光电子学复习题及答案
光电子学复习题及答案
光电子学复习题 （本答案以《光电子学教程》 张继熊著 为参考， 老师说试卷是这样，答题都是几选几）--306 物理工作室
一、名词解释
1. 受激辐射——处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下，向低能态或基态跃迁时，辐 射光子的现象。受激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全 相同。受激辐射是产生激光的必要条件。 2. 自发辐射——原子在真空场作用下发生的跃迁。空间中即使没有人为施加的辐射场，也会 自发地存在零点场，即辐射场模 n=0 的真空场，在这种辐射场的作用下，原子就会自发地 从上能级跃迁到下能级，同时向辐射场发射一个能量为 h的光子。是不受外界辐射场影响 的自发过程，各个原子在自发跃迁过程中是彼此无关的，不同原子产生的自发辐射光在频 率、相位、偏振方向及传播方向都有一定的任意性。 3. 增益系数——如有一段长度为 L 的增益介质，一束强度为 I0 的光自端面（z=0）入射。设 光在介质中任意位置 Z 处的光强为 I(z)，在 z+dz 处光强为 I(z+dz)=I(z)+dI(z)，则介质对光 的增益系数定义为， 增益系数定义为光通过单位长度增益介质后光强增加的相对值， 用 G(v) 表示，它是频率的函数； 4. 谱线宽度— 一般将强度下降到最大值一半时所对应的波长范围称为谱线宽度，用Δλ表 示。 5. 光电子技术——由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储、激光等 领域，是未来信息产业的核心技术。 6. TM 波——简称横磁场波 TM（Transverse Magnetic），入射波的电场矢量 E 与入射面平行， 波的磁场垂直于入射面。也被称为平行极化波或垂直极化波。 7. 光电子学——由光学和电子学结合形成的技术学科 8. 光电导效应——又称光电效应、光敏效应，光照变化引起半导体材料电导变化的现象。即 光电导效应是光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。 9. 子午线——在光纤中传播时，始终在同一个包含光纤轴线的平面内的光线称子午线。 10. 泵浦——泵，泵浦，抽运； 11. 辐射模—— 包层模和衬底模通称为辐射模。 12. 光纤——工作在光频的一种介质波导，其形状通常呈圆柱形，它将光波约束在其内部，
（完整版）光电子技术题目与答案
（完整版）光电子技术题目与答案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2) 自发跃迁是指处于高能级的粒子自发地跃迁到低能级上。
受激跃迁是指由于外界辐射场作用而产生的粒子能级间的跃迁。
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，其中均匀展宽有自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽，非均匀展宽有多普勒展宽、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、钛宝石激光器（写出两种），常见的气体激光器有He-Ne激光器、Ar激光器、CO2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；其静止质量为零。
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) 简述光子的基本特性。
答：1、光子能量E与光波频率v对应：E=hv2、光子具有运动质量m，m=E/c2=hv/c23、光子的动量与单色平面波矢对应：P=?k4、光子具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向5、光子具有自旋性，并且自旋量子数为整数1)声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射，布喇格衍射两种类型。
2) 磁光效应是指外加磁场作用所引起的材料光学各项异性，法拉第磁光效应的规律（1）对于给定的介质，光振动面的旋转角与样品的长度和外加的磁感应强度成正比（2）光的传播方向反转时，法拉第旋转的左右方向互换。
3) 电致折射率变化是指晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电场后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小型变，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。
4) 光纤色散的主要危害是使脉冲信号展宽，限制了光纤的宽带或传输容量，多模光纤的色散主要有模色散、材料色散、波导色散1)光束调制按其调制的性质可分为调幅，调频，调相，强度调制。
光电子学与激光技术考试试题
