35实现光放大的必要条件.
本科光纤通信试题答案(卷一)
1) 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是______。
A. 高增益B. 低噪声C. 低增益、低噪声D. 高增益、低噪声2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出的光为______，这个电流称为______电流。
A. 自发辐射光，阈值B. 自发辐射光，阀值C. 激光，阈值D. 激光，阀值3) SDH线路码型一律采用______。
A. HDB3码B. AIM码C. NRZ码D. NRZ码加扰码4) 在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是______。
A. 0.85 μmB. 1.05 μmC. 1.27 μmD. 1.31 μm5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。
A. V＞0B. V＞VcC. V＞2.40483D. V＜Vc6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是______。
A. 使信号放大并再生B. 使信号再生C. 使信号放大D. 降低信号的噪声7) 目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。
A. 40 dB左右B. 30 dB左右C. 20 dB左右D. 10 dB左右8) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。
A. 488 nsB. 2048 nsC. 488 μsD. 2048 μs9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。
A. 光纤色散B. 噪声C. 光纤衰减D. 光缆线路长度10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。
A. TE0B. TM0C. TE1D. TM12. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分）1)GVD (群速度色散)2)STS (同步转移信号)3)ISDN (综合业务数字网)4)AWG (阵列波导光栅)5)OC (光载波)6)WGA (波导光栅路由器)7)GIOF (渐变折射率分布)8)OTDM (光时分复用)9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。
本科光纤通信试题答案(卷一)
1) 为了得到较高的信噪比，对光接收机中的前置放大器的要求是______。
A. 高增益B. 低噪声C. 低增益、低噪声D. 高增益、低噪声2) 对于半导体激光器，当外加正向电流达到某一值时，输出光功率将急剧增加，这时输出的光为______，这个电流称为______电流。
A. 自发辐射光，阈值B. 自发辐射光，阀值C. 激光，阈值D. 激光，阀值3) SDH线路码型一律采用______。
A. HDB3码B. AIM码C. NRZ码D. NRZ码加扰码4) 在SiO2单模光纤中，材料色散与波导色散互相抵消，总色散等于零时的光波长是______。
A. 0.85 μmB. 1.05 μmC. 1.27 μmD. 1.31 μm5) 在阶跃型光纤中，导波的传输条件为______。
A. V＞0B. V＞VcC. V＞2.40483D. V＜Vc6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时，其主要作用是______。
A. 使信号放大并再生B. 使信号再生C. 使信号放大D. 降低信号的噪声7) 目前，掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。
