(电子行业企业管理)光电子技术作业解答
[电子行业企业管理]电子制造考题、标准答案卷
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（电子行业企业管理）电子制造考题、标准答案卷填空题：1、实际阻值与标称阻值之间允许的最大偏差范围叫做阻值允许偏差，一般用标称阻值与实际阻值之差除以标称阻值所得的百分数表示，又称阻值误差。
2、检查电位器时，首先要看旋轴转动是否平滑、开关是否灵活。
3、电容器是一种储存电能的元件，它由两块极板组成。
4、在电子设备中，电容是不可缺少的元件。
5、在半导体器件中，半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管，同样，半导体三极管又称晶体三极管，简称三极管。
6、二极管的种类很多。
通常，我们按采用的材料可分为：锗二极管、硅二极管。
7、二极管的单向导电特性是二极管的最基本和重要的特性。
8、焊点的好坏取决于焊接材料的性能、被焊金属表面状态，同时也取决于焊接的工艺条件和操作方法。
9、手工焊接的检查可分为目视检查和手触检查两种。
10、放大电路的核心器件是半导体三极管。
11、电感器在电路中有通直流、阻交流的作用。
12、电感器按电感量是否可调可分为固定电感器、可变电感器和微调电感器。
13、电阻器的标注方法有直标法、文字符号法、色标法。
14、学习和掌握常用元器件的性能、用途、质量判断方法，对提高电子产品的质量和可靠性起着至关重要的作用。
15、用阿拉伯数字和单位符号在电阻体表面直接标阻值，用百分比直接标出允许偏差的方法称为直标法。
16、电感器与电容器配合可起调谐、选频作用。
17、半导体三极管引脚排列的方式因其封装形式的不同而不同。
18、职业是人们在社会中所从事的作为主要生活来源的工作。
职业通常称为工作岗位。
19、素质划分为生理素质、心理素质和社会文化素质三个层面。
20、职业素质是指劳动者通过教育、劳动实践和自我修养等途径而形成和发展起来的，在职业活动中发挥重要作用的内在基本品质。
21、职业素质以专业知识、技能为特色。
22、职业素质的整体性是指劳动者的知识、能力和其他个性品质在职业活动中的综合表现。
23、一个劳动者在职业中要有所成就，不仅要具备一定的知识、技能，还要具有一定的信念、社会责任感以及良好的自我控制能力、人际沟通能力和耐挫能力等。
光电子技术第二版答案
光电子技术第二版答案【篇一：光电子技术第三版安毓英刘继芳等著习题答案完整版】径为rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为ie 的点源s，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
d?ed?，解：因为rcdsd??2??sin?d?d??2??1?cos??0r且 ??l0??2??1??l02?rc2?????l0?? 所以?e?ied??2?ie1?2?l0?rc2???ie?第1.1题图2. 如图所示，设小面源的面积为?as，辐射亮度为le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?ac，到面源?as的距离为l0。
若?c为辐射在被照面?ac的入射角，试计算小面源在?ac上产生的辐射照度。
die?arcos?r 解：亮度定义:d?强度定义:ie?ed?可得辐射通量：d?e?le?ascos?sd?le?第1.2题图?accos?cl02d?l?acos?cosc则在小面源在?ac上辐射照度为：ee?e?es2sdal0在给定方向上立体角为：d??3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度le均相同，试计算该扩展源在面积为ad的探测器表面上产生的辐照度。
答：由le?acos?d?得d??led?dacos?，且d??d 22l?rd?dacos??2则辐照度：ee?le?0lrdrl2?r220?2?d???le4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
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?m随温度t的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出 ?mt?常数。
答：这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898?10-3m?k。
光电子技术作业解答
赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业, 依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理, 谨此致谢！作业一：1.桌上有一本书, 书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。
假设灯泡可上下移动, 灯在桌上面多高时, 书上照度最大？ 〔假设 灯的发光强度各向通性, 为I0〕 解：设书的面积为dA, 那么根据照度的定义公式：dAd I dA d E 0Ω==φ 〔1〕其中为上图所示的立体角。
因而有:2/32222)h (L hdA h L cos dA d +⋅=+⋅=Ωθ 〔2〕将〔2〕式代入〔1〕式得到:2/3220)h (L hI E += 〔3〕 为求最大照度, 对〔3〕式求导并令其等于零,0dhdE= 计算得：m 221h =因而, 当高度为时书上的照度最大。
2.设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm, 发出波长为6328埃的激光束, 全发散角为=10-3rad, 辐射通量为3mW, 视见函数取 V(6328)=0.24, 求: 〔1〕光通量, 发光强度, 沿轴线方向的亮度？〔2〕离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？〔3〕假设人眼只宜看一熙提的亮度, 保护眼镜的透射系数应为多少？ 解: 〔1〕光通量: 发光强度: 亮度:〔2〕由题意知, 10米远处的照明区域直径为： m 101010L D 23--=⨯=⋅=θ从而照度为: 〔3〕透射率:作业二1.说明蓝色火焰与黄色火焰的色温谁高, 为什么？ 答：色温是用黑体的温度来标度普通热辐射源的温度。
如果热辐射体的光色与温度为T 的黑体的光色完全一样, 那么称该热辐射体的色温为T 。
由维恩位移定律〔其中〕, 可知, 峰值波长与温度成反比, 峰值波长随温度升高而蓝移。
因为蓝色火焰发出的光波长比黄色火焰的小, 所以蓝色火焰的色温高。
2.何谓标准照明体与标准光源? 初级和次级标准光源?答：标准照明体指特定的光谱功率分布。
（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。
光电子技术(安毓英)习题课后答案
第一章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。
解：因为，且 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-===Ω⎰22000212cos 12sin c R R l l d d rdSd c πθπϕθθ 所以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l lI d I π 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。
解：亮度定义:强度定义:ΩΦ=d d I ee 可得辐射通量：Ω∆=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2cos l A d cc θ∆=Ω 则在小面源在∆A c 上辐射照度为：2cos cos l A L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ=3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。
答：由θcos dA d d L e ΩΦ=得θcos dA d L d e Ω=Φ，且()22cos rl A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d rlrdrl L E πθπ=+=⎰⎰∞2002222ΩΦd d ee I =r r ee A dI L θ∆cos =l 0SR c第1.1题图L e∆As∆Acl 0θsθc第1.2题图4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
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,习题解答
1. 什么是光电子技术？当前光电子技术备受重视的原因是什么？答：光电子技术是研究从红外波、可见光、X射线直至γ射线波段范围内的光波。
电子技术，是研究运用光子和电子的特性，通过一定媒介实现信息与能量转换、传递、处理及应用的科学。