光电子学与激光技术考试试题第一部分：选择题（共30小题，每题1分，共30分）1. 光电子学是研究光与电子相互作用的学科，其主要研究内容包括以下哪些方面？A. 光的发射和吸收B. 光的传播和检测C. 光的调制和放大D. 光的干涉和衍射E. 光的散射和束缚2. 下列哪个物理现象是激光器工作的基础？A. 斯托克斯反馈B. 场致电子发射C. 弛豫振荡D. 光子传导E. 反受激辐射3. 下列哪种材料可以实现光的放大效应？A. 金属B. 液体D. 常温等离子体E. 电解质4. 激光器的输出特性可以通过以下哪个参数来描述？A. 散射率B. 反射率C. 出射功率D. 聚焦能力E. 相干长度5. 下列哪个激光器适用于进行组织切割和焊接等医疗手术？A. 氦-氖激光器B. 二氧化碳激光器C. 氮化镓激光器D. 半导体激光器E. 铒光纤激光器6. 在激光器中，激光能量被放大的过程涉及以下哪个物理过程？A. 激发C. 辐射D. 寿命短E. 冷却7. 光纤通信是现代通信技术的重要组成部分，光纤通信系统中常用的光纤材料是？A. 金属光纤B. 塑料光纤C. 多模光纤D. 单模光纤E. 混合光纤8. 激光技术被广泛应用于以下哪个领域？A. 化学分析B. 材料加工C. 医学诊断D. 通信传输E. 光学显示9. 激光器的输出波长是由哪个物理量决定的？A. 光子能量B. 材料厚度C. 折射率D. 能带宽度E. 能级差10. 光电二极管广泛应用于以下哪个领域？A. 集成电路制造B. 光学计量C. 医学成像D. 触摸屏显示E. 激光雷达第二部分：填空题（共10小题，每题2分，共20分）11. 激光的特点是_________。
12. 光通信系统中，光纤是一种_________。
13. 激光放大器中，补偿模块的主要作用是_________。
14. 半导体激光器的能级结构是由_________组成的。
15. 光的散射现象包括_________散射和_________散射。
光电子技术复习资料
光电子技术复习资料—一.填空题1. 声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。
2. 激光器的三个主要组成部分是：工作物质，泵浦源，谐振腔3. 彩色阴极射线管（CRT）主要由电子枪、韦转线圈、荫罩、荧光粉层和玻璃外壳五部分组成。
4. 1917年,爱因斯坦提出了受激辐射可实现光放大的概念,为激光的发明奠定了理论基础。
1960年7月,美国休斯公司实验室梅曼制成世界上第一台红宝石固态激光器，标志着激光器诞生。
5. 要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程：抽样,量化,编码。
6. 光纤通信系统的三个传输窗口包括短波长的850 nm波段,长波长的1300 nm 及1550 nm波段。
7按照形成条件液晶可分为溶致液晶和热致液晶，作为显示技术应用的液晶都是热致液晶8. 常见的固体激光器有红宝石激光器,掺钕钇铝石榴石激光器（写出两种），常见的气体激光器有He-Ne激光器, CQ激光器或A叶激光器（写出两种）9. 氦-氖（He-Ne）激光器的工作物质是氦氖混合气体,激光由氖发射.10. 光电探测器的物理效应通常分为两大类：光电效应和光热效应。
11. 光纤色散主要有模式色散, 材料色散, 波导色散三种。
12. 光电池是根据光伏效应效应制成的将光能转换成电能的一种器件13. 激光器按按工作物质分类可分为：固体激光器,液体激光器,和气体激光器14. 半导体的载流子是电子和空穴。
15. 在彩色电视中，通常选用红、绿、蓝作为三种基色光。
16. CCD的基本功能为电荷存储和电荷转移;CCD按结构可分为线阵CCD和—面阵CCD。
17. 热致液晶可以分为近晶相、向列相和胆甾相三种。
18.波分复用器分为发端的合波器器和收端的分波器器。
19. 开放式光学谐振腔（开腔）通常可以分为稳定腔和非稳定腔,共轴球面腔的稳定性条件是:20. 光波在大气中传播时，由于大气气体分子及气溶胶的吸收和散射会引起光束的能量衰减；由于空气折射率不均匀会引起光波的振幅和相位起伏。
光电子 复习)
光电子复习资料一、填空题1、光纤通信是以光纤为传输媒质，以光波为载波的通信方式。
2、17dBm等于 50 mw。
3、光纤通信中最常用的光电检测器是 PIN光敏二极管和 APD雪崩二极管。
4、STM-1中用于段开销的数据为 4.608 Mbit/s。
5、EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构。
6、在光纤中折射率高的中心部分称为纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
7、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
8、表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA来表示。
9、光在光纤中传输是利用光的全反射原理。
10、对光信号实现分路、和路、插入和分配的无源器件叫光耦合器。
11、数字光接收机的主要性能指标是灵敏度和动态范围。