A. 40 dB左右B. 30 dB左右C. 20 dB左右D. 10 dB左右8) 对于2.048 Mb/s的数字信号，1 UI的抖动对应的时间为______。
A. 488 nsB. 2048 nsC. 488 μsD. 2048 μs9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。
A. 光纤色散B. 噪声C. 光纤衰减D. 光缆线路长度10) 在薄膜波导中，导波的基模是______。
A. TE0B. TM0C. TE1D. TM12. 写出下列缩写的中文全称（共10分，每题1分）1)GVD (群速度色散)2)STS (同步转移信号)3)ISDN (综合业务数字网)4)AWG (阵列波导光栅)5)OC (光载波)6)WGA (波导光栅路由器)7)GIOF (渐变折射率分布)8)OTDM (光时分复用)9)SCM副载波调制（SCM，Subcarrier modulation）。
光纤通信技术第版课后答案孙学康张金菊人民邮电出版社
15.简述光波分复用器的工作原理。 答：P94 “（1）光波分复用器的工作原理”的内容
16.简述RFA的工作原理。 答：P86 “（2）RFA的工作原理”的内容
17.RFA具有哪些特点？ 答：P85 “1.RFA的特点”的内容
习题
1.对光发射机有哪些要求？ 答：P99 “（2）对光发射机的要求”的内容
3.什么是光纤的数值孔径？在阶跃型光纤中，数值 孔径为什么等于最大射入角的正弦？
答：光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的 数值孔径
在阶跃型光纤中，由于纤芯中的折射指数n1是 不变的，因此纤芯中的各点数值孔径不随半径r变 化，所以只要小于最大入射角的所有射线均可被光 捕捉
4.什么是光纤的归一化频率？如何判断某种模式能 否在光纤中传输？
答：P15 如式：2-2-18
7. 什么是单模光纤？其单模传输条件是什么？
答：单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一 基模的光纤
在阶跃单模光纤中，只传输LP01（或称HE11）模。 因为 LP01模的归一化截至频率为
Vc(LP11)=2.40483
而模式的传输条件是V>Vc可传，V≤Vc截至，因 此，要保证光纤中只传输LP01一个模式则必须要求：
12.什么是受激拉曼散射和受激布里渊散射？
答：如设入射光的频率为f0，介质分子振动频率为 fv，则散射光的频率为：fs=f0士fv，这种现象称为受 激拉曼散射
受激布里渊散射与受激拉曼散射相比较物理过 程很相似，都是在散射过程中通过相互作用，光波 与介质发生能量交换，但受激布里渊散射所产生的 斯托克斯波在声频范围，其波的方向和泵浦光波方 向相反，而受激拉曼散射所产生的斯托克斯波在光 频范围，其波的方向和泵浦光波方向一致
激光原理
激光原理LASER （light amplification by stimulated emission of radiation ）受激发射光放大，源于爱因斯坦在量子理论的基础上提出的一个概念：在物质与辐射场的相互作用中。
构成物质的原子或者是分子可以再光子的激励之下产生光子的受激发射或吸收。
根据这个理论，如果能使构成物质的粒子状态的状态离开波尔兹慢热平衡，实现所谓的粒子数反转；那么就可以利用这种状态的物质对光进行放大。
与此同时，物理学家同时证明：受激发射的光子和激励光子具有相同的性质——方向、频率、相位、偏振。
在此基础上，后来的科学家设想能够利用能够利用这样的性质产生单色性较好的光源。
在上个世纪50年代的时候，电子和微波技术的发展产生了将电磁波谱向光频拓展的需求。
这样，一批勇于探索和创新的科学家，提出了一系列的理论来实现这种极为纯的光源：美国的汤斯（Charles H. Towns ）前苏联的科学家巴索夫和普罗霍洛夫创造性的继承和发展爱因斯坦的理论，提出了利用原子分子的受激发射光放大来放大电磁波。
1958年汤斯和他的合作者肖洛产生了利用远超过光波长度的光学谐振腔来实现这种放大。
1960年7月美国的梅曼演示了第一台红宝石激光器。
这种光具有完全不同于普通光的性质：单色性、方向性、相干性。