因为光电子技术的飞速发展，使得光电子技术逐渐成为高新科学技术领域内的先导和核心，在科学技术，国防建设，工农业生产、交通、邮电、天文、地质、医疗、卫生等国民经济的各个领域内都获得了愈来愈重要的应用，特别是正逐渐进入人们的家庭，因此光电子技术备受重视。
2. 什么叫光的空间相干性？时间相干性？光的相干性能好差程度分别用什么衡量？它们的意义是什么？答：空间相干性是指在同一时刻垂直于光传播方向上的两个不同空间点上的光波场之间的相干性，空间相干性是用相干面积Ac来衡量，Ac愈大，则光的空间相干性愈好。
时间相干性是指同一空间点上，两个不同时刻的光波场之间的相干性，用相干时间t c=L c／c来衡量，t c愈大，光的时间相干性愈好。
3. 世界上第一台激光器是由谁发明的？它是什么激光器？它主要输出波长为多少？答：1960年5月16日、美国梅曼博士、红宝石激光器、6943Å。
4. 自发辐射与受激辐射的根本差别是什么？为什么说激励光子和受激光子属同一光子态？答：差别在有没有受到外界电磁辐射的作用；因为有相同的频率、相位、波矢和偏振状态。
5. 为什么说三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难？答：因为三能级系统的上能级为E2，下能级为E1，在E2上停留的时间很短，而四能级系统在E3上呆的时间较长，容易实现粒子数反转。
6. 激光器的基本组成有哪几部分？它们的基本作用是什么？答：组成部分：工作物质、泵浦系统、谐振腔工作物质提供能级系统、泵浦源为泵浦抽运让粒子从下能级到上能级条件、谐振腔起正反馈作用7. 工作物质能实现能态集居数分布反转的条件是什么？为什么？对产生激光来说，是必要条件还是充分条件，为什么？答：工作物质要具有丰富的泵浦吸收带，寿命较长的亚稳态，要求泵浦光足够强；必要条件，因为它还以kkk谐振腔内以提供正反馈。
光电子考试简答题答案 (2)
作业1 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：（1）E=hv= ω（2）m=22c hv c E =，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。
作业2判断题中的第5小题：在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个λ/4波片，波片的轴向如何设置最好？若旋转λ/4波片，它所提供的直流偏置有何变化？答：在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个?/4波片，波片的轴向取向为快慢轴与晶体的主轴x 成45°角时最好，从而使 E x′ 和 E y′ 两个分量之间产生π/2 的固定相位差。
若旋转λ/4波片，它所提供的直流偏置，得到直流偏值随偏振改变而改变。
三 简答题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。
答：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。
光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素主要有:大气分子的吸收,大气分子散射 ,大气气溶胶的衰减。
光电子技术(安毓英)习题答案
c 3 × 108 = = 1.97 × 108 n 1.52546
vg =+ v(1
λ dn c λ dn 3 ×108 0.3988 ×10−6 )= (1 + )= [1 + (−1.26 ×105 )] =× 1.9 108 n dλ n n d λ 1.52546 1.52546
E2 − E1 k BT
=0.1
ln 0.1 = −
hυ k BT
hυ T= − = 6.25 ×103 K k B ln 0.1
1.13 试证明，由于自发辐射，原子在 E2 能级的平均寿命 τ s = 1/ A21 证明思路：这个题主要考查的是对 A21 的理解。A21 定义为单位时间内 n2 个高能态原子中 自发跃迁的原子数与 n2 比值，即
ω0 1 + ( ) 2 可知，若求 ω 需找出 f ，解出 f ，代入公式
z f
f2 0.42 R1 =z0 + =0.3 + = 0.83 即可求出结果。解题过程如下： z0 0.3
解：
f =
L = 0.4m 2
ω (0.3) = ω0 1 + (
0.3 2 0.3 ) =× 1.2 10−3 1 + ( ) 2 = 1.5mm f 0.4
R1 =z0 +
R2 =z0 +
R3 =z0 +