12、STM-1整个帧结构分成段开销、管理单元指针、信息净负荷三个区域。
13、在SDH帧结构中，段开销又可以分为再生段开销和复用段开销两种。
14、在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1－9N列第四行的区域中。
15、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
16、半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流增高，输出光功率会减小。
17、光源的作用是将电能变换为光能。
18、14dBm等于 25 mw。
19、光纤的色散分为波导色散、材料色散和模式色散。
20、写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：n=c/v 。
21、光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC = n2/n1。
22、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、 1.31 μm和 1.550 μm。
23、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。
24、色散的常用单位是 Ps/(nm*km) ， G.652光纤的中文名称是常规单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。
光电子技术期末考试试卷及答案
光电子技术期末考试试卷及答案题目一：选择题（共10题，每题2分，共计20分）1. 光的波粒二象性是指：A. 光既可以看作电磁波，也可以看作光子；B. 光既可以看作电子，也可以看作波动；C. 光既可以看作光子，也可以看作粒子。
2. 下列器件中，能直接将光信号转换成电信号的是：A. 退化半导体；B. 光电二极管；C. PIN光电二极管；D. 功率光电二极管。
3. 一般情况下，LED在额定工作电流下的发光效率最高，约为：A. 50%；B. 60%；C. 70%；D. 80%。
4. 光路中可以用来调制光强的器件是：A. 光电晶体；B. 光致伸缩材料；C. 电调制器；D. 光盘（散射介质）。
5. 调制蓝光激光器的方法是：A. 直接调制法；B. 外差调频法；C. 电吸收调制法；D. 拉曼散射法。
6. 下列关于光纤损耗的说法，错误的是：A. 光纤中的散射损耗是连接损耗的主要来源；B. 光纤的折射率分布可以影响传导模态和传导损耗；C. 纤芯直径越小，聚光程度越高，散焦越少，损耗越小；D. 纤芯表面上越光滑，损耗越小。
7. 关于光器件中的H快捷开关，错误的说法是：A. 用于实现快速光学切换；B. 具有低损耗和短响应时间；C. 其中的H材料应保证具有高吸收，高速度和低色散；D. H快捷开关的部分实现需要利用量子效应。
8. 下列有关多层膜反射镜的说明中，正确的是：A. 多层膜反射镜是利用膜系构成的干涉层次来实现光反射的；B. 反射波的波峰和波谷能够分别叠加，加大反射效果；C. 多层膜反射镜在太赫兹波领域应用前景广阔；D. 多层膜反射镜将会淘汰传统的MgF2反射镜。
9. 下列器件中，主要应用于光纤通信系统中的是：B. 可调谐（Filter Tunable）半导体激光器；C. 狭缝（Slit）可调谐半导体激光器；D. 光放大器（EDFA）。
10. 下列关于宽带光通信技术说法，不正确的是：A. 宽带光通信技术可以实现对高速宽带信号的直接检测；B. 宽带光通信技术克服了复杂信号处理的难点，提高了数据传输速度；C. 宽带光通信技术是指通过改善光学传输模式、增大光传输载荷和使通信信号便于处理等手段来实现提高通信带宽；D. 宽带光通信技术是指利用空间光调制器等器件来提高通信带宽。
光电子技术基础考试题及答案
光电子技术基础考试题及答案一、选择题1.光通量的单位是（ B ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯2. 辐射通量φe的单位是（ B ）A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)3.发光强度的单位是（ A ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯4.光照度的单位是（ D ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯5.激光器的构成一般由（ A ）组成A.激励能源、谐振腔和工作物质B.固体激光器、液体激光器和气体激光器C.半导体材料、金属半导体材料和PN结材料D. 电子、载流子和光子6. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