激光的物理原理受激辐射：在普朗克与1900年用量子化假设成功解释了黑体辐射分布，以及波尔在1913年提出原子中电子的运动状态量化的假设基础上，爱因斯坦从两字的概念出发，重新的推到了普朗克公式，提出了两个极为重要的概念：受激辐射和自发辐射。
我们知道在物质的原子中存在着分离的能级，在一个热平衡态全同粒子系统中，处于各个能级的粒子数是按照一定规律分布的——波尔兹慢分布。
T k E E b e n n )21(12--=（N1、n2分别是处于E2E1能级上的粒子数)一般来说，处于高能级的粒子数要少于低能级。
在一个热平衡系统中，粒子并不是一种静态的平衡，而是在不断地运动着的。
《激光技术》课程笔记
《激光技术》课程笔记第一章：引言和知识准备1.1 激光是什么样的光？激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），即通过受激辐射的方式放大光的一种特殊形式的光。
它的特性包括：- 单色性：激光的波长非常纯净，几乎只有一个颜色，波长范围极窄，远小于普通光源。
- 方向性：激光的光束非常集中，可以在很长的距离内保持较小的发散角，这使得激光可以精确地指向目标。
- 相干性：激光的波前是平行的，光波的相位关系在空间和时间上保持一致，这使得激光可以产生干涉现象。
- 高亮度：由于激光具有高度的方向性，能量可以在一个很小的区域内集中，因此亮度很高。
1.2 激光器是怎么发明的？激光器的发明是20世纪物理学的重要成就之一，其发展历程如下：- 1917年，爱因斯坦提出了受激辐射的概念，为激光器的理论基础奠定了基础。
- 1954年，查尔斯·哈德·汤斯和他的学生詹姆斯·皮尔斯研制出了第一台微波激射器（maser），这是激光器的先驱。
- 1958年，尼古拉·巴索夫和亚历山大·普罗霍罗夫独立提出了激光器的概念，并预测了其可能的应用。
- 1960年，西奥多·梅曼利用红宝石晶体作为增益介质，成功研制出了第一台激光器，这是人类历史上的第一个激光器。
1.3 谈谈光的本质和“光学”光的本质是电磁波的一种，它同时具有波动性和粒子性两种性质：- 波动性：光可以表现出干涉、衍射、偏振等波动现象。
- 粒子性：光也可以被视为由大量光子组成的粒子流，每个光子具有特定的能量和动量。
光学是研究光的性质、行为和应用的物理学分支，主要包括以下领域：- 几何光学：研究光在介质中的直线传播、反射、折射等宏观现象。
- 波动光学：研究光的干涉、衍射、偏振等波动现象。
- 量子光学：研究光的量子行为，包括光的发射、吸收、非线性效应等。
1.4 光学波段的内涵？光学波段指的是电磁谱中与光相关的部分，主要包括以下几个区域：- 紫外光波段：波长在10纳米到400纳米之间，具有较高的能量，可以引起化学反应。
材料物理性能题库
材料物理性能题库 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN《材料物理性能》题库一、填空1．相对无序的固溶体合金，有序化后，固溶体合金的电阻率将。
2．马基申定则指出，金属材料的电阻来源于两个部分，其中一个部分对应于声子散射与电子散射，此部分是与温度的金属基本电阻，另一部分来源于与化学缺陷和物理缺陷而与温度的残余电阻。
3．某材料的能带结构是允带内的能级未被填满，则该材料属于。
4．离子晶体的导电性主要是离子电导，离子电导可分为两大类，其中第一类源于离子点阵中基本离子的运动，称为或，第二类是结合力比较弱的离子运动造成的，这些离子主要是，因而称为。
在低温下，离子晶体的电导主要由决定。
5．绝缘体又叫电介质，按其内部正负电荷的分布状况又可分为，，与。
6．半导体的导电性随温度变化的规律与金属，。
在讨论时要考虑两种散射机制，即与。
7．超导体的三个基本特性包括、与。
金属的电阻8．在弹性范围内，单向拉应力会使金属的电阻率；单向压应力会使率。
9．某合金是等轴晶粒组成的两相机械混合物，并且两相的电导率相近。
其中一相电导率为σ1，所占体积分数为φ，另一相电导率为σ2，则该合金的电导率σ= 。
10．用双臂电桥法测定金属电阻率时，测量精度不仅与电阻的测量有关，还与试样的的测量精度有关，因而必须考虑的影响所造成的误差。