1.20 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态： （1） Ex= E0 sin(ωt − kz ), E y= E0 cos (ωt − kz ) （2= ） Ex E0 cos(ωt − kz = ), E y E0 cos (ωt − kz + π / 4) （3） Ex = − E0 cos (ωt − kz ) E0 sin(ωt − kz ), E y = 思路分析：判断偏振光的状态，应看相位差 ϕ 。解题过程如下： 解： （1）
光电子技术课后答案
第二章: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。
⑴求该介质膜应有的介电常量及厚度。
⑵如紫外线(0.42)m λμ=垂直照射至涂有该介质膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？⑴1.5n = 正入射时，当n =时，膜系起到全增透作用5 1.225n ==，正入射下相应的薄膜厚度最薄为 00.750.15344 1.225h m nλμ===⨯⑵正入射时，反射率为222200002222000022()cos ()sin 22()cos ()sin G G G G n n nhnhn n n n n n nh nhn n n n ππλλρππλλ-+-=+++正220022220002()cos 3.57%22()cos ()sin G G G nhn n n n nhnhn n n n πλππλλ-==+++⒌一束波长为0.5 m μ的光波以045角从空气入射到电极化率为20.6j ＋的介质表面上，求⑴此光波在介质中的方向（折射角）。
⑵光波在介质中的衰减系数。
⑴2123n =+=n = 由112sin sin n n θθ=得2sin 6θ=2arcsin 6θ= ⑵衰减系数72(0.6)0.6 1.310nr k πλ=-⨯-=⨯=⨯⒍输出波长λ＝632.8nm 的He-Ne 激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS 和2ThF 形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。
问至少涂覆多少个双层才能使镜面反射系数大于99.5％？设玻璃的折射率G n ＝1.5 由题意： 02220220()0.995()P H H LG P H H L Gn n n n n n n n n n λρ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=≥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦正，，即22222.5 1.51()1.5 1.50.99752.5 1.51()1.5 1.5P P -≤-+ 即 250.0025() 1.5 1.99753P ⨯⨯≥25()532.73P≥ 212.3P = 7P ≈ 故至少涂覆7个双层。
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赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！作业一：1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。
若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大？（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA ，则根据照度的定义公式：dAd I dA d E 0Ω==φ （1）其中Ωd 为上图所示的立体角。
因而有：2/32222)h (L hdA h L cos dA d +⋅=+⋅=Ωθ （2）将（2）式代入（1）式得到：2/3220)h (L hI E += （3） 为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零，0dhdE= 计算得：m 221h =因而，当高度为m 221时书上的照度最大。
