8、光电子技术主要应用在（A、B、C、D ）
A.光纤通信
B. 光传感
C. 光存储
D. 遥感测量
9、电磁波具有的性质有（A、B、C、D）
A. 电场、磁场和波的传播方向满足右手定则
B. 具有偏振
C. 电场和磁场相位同步
D. 电场与磁场存在相互依存关系
二、填空题
1、频率为600kHz到1.5MHz的电磁波其波长由500 m到300 m。
2、按照波长分,电磁波主要有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ 射线。
3、激光器的基本结构包括三部分，即工作物质、光学谐振腔和激励能源。
4、产生激光的必要条件受激辐射、实现粒子数反转和谐振腔，激光的四（三）个主要特性是单色性好、方向性好、相干性好、亮度极高。
5、人体的温度以36.5°C计算，如把人体看作黑体，人体辐射峰值所对应的波长为9.36微米。
6、常见的固体激光器有红宝石激光器、钕玻璃激光器、掺钕钇铝石榴石激光器（写出两种），常见的气体激光器有氦-氖激光器、二氧化碳激光器（写出两种）。
7、激光与普通光源相比具有如下明显的特点：单色性好、方向性好、相干性好、亮度极高。
三、简答题：
1、简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。
[答]：必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数。
充分条件：起振——阈值条件：激
光在谐振腔内的增益要大于损耗。
稳定振荡条件——增益饱和效应（形成稳定激光）。
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)
2、简述光子的基本特性。
[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、
动
量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏
振等）之间的关系满足：
（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；
（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。