光电子技术安毓英习题答案(完整版)
光电子技术答案
3）自发辐射与受激辐射的根本差别？
自发辐射跃迁与受激辐射跃迁过程是两个不同的物理过程，它们所产生的辐射性质 也不同，对于自发辐射来说，它是原子在不受外界辐射场的影响下产生的，而单个原 子的自发辐射的相位是随机的，因此大量的自发辐射是不相干的。而与自发辐射不同 的是，受激辐射是在外界辐射场的作用下产生的，受激辐射光子与激励光子具有相同 的频率、相位、波矢和偏振状态，也就是说受激辐射光子与入射光子属于同一态的光 子，因此受激辐射是相干的。
8）光学谐振腔有稳定腔和非稳腔之分，非稳腔是不是 指工作状态不稳定的腔？为什么？
所谓腔的稳定性，只是指傍轴光线能否在腔内往返无限次而不致于横向逸出，也就 是腔内傍轴光束损耗的高低的问题。稳定腔是指腔的几何损耗低，因而对增益不太高 的工作物质来说，用这种几何损耗低就比较容易起振。但对损耗高的非稳腔来说，如 果工作物质的增益比较高，同样可以起振，并且达到稳定工作。
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4）数字式偏转器原理图；阐述其工作原理； 图是一种由电光晶体和双折射晶体组合而成的数字式偏转器，其中双折射晶体
可以将线偏光入射分解成两束平行出射振动方向正交的分离光束，其分离度为d。
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当电光晶体未加电压时，线偏振光（如o光）通过它的时候，偏振状态保持不变， 仍以o光状态射出晶体，其后通过双折射晶体方向保持不变；
（ 2） 声光调制器是利用连续变化调制信号控制加在换能器上的超声功率，使超声 波受到振幅调制，使相位延迟周期性改变，使输出光强发生相应的周期性改变；声光 Q开关在换能器上加一阶跃式的调制信号实现调Q。
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8）横模选择技术的物理基础和选横模两个基本原则 选横模的物理基础
不同的横模有不同的衍射损耗，控制衍射损耗选横模
光电子技术基础习题答案
光电子技术基础习题答案第一章绪论1.光电子器件按功能分成哪几类？每类大致包含哪些器件？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。
光源器件分成电磁波光源和非电磁波光源。
电磁波光源主要包含激光和非线性光学器件等。
非电磁波光源包含照明设备光源、表明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。
光探测器件分成光电导型探测器、光伏型探测器、冷伏型探测器、各种传感器等。
光存储器件分成光盘(包含cd、vcd、dvd、ld等)、光驱、光盘塔等。
2．谈谈你对光电子技术的认知。
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。
3．谈谈光电子技术各个发展时期的情况。
20世纪60年代，光电子技术领域最典型的成就就是各种激光器的相继问世。
20世纪70年代，光电子技术领域的标志性成果是低损耗光纤的实现，半导体激光器的成熟特别是量子阱激光器的问世以及ccd的问世。
20世纪80年代，发生了大功率量子阱阵列激光器；半导体光学双稳态功能器件的获得了快速发展；也发生信汇偏光纤、光纤传感器，光纤放大器和光纤激光器。
20世纪90年代，掺铒光纤放大器(edfa)问世，光电子技术在通信领域取得了极大成功，形成了光纤通信产业；。
另外，光电子技术在光存储方面也取得了很大进展，光盘已成为计算机存储数据的重要手段。
21世纪，我们正步入信息化社会，信息与信息交换量的爆炸性快速增长对信息的收集、传输、处置、存储与表明都明确提出了紧迫的挑战，国家经济与社会的发展，国防实力的进一步增强等都更加依赖信息的广度、深度和速度。
⒋举出几个你所知道的光电子技术应用实例。
例如：光纤通信，光盘存储，光电显示器、光纤传感器、光计算机等等。
光电子技术(第三版)课后习题答案《电子工业出版社》.pdf
试计算小面源在 Ac 上产生的辐射照度。
思路分析：若求辐射照度 Ee ，则应考虑公式 Ee
Ie l02
。又题目可知缺少 Ie，则该考
虑如何求
Ie。通过课本上的知识可以想到公式 Le
dIe dS cos
，通过积分则可出
Ie。解
题过程如下：
解：
1 / 37
Ee
Ie l02
由
Le
dIe dS cos
可得
生几何偏折损耗，故看起来总是特别黑。
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 m 随
温度 T 的升高而减小。试由普朗克热辐射公式推导出
2 / 37
m T=常数
这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为 2.898103 m K
思路分析：由公式 M e (T )
C1 5
T=3K
m 0.966103 m
3 / 37
这个题目和 1.6 题关联性很大，我觉得把这两个合并成一题也行。您看怎么合并比较合
适呢？
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？
答：日光型和灯光型是按色温来区别的。为了表示一个热辐射光源所发出光的光色性质，
常用到色温度这个量，单位为 K。色温度是指在规定两波长具有与热辐射光源的辐射比率相
3 109
5.02 1023
1.12 设一对激光能级为 E2 和 E1（g2=g1），相应的频率为 ，各能级上的粒子数为 n2 和
n1。求：
4 / 37
（1）当 3000MHz,T 300K 时， n2 n1 ？
（2）当 1m,T 300K 时， n2 n1 ？
（3）当 1m, n2 n1 0.1时，温度 T=？
光电子技术基础课后答案
《光电子技术》参考答案第三章1.一纵向运用的 KD*P 电光调制器，长为 2cm ，折射率 n =2.5，工作频率为 1000kHz 。
试求此 时光在晶体中的渡越时间及引起的相位延迟。
解：渡越时间为：L nL 2.5 2 10 c 2 m 1.671010sd c / n 310 m / s8在本题中光在晶体中的渡越引起的相位延迟量为：2 106Hz 1.6710101.051031m d对相位的影响在千分之一级别。
3.为了降低电光调制器的半波电压,采用 4块 z 切割的 KD* P 晶体连接(光路串联,电路并联)成纵向串联式结构。
试问:(1)为了使 4块晶体的电光效应逐块叠加,各晶体 x 和 y 轴取向应如何?(2)若0.628m ,n 01.51,6323.6 10m /V ,计算其半波电压,并与单块晶体调制器比较之.。
12 答：⑴用与 x 轴或 y 轴成 45夹角（为 45°-z 切割）晶体，横向电光调制，沿 z 轴方向加电场，通 光方向垂直于 z 轴，形成(光路串联,电路并联)的纵向串联式结构。
为消除双折射效应，采用“组合 调制器”的结构予以补偿，将两块尺寸、性能完全相同的晶体的光轴互成 90串联排列，即一块晶 体的 y'和 z 轴分别与另一块晶体的 z 和 y'平行，形成一组调制器。
4块 z 切割的 KD P 晶体连接成*二组纵向串联式调制器。
（P96） (2)于是，通过四块晶体之后的总相位差为2 L Ld 2n 3 o r 63V 4 n 3 or V 63 d 相应的半波电压是1 d 1 r 63 L 4 1.51 0.628 10 6 m d 1 V d L V0.77310 44 n o 3323.6 10 12 m /V L 4 0.19310 4V dL 该半波电压是单块横向晶体调制器半波电压的四分之一倍，是单块纵向晶体调制器半波电压 的 1/(2 L/d)倍。
光电子技术（第二版）答案详解
光电子技术（第二版）答案详解第一章1. 1. 设在半径为设在半径为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 r dS d cπθπϕθθ所以⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π2. 2. 如图所示，设小面源的面积为如图所示，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：亮度定义解：亮度定义::强度定义强度定义::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：20cos lA d cc θ∆=Ω则在小面源在∆A c 上辐射照度为：20cos cos lA L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ=3.3.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 rlA dd +=Ωθ则辐照度：()ee e L d rlrdrlL E πθπ=+=⎰⎰∞2002222ΩΦd d eeI =r r eeA dI L θ∆cos =l 0SR c第1.1题图L e∆A s∆A cl 0θsθc第1.2题图4. 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？霓虹灯发的光是热辐射吗？ 不是热辐射。