2、设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm ，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为θ=10-3rad ，辐射通量为3mW ，视见函数取 V(6328)=0.24，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度？（2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？（3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少？解：（1）光通量：lm 49.010324.0638V K 3m v =⨯⨯⨯=Φ⋅⋅=Φ-θ发光强度：cd 1024.64d d I 52vv ⨯≈Φ=ΩΦ=θπ 亮度：211235m /cd 1059.7)10(41024.6dAcos dI L ⨯≈⨯⨯==-πθ轴（2）由题意知，10米远处的照明区域直径为： m 101010L D 23--=⨯=⋅=θ从而照度为：lx 9.6238)10(4149.0D 4E 222v=⨯⨯=Φ=-ππ（3）透射率：81141026.11095.710L 1T -⨯≈⨯==轴（熙提）作业二1、说明蓝色火焰与黄色火焰的色温谁高，为什么？ 答：色温是用黑体的温度来标度普通热辐射源的温度。
如果热辐射体的光色与温度为T 的黑体的光色完全一样，则称该热辐射体的色温为T 。
由维恩位移定律T m /αλ=（其中K m ⋅=μα2898），可知，峰值波长m λ与温度成反比，峰值波长随温度升高而蓝移。
因为蓝色火焰发出的光波长比黄色火焰的小，所以蓝色火焰的色温高。
2、何谓标准照明体与标准光源? 初级和次级标准光源?答：标准照明体指特定的光谱功率分布。
CIE 针对不同的用途定义了不同的标准照明体，其中常用的三种标准照明体为：标准照明体A ：温度为2856K 的黑体所发出的光谱 标准照明体B ：相关色温约为4874K 的直射阳光的光谱 标准照明体C ：相关色温为6774K 的平均日光的光谱标准光源指实现标准照明体的发光源。
常用标准光源有三种：黑体、钨带灯、钨管灯。
黑体是初级标准光源，经过它校准的为次级标准光源，如钨带灯、钨管灯。
化合物。
当卤钨化合物扩散到较热的钨丝周围区域时分解，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素扩散到温度较低的泡壁区域在继续与钨化合，形成钨的再生循环。
通过这种方法，是卤钨灯比白炽灯具有以下特点：体积小；光通量稳定；光效率高，20-30流明/瓦；；色稳高，达3300K ；；寿命长。
作业三1、产生激光的必要充分条件？四能级激光器的工作阈值为何低？ 解： （1）、产生稳定激光输出地条件如下：必要条件：至少为三能级体系，能够实现粒子数反转 。
充分条件：光学正反馈和大于阈值的泵浦功率。
（2）对于四能级系统（32E E →的跃迁），2E 能级几乎为空，即20N ≈，故有：3233232()A N A N N ≈-3E 能级布居数的衰减由14E E →的抽运补偿，有：1413232()IB N A N N ≈-故其阈值抽运强度为：32323214114321()1th N N A N N I B N B N τ--≈=⋅ （1）对三能级系统（21E E →的跃迁），在粒子数反转不大时，有：210/2N N N ≈≈能级2E 中的布居数的减少由13E E →的抽运补偿：113212N IB A N =即： 211313211th A I B B τ== （2） 比较（1）、（2）两式，可发现四能级系统的抽运阈值多了一个激发因子：321N N N -，而且3211N N N -<<。
所以四能级系统的工作阈值远低于三能级系统。
2、何为激光的横模与纵模？答：横模：指光束横截面上的能量分布。
通常用横电模mn TEM 表示，其中00TEM 为基横模。
纵模：指激光器振荡的一个频率或该频率电磁波在谐振腔内形成的驻波的能量分布模式。
它是由于谐振腔的选频作用引起的。
3、比较红宝石激光器与Nd:YAG 激光器的性能？ 解：如表：作业四1．氦-氖激光器中如何实现0.6328 m m 波长输出？激光输出频率为何漂移？如何稳定？ 答：（1）氦氖激光器的工作物质是Ne, He 作为辅助气体。
气体以低压形式封装于玻璃管内。
通过两端电极的高压作用产生辉光放电。
高速电子激发He 原子由1S 到2S 态。
He 的2S 态中的21S 态23S 态分别与Ne 的2S 和 3S 态能量非常接近，通过碰撞的形式引起能量的共振转移，使Ne 的2S 和 3S 态得到激发。
当然Ne 本身也可以在高速电子激发下被激发至高能态。
Ne 的受激发射可以发出3种波长：0.6328um, 1.15um, 3.39um 。
其中3.39um 的增益最大。
为实现0.6328um 的输出，需要利用玻璃或石英窗口吸收3.39um 的辐射，从而对其进行抑制。
亦可利用轴向非均匀磁场产生塞曼效应，使3.39um 谱线加宽从而降低增益。
（2）由于激光器在工作过程中会受到各种环境因素的扰动，激光器本身的参数也相应地扰动。
结果是使得由这些参数确定的频率发生漂移。