适当偏置是（D）A 恒流B 自偏置C 零伏偏置D 反向偏置7.2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ A ）A.传输损耗低B.可实现任何光传输C.不出现瑞利散射D.空间相干性好8.下列哪个不属于激光调制器的是（ D ）A.电光调制器B.声光调制器C.磁光调制器D.压光调制器9.电光晶体的非线性电光效应主要与（ C ）有关A.内加电场B.激光波长C.晶体性质D.晶体折射率变化量10.激光调制按其调制的性质有（ C ）A.连续调制B.脉冲调制C.相位调制D.光伏调制11.不属于光电探测器的是（ D ）A.光电导探测器B.光伏探测器C.光磁电探测器D.热电探测元件D 摄像器件的信息是靠（ B ）存储A.载流子B.电荷C.电子D.声子13.LCD显示器，可以分为（ ABCD ）A. TN型B. STN型C. TFT型D. DSTN型14.掺杂型探测器是由（ D ）之间的电子-空穴对符合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。
A.禁带B.分子C.粒子D.能带15.激光具有的优点为相干性好、亮度高及（ B ）A色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱16.红外辐射的波长为（ D ）.A 100-280nmB 380-440 nmC 640-770 nmD 770-1000 nm17.可见光的波长范围为（ C ）.A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm18.一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx，该灯的光通量为（ A ）.A .848lxB .212lxC .424lxD .106lx19.下列不属于气体放电光源的是（ D ）.A .汞灯B .氙灯C .铊灯D .卤钨灯20.ＬＣＤ是（Ａ）A.液晶显示器B.光电二极管C.电荷耦合器件D.硅基液晶显示器21.25mm的视像管，靶面的有效高度约为10mm，若可分辨的最多电视行数为400，则相当于（ A ）线对/mm.A.16B.25C.20D.1822. 光电转换定律中的光电流与 ( B ) .A 温度成正比 B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比23. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是( A )A 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短24.光束调制中，下面不属于外调制的是 ( C )A 声光调制B 电光波导调制C 半导体光源调制D 电光强度调制25.激光具有的优点为相干性好、亮度高及 ( B )A 多色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱26.能发生光电导效应的半导体是 ( C )A本征型和激子型 B本征型和晶格型 C本征型和杂质型 D本征型和自由载流子型27.电荷耦合器件分 ( A )A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD28.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和( C )A 计算B 显示C 检测D 输出29.光电探测器的性能参数不包括（D）A光谱特性 B光照特性 C光电特性 D P-I特性30.光敏电阻与其他半导体电器件相比不具有的特点是（B）A.光谱响应范围广B.阈值电流低C.工作电流大D.灵敏度高31.关于LD与LED下列叙述正确的是（C）A. LD和LED都有阈值电流 B .LD调制频率远低于LED C. LD发光基于自发辐射D .LED可发出相干光32.光敏电阻的光电特性由光电转换因子描述，在强辐射作用下（A ）A. ?=0.5B.? =1C. ?=1.5D. ?=233.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光及红外光谱区 B可见光及紫外光谱区 C可见光区 D 可见光及红外光谱区34.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光及红外光谱区 B可见光及紫外光谱区 C可见光区 D 可见光及红外光谱区35.光视效能K为最大值时的波长是（A ）A．555nm B.666nm C．777nm D.888nm36. 对于P型半导体来说，以下说法正确的是（D）A 电子为多子B 空穴为少子C 能带图中施主能级靠近于导带底D 能带图中受主能级靠近于价带顶37. 下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压（C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C 雪崩光电二极管D 光电三极管38. 对于光敏电阻，下列说法不正确的是：（D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动39. 