11．适合测量绝缘体电阻的方法是。
12．适合测量半导体电阻的方法是。
13．原子磁矩包括、与三个部分。
14．材料的顺磁性来源于。
15．抗磁体和顺磁体都属于弱磁体，可以使用测量磁化率。
16．随着温度的增加，铁磁体的饱和磁化强度。
17．弹性的铁磁性反常是由于铁磁体中的存在引起所造成的。
18．奈尔点是指。
19．磁畴畴壁的厚度是由交换能与的平衡决定的。
20．在弹性范围内，当应力方向与铁磁性金属磁致伸缩为同向时，则应力对磁化有作用，反之起作用。
21．从微观上分析，光与固体材料的相互作用，实际上是光子与固体材料中的原子、离子与电子的相互作用，这种作用有两个重要的结果是与。
第2讲：认识激光--爱因斯坦唯像理论
从一个思想-------------------------------------------------------到一个光源
认识激光（激光是如何产生的？）
黑体辐射理论研究涉及热力学、统计物理和电磁学， 因而成为19世纪末物理学家研究的中心问题之一。
黑体辐射的普朗克公式:
– 黑体：一个物体能够完全吸收任何波长的电磁辐射，则称此物体为 绝对黑体或黑体。自然界中不存在绝对黑体，而如图所示的空腔辐 射体是黑体的理想近似。 – 黑体辐射：当黑体处于某一恒定温度的热平衡状态，它吸收的电磁 辐射和发射的电磁辐射 完全相等，即处于能量平衡状态，这将导致 空腔内存在完全确定的辐射场。
B12 : 受激吸收跃迁爱因斯坦系数。----仅与原子性质相关
认识激光（激光是如何产生的？）
受激辐射---（ Stimulated Emission ）
提出：必然还存在原子在外界辐射场作用下受激跃迁的过程！
与受激吸收过程相反，处于高能级E2的原子在频率为v的辐射场的作用下，跃迁 至低能级E1 ，并放出一个能量为hv= (E2- E1)的光子，这个过程成为受激跃迁。
认识激光（激光是如何产生的？）
dn 2 1 dn 21 1 A21 sp dt n 2 dt n 2
求解： n2 (t ) n20 e
A21t
dn 2 = A21n 2 dt
(1)
另一方面： 当上能级原子数密度由初始值下降到1/e的时间为τs，上能级原子数
v (T , v) ~
建立黑体辐射单色光的能量密度与黑体辐射的 温度和辐射场频率之间的关系（数学表达式）！
认识激光（激光是如何产生的？）
1、在温度T的热平衡状态下，黑体辐射平均地分配到腔内处于频率 附近的所有模式上的平均能量为：E h eh / KT - 1
2.1光的放大、吸收和增益
R2τ 2 − ( R1 + R2 )τ 1 ∆n 0 = = 1 + τ 2 B21 ρg (ν) 1 + τ 2 B21 ρg (ν)
三、小信号工作时的粒子数密度反转分布
R2τ 2 − ( R1 + R2 )τ 1 ∆n 0 由式 ∆n = n2 − n1 = = 1 + τ 2 B21 ρg (ν) 1 + τ 2 B21 ρg (ν)
由上几式可得：
R2 + ( R1 + R2 )τ 1 B21 ρg (ν) R2τ 2 + ( R1 + R2 )τ 1τ 2 B21 ρg (ν) n2 = = A2 + B21ρg (ν) 1 + τ 2 B21 ρg (ν)
则激光上下能级粒子数密度反转分布的表达式为：
R2τ 2 + ( R1 + R2 )τ 1τ 2 B21 ρg (ν) ∆n = n2 − n1 = − ( R1 + R2 )τ 1 1 + τ 2 B21 ρg (ν)
I << I s
G(z ) = G 0
否则，为大信号增益系数，需要考虑饱和效应。 增益曲线 G是I和 ν 的函数，G与I有关，是由于饱和效 应，G与 有关，是由于每个能级都具有一定的 ν 宽度。故： G = G (I ,ν )
∆ν ：增益线宽
ν0
：谱线的中心频率
− dI1 (v, z ) − dρ1 (v, z ) = I ( v, z ) ρ (v, z ) − dI1 (v, z ) = n1 I (v, z ) B12 g (ν)hvdt
另一方面，由于受激发射光强的增加为：
dI 2 (v, z ) = n2 I (v, z ) B21 g (ν)hvdt