光电子技术习题
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310-?，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：波长的光的视见函数值为=)(λV ，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-?=lm1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310-?时的⽴体⾓为24απ=Ω=23)100.1(4-??π=610-?发光强度为：cd I vv 610035.1?=ΩΦ=亮度为：2cos rIA I L v v v πθ=?==212/10m 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，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 Q''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：4.031010.054.0110T 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。
光电子技术第二版答案详解
光电子技术（第二版）答案详解第一章1. 设在半径为R C 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l o 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2.如图所示，设小面源的面积为 A,辐射亮度为L e ,面源法线与l o 的夹角为S ；被照面的面积为 A ，到面源 A s 的距离为l o 。
若c为辐射在被照面 A c 的入射角，试计算小面源在 A 上产生的辐射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 的探测器表面上产生的辐照度。
则辐照度：E e L el 2—2d L ee eo . 222eI 1 de1 解：因为ledddSRc .d d2rsin o且2 1l 0厶1Rc1 0lo R c 2照度。
di eA r cos r d e d可得辐射通量：d e LL解：亮度定义：强度定义:I e在给定方向上立体角为：.A c cos cdl 2丨L e A s cos s COS cdA答：由L ed d dAcosL e d dA cos ，且 dA d cos l 2功率2 1 cos所以el e d2 l e 1第1.2题图A s cos dees 则在小面源在 A 上辐射照度为:E el r4. 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m T 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。
普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0,即可求的。
光电子技术课后答案第三版
习 题11. 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。
ΩΦd d e e I =， 22πd lR c =Ω 202e πd d lR I I c ee ==ΩΦ2. 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。
用定义rr ee A dI L θ∆cos =和AE e e d d Φ=求解。
4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 不是热辐射。
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。
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21. 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。
l 0SR c第1题图L e∆A s∆A cl 0θsθc第2题图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。
第二版《光电子技术》课后习题答案
1・1可见光的波长.频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380~780nm 400-760nm频率：385T~790THz 400T-750THz能量：l ・6~3・2cV1.2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 戢？为了泄量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特 性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的左量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参 数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区別在于：前者是物 理（或客观）的讣量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐 射谱区，对辐射量进行物理的计量：后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看 见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于 O.38~O.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何 意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的il •算公式中不能出现光度量.光源在 给定波长入处，将入〜X+dX 范囤内发射的辐射通M d<Pe,除以该波长入的光子能量h V,就得到光源在入处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3 -只白炽灯，假设齐向发光均匀，悬挂在离地而l ・5m 的髙处，用照度计测得正下方地 而的照度为301X,求出该灯的光通量。
0>=L*4 n R A 2=30*4*3.14* 1.5A 2=848.2引x1・4 一支氨■就激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW.该激光束的平而发散角 为lmrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通呈:、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85,求该屏 上的光亮度。
= 683x0.265x2x107 = 0.3 62/,77 "令・(>1) _ 0.362 7lS _ XO.OOO52 Z = 10/zz » r = O.OOO5ZZ7 (P6), d /• 2 A7 = O.85^v = 0.85——:——— = 0.85 ・疋厶 — v v as cose v /2c 如0.85 £厶,升 r —= =1 55cd / m dGdS cos 3 dG 2兀 1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升2兀Rh s Q =-—— = 2兀(1 — cos △e、（几） 2兀（1 — cos &） 0.362 2兀(1 — cos 0.00 1) "40)= △e 。