在直接探测系统中, (B)A 探测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力40. 对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD内部可没有谐振腔D LED辐射光的波长决定于材料的禁带宽41. 对于N型半导体来说，以下说法正确的是（A）A 费米能级靠近导带底B 空穴为多子C 电子为少子D 费米能级靠近靠近于价带顶42. 依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管B 光电三极管C 光电倍增管D 光电池43. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
(完整word版)光电子课后习题答案汇总
第一章1.光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件、光显示器件。
光源器件分为相干光源和非相干光源。
相干光源主要包括激光器和非线性光学器件等。
非相干光源包括照明光源、显示光源和信息处理用光源等。
光传输器件分为光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等)、光波导和光纤等。
光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。
光探测器件分为光电导型探测器、光伏型探测器、热伏型探测器等。
光存储器件分为光盘(包括CD.VCD.DVD.LD等)、光驱、光盘塔等。
光显示器件包括CRT、液晶显示器、等离子显示器、LED显示。
2. 谈谈你对光电子技术的理解。
光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术, 以光源激光化, 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为特征, 是一门新兴的综合性交叉学科。
⒌据你了解, 继阴极射线管显示（CRT）之后, 哪几类光电显示器件代表的技术有可能发展成为未来显示技术的主体？等离子体显示（PDP）, 液晶显示（LCD）, 场致发射显示（EL）, LED显示。
第二章: 光学基础知识与光场传播规律⒈ 填空题⑴ 光的基本属性是光具有波粒二象性, 光粒子性的典型现象有光的吸收、发射以及光电效应等；光波动性的典型体现有光的干涉、衍射、偏振等。
⑵ 两束光相干的条件是频率相同、振动方向相同、相位差恒定；最典型的干涉装置有杨氏双缝干涉、迈克耳孙干涉仪；两束光相长干涉的条件是 , 为光程差。
⑶两列同频平面简谐波振幅分别为 、 , 位相差为 , 则其干涉光强为 , 两列波干涉相长的条件为⑷波长λ的光经过孔径D 的小孔在焦距f 处的衍射爱里斑半径为1.22f D λ。
⒉ 在玻璃( 2.25,1)r r εμ==上涂一种透明的介质膜以消除红外线(0.75)m λμ=的反射。
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7. 如图示，从是否受到外来光的照射两种情况，计算 三能级系统 E2 和 E1 能级粒子数密度的差值。P36
四、计算题
1. 估计厚度为 d=4m，工作波长 0=0.8m 的对称平板波导 TE0 模式单模传输时，对折射 率差的要求是多少？ P129 已知导模介质方程：
(n n ) k0 d m （ 4 2 8）
2 1 ' 13
1 2 2 2
k0 2 /
2 2 n3 1 2 n2 arctan( ) （ 4 2 7b） 2 n3 n12 n2 ' 13
光电子学复习题 （本答案以《光电子学教程》 张继熊著 为参考， 老师说试卷就是这样，答题都是几选几）--306 物理工作室
一、名词解释
1. 受激辐射——处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下，向低能态或基态跃迁时，辐 射光子的现象。受激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全 相同。受激辐射是产生激光的必要条件。 2. 自发辐射——原子在真空场作用下发生的跃迁。空间中即使没有人为施加的辐射场，也会 自发地存在零点场，即辐射场模 n=0 的真空场，在这种辐射场的作用下，原子就会自发地 从上能级跃迁到下能级，同时向辐射场发射一个能量为 h的光子。是不受外界辐射场影响 的自发过程，各个原子在自发跃迁过程中是彼此无关的，不同原子产生的自发辐射光在频 率、相位、偏振方向及传播方向都有一定的任意性。 3. 增益系数——如有一段长度为 L 的增益介质，一束强度为 I0 的光自端面（z=0）入射。设 光在介质中任意位置 Z 处的光强为 I(z)，在 z+dz 处光强为 I(z+dz)=I(z)+dI(z)，则介质对光 的增益系数定义为， 增益系数定义为光通过单位长度增益介质后光强增加的相对值， 用 G(v) 表示，它是频率的函数； 4. 