例如：由纵模Ln mc f /2=，N m ∈，n 为介质折射率，可得)//(n n L L f f ∆+∆-=∆.（3）为实现稳频，可通过几方面的方法。
a. 利用低膨胀系数的材料制造腔管b. 将谐振腔的腔镜固定在殷钢等低膨胀系数材料的支架上。
c. 防震，恒温等d. 更高的频率稳定度可使用饲服系统，通过频率漂移的方向和大小对激光器的参数进行调控，使频率稳定于参考标准频率附近的目的。
2. 何谓准分子？准分子激光的能级结构？为何准分子激光的频谱较宽？如何泵浦？ 答：（1） 准分子是一种束缚在电子受激态中的分子。
它的基态位能无极小值，即没有稳定的基态，但却存在稳定的受激态（亚稳态）。
（2） 能级结构如右图（3） 虽然准分子的能级结构有利于形成粒子数反转，但由于基态的不稳定性，跃阡能量有一定的范围，频谱较宽。
（4） 由于准分子上能级寿命较短，需要运用快速泵浦。
一般采用高强度短脉冲电子束激励。
以气体为例，泵浦过程中相对论电子激励稀有气体混合物，产生受激稀有气体原子、离子，从而使泵浦能量转化为气体的受激能量。
（详细请参阅课本p95）3. 染料激光器中激光“猝灭”指什么？如何消除？答：（1）“猝灭”简而言之就是染料对自身所发出的激光的再吸收而导致激光无法起振。
具体而言，染料的能态存在自旋S=0 的单态和S=1三重态，跃迁选择定则要求△S=0。
故单重态和三重态之间的跃迁是禁戒的。
但是通过碰撞，单重态S1可衰减到三重态T1，同时由于T1-->S0是禁戒的，于是T1就有可能堆积大量粒子。
由于121TTSS EEEE-≈-, 则由S1 S0发出的荧光就会被T1－>T2跃迁吸收。
当T1寿命t T> t ST (S和T系间交叉速率)， T1会堆积大量粒子，大量吸收荧光，从而出现“猝灭”。
（2）消除“猝灭”的方法关键就是使t T< t ST , 通常使用短脉冲光源激励，以及在染料中添加三重态猝灭剂，提高溶液氧含量。
（详见课本p101）作业五1、何谓激光器的Q值？调Q实质上是调节什么？答： Q指谐振腔的品质因素，它定义为腔内存储的能量与每秒中损耗的能量之比，即χπνWQ2=，式中W为腔内总能量，χ为每秒钟损耗的能量，ν0为中心频率。
设激光在腔内走一个单程的能量损耗率（包括输出）为δ，则光在一个单程中对应的能量损耗为δW。
设腔长为L，平均折射率为n，光速为c，则光在腔内走单程的时间为nL/c，所以每秒钟损耗的能量为δW/(nL/c)= δWc/nL。
带入Q表达式中得δλπ2nlQ=。
上式表明Q值反比于损耗率。
所以调Q就是调节谐振腔的损耗率。
激光振荡需要足够的增益，当损耗过大时，增益不够，激光停止振荡。
所以，调Q能控制激光的振荡。
2、钛宝石激光器的宽发光谱起因？它的谐振腔特点？为什么？答：从钛宝石的能级图（如下图）可以看到，由于钛宝石晶体激发态各振动的能级之间的间小，基态各振动能级间的能级差也很小，因此各自形成很宽的准连续能带，这样电子带间的振动跃迁就形成一个宽的发光谱带。
掺钛蓝宝石具有很强的三阶非线性，利用这一特性可以实现激光的相位调节-自相位调节，锁定不同纵模间的位相，实现锁模运转。
由于自相位调节是一种非线性效应，需要强的光功率密度，所以钛宝石激光谐振强设计中要考虑提高宝石棒中的光功率密度，需要加一对聚焦亚腔，使激光聚焦通过钛宝石棒，获得强的光功率密度，进而强的自相位调节。
3、绘制如下p、n型半导体形成的p-n结的平衡态能带图？答：如图。
作业六1、端镜耦合输出调Q和腔倒空调Q技术的工作原理和特点？脉冲透射式Q开关（PTM）又称腔倒空。
发展腔倒空技术是为了进一步压缩Q开关脉冲和输出更高的脉冲能量。
可以将腔内全部能量在一个振荡周期内倒出，提高脉冲峰功率一个数量级。
激光是在高Q状态振荡输出的，至少要振荡几个周期，才能有好的相干性、好的方向性和足够的增益。
Q开关脉冲宽度为m2L/c。
激光端镜耦合输出通常只有10%左右，剩余的90%左右的能量在腔内没有输出。
2、主动和被动调Q技术有哪些？常见的调Q技术包括机械调Q、电光调Q、声光调Q和染料调Q四种技术。
其中前三种技术属主动调Q 技术，而染料调Q属被动调Q。
3、锁模技术分类？各自包括哪些技术？锁模技术包括主动、被动和自锁三种。
主动锁模包括损耗调制和位相调制。
染料锁模是被动锁模的一种。
自锁模通过自相位调制实现，能实现自锁模的激光器是钛宝石激光器。
4、锁模技术能获得脉冲宽度反比于被锁的模数目，而腔长影响纵模间隔，进而影响纵模数，所以影响锁模脉冲的宽度？对吗，为什么？ 不对。
纵模频率间隔为/2c L ν∆=，如果不考虑导致展宽的因素，激光增益介质的荧光线宽g ν∆是一定的（与腔长L 无关）。
而脉宽2/(21)1/(21)1/g M M τπωνν∆=+∆=+∆=∆，故脉宽不随L 变化。
腔长只影响脉冲的重复率（脉冲间隔）。