谱线宽度— 一般将强度下降到最大值一半时所对应的波长范围称为谱线宽度，用Δλ表 示。 5. 光电子技术——由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储、激光等 领域，是未来信息产业的核心技术。 6. TM 波——简称横磁场波 TM（Transverse Magnetic），入射波的电场矢量 E 与入射面平行， 波的磁场垂直于入射面。也被称为平行极化波或垂直极化波。 7. 光电子学——由光学和电子学结合形成的技术学科 8. 光电导效应——又称光电效应、光敏效应，光照变化引起半导体材料电导变化的现象。即 光电导效应是光照射到某些物体上后，引起其电性能变化的一类光致电改变现象的总称。 9. 子午线——在光纤中传播时，始终在同一个包含光纤轴线的平面内的光线称子午线。 10. 泵浦——泵，泵浦，抽运； 11. 辐射模—— 包层模和衬底模通称为辐射模。 12. 光纤——工作在光频的一种介质波导，其形状通常呈圆柱形，它将光波约束在其内部，
2. 一光信号在光纤中行进了 500 m 以后，它的功率损失了 85 %，问以 “dB/km”为单位， 这根光纤的损耗有多大？ 已知损耗表示式：(习题 4-7 题)
a
10 Pi lg (dB) z PO
3．请给出光纤数值孔径定义的证明：
2 n0 sin 0 n12 nn ， 21，n2 分别为纤芯和包层
三、论述题
1. 试比较直接跃迁与间接跃迁的异同点（作图说明） ； 答：图：略。同：满足能量、动量守恒定律； 异： （1）光子波士 K：直接跃迁 K 相同，间接跃迁 K 不同； （2）直接跃迁只产生光子，间接跃迁除了产生光子还产生声子； 2. 受激辐射与自发辐射的区别； 答：两者都是从高能级跃迁到低能级并发出光子的过程。区别在于光辐射的相干性，自 发辐射光子频率、相位、振动方向都有一定的任意性；而受激辐射所发出的光子在频率、相 位、振动方向上都与激发光子高度一致，即具有高度简并性。 3. 比较不同类型的光电效应的产生原理及主要特点； ① 外光电效应：受到光辐射的作用后，产生电子发射的现象。其特点是要求光电子能 够从材料逸出，入射光子的能量必须大于光电子发射的逸出功。 ② 内光电效应（光电导效应与光伏效应） ：光电导效应—当光入射到半导体光电材料 时，会在材料的内部激发出新的载流子。光伏效应—用光照射半导体的 PN 结就可能 出现这种效应。由于光照而在 PN 结两端出现的电动势为光生电动势。 4. 简述：谐振腔在激光器中的作用 使激光有很好方向性；使激光有极好单色性（频率选择器） ； 5. 用射线分析方法讨论阶跃光纤中导波成立条件 k 0 n2 k 0 n1 所代表的意义。P91 6. 分别画出平板波导中导模、包层模、衬底模的几何光学模型；P85 7. 什么是光波导? 平面介质光波导中几类模式各有何特点？光纤的基本结构是什么？单独 的纤芯可否作为光波导？包层的作用是什么？光纤传输光的基本原理是什么？什么是传输 模、辐射模和消逝模？P79
得折射率，n0 为光纤周围媒质的折射率。 P102
L
0
n
0
n n
1 2
c
4.
试求不同角度入射的子午光线在光纤中的最大时延差；P102
5. 给出激光产生的阈值条件， 根据激光器的损耗计算粒 子数密度差值的阈值；P52
6. 试证明对于 TE 波的光线在非均匀介质中发生弯曲 的拐点处的相位为 / 2；P81
并引导光沿着与轴平行的方向前进。 13. 导模——光在介质中传播时在上下表面都发生全反射的模式。 14. 噪声——对信号起干扰作用的成分统称为噪声。
二、问答题
1．形成激光必要条件？ 在激光器工作物质内某些能级间实现粒子数反转分布；激光器须满足阈值条件； 2．为什么四能级系统比三能级系统更易实现粒子数反转（作图说明）？ 对实际工作物质分析发现，四能级系统的存在，有利于 E3 与 E2 能级之间实现粒子的 反转，而 S21 越大，越能更快地将 E2 能级上的粒子转移到基态；同时又有利于 E4 能 级上的粒子转移到 E3 能级，且在 E3 能级停留的时间较长。综合：四能级系统更有利 于实现粒子数的反转。P71,73 3．为什么二能级系统不能产生激光？ 没有亚稳态能级，不能实现粒子数反转； 4．“没有绝对的单一波长的光波存在”这句话如何从能级跃迁的角度给以说明？ 经典物理观点：跃迁发出的电磁波不是单色波，是分布在中心 附近的一小 范围 的单色波组合，谱图上表现为一定宽度。 量子力学观点：测不准关系，某时刻，粒子处能级不确定，能级不单一，跃迁结果相 当发出多种不同 光子，形成谱线宽度。自发辐射过程这种增宽效益不可避免，是 谱线宽度能达到最低值，不存在线宽为 0 情况，不可能发出绝对单色光。 没有绝对单一 光波存在。 5. 激光理论基础是什么？ 受激辐射理论 6. 你怎样理解：随着高功率激光器件发展，非稳腔受到更多重视？ 答；由于稳定腔具有逸出光线少，易于形成振荡等缺点，非稳腔虽损耗大，但具有稳定 腔不具备的特点： （1）具有较大的模体积； （2）具有较好的选模能力； （3）能实现光 束的侧向耦合输出； 以上特点有利于较大能量的输出，因此高增益、大功率激光器 常采用非稳腔来产生激光。 7. 为什么说光波是电磁波?