光电子学知识点2018

《光电子学》复习纲要2018

一、绪论

1、激光发明年份；光电子技术发展历史；

2、列举光电子技术或光电子器件，至少6种；

3、课程小论文题目及主要内容。

4、一个典型的光电/光通讯系统包括哪几部分

二、光学基础知识

1、光的本性，传播时表现为波动性，与介质相互作用时表现为粒子性；

2、对于线性、均匀、各向同性介质，极化率χ为标量；而在各向异性介质中，电极化强度矢量P 和外电场E 不再平行，此时极化率χ变为二阶张量：0i ij j

P E εχ=3、P 、D 、E 之间的关系

4、布儒斯特定律

5、菲涅耳公式：光在界面上的振幅/功率反射、透射系数（不要求记忆，要会用）（s 波、p 波）

三、光波导

1、平面介质波导的结构，各层介质的折射率关系；对称波导、非对称波导；

2、各层中的场分布：波导层中横向为驻波场，纵向为行波场；衬底和覆盖层中横向为振幅成指数规律衰减的消逝场，纵向为行波场；消逝系数、穿透深度

3、全反射时界面的相移公式；（最好记一下，当求解截止波长或者截止厚度的时候，需要把全反射临界角代入，并化简式子）

4、横向传播常数、纵向传播常数；有效折射率（模折射率）

5、模式本征方程，m 为模序数；本征方程的图解（画图说明对称波导基模不会截止）

6、模式截止条件：02k n β=，c θθ=；截止波长、截止厚度（注意，需要代入临界条件：c θθ=）；模式数量；单模传输条件；（注意对称波导和非对称波导的区别）

7、TE 模、TM 模的含义；

8、光纤的结构参数：（半径a ）直径2a 、数值孔径、相对折射率、弱导条件、归一化频率、单模条件；

9、偏射光线的纵向传播常量01cos k n β?=，其中?为轴线角，即光线和光纤轴的夹角；偏射光线可分为三类：非导引光线、导引光线（即导模）和泄露光线

10、光纤的损耗公式dB/km

四、光调制技术

1、光调制概念；改变哪些参数可以使光携带信息？按调制部位分类：内调制、外调制；按物理效应分类：电光、声光、磁光

2、波矢面、折射率椭球、折射率面；

3、正、负单轴晶体的定义；光轴

4、利用折射率椭球求偏振方向、以及对应的折射率；

5、给出电光系数矩阵，会写出加电场之后的新的折射率椭球方程（原主轴坐标系中）；会判断新椭球和旧椭球相比，主轴是否发生了倾斜；

6、KDP晶体z向加电场后的主轴折射率大小，以及感应主轴的方位；

7、横向电光效应、纵向电光效应；对KDP晶体来说，两种效应各有什么优缺点；（纵向电光效应结构简单、工作稳定，不受自然双折射影响，但半波电压较高，且需要制作透明电极；横向电光调制通过选择晶体长度和厚度可以大大降低半波电压，缺点是存在自然双折射的相位延迟，受温度影响较大，需要采取组合调制方式来消除，导致结构复杂化）

8、电光相位延迟公式，半波电压的公式，电光系数的测量方案设计

9、KDP纵向调制器的调制特性曲线；知道应该工作在什么区域；如何实现？两种方法。（加直流偏压、加1/4波片（能够说明波片快慢轴的取向））

10、横向调制时，晶体的三个棱分别为x'、y'和z；（45°切割）

11、电光偏转，设计

电光开关，加压式、退压式。解释工作原理

12、弹光效应/声光效应的概念（了解）

13、两种声光衍射类型、判据（声光相互作用特征长度）、工作条件的区别（声光作用长度、声波频率高低、入射角度（具体说明每一项有什么区别））

14、布拉格衍射条件、布拉格方程、布拉格角

15、声光调制时，改变超声波强度，衍射光强也随着改变；

16、声光偏转，改变声波的频率，可以控制光的衍射方向

17、自然旋光效应概念（1、偏振光入射；2、沿光轴入射不受双折射影响）、法拉第旋光效应；二者之间的区别

18、磁光隔离器的原理图、工作原理

五、光电探测

1、三种物理原理：光电效应（重点）、光热效应、波相互作用

2、光电效应会受到光波长限制；光热效应不受光波长限制

3、光电效应分为外光电效应、内光电效应；内光电效应分为光电导效应、光伏效应（会阐述各种效应的概念）

4、哪种效应做成的探测器响应速度快？为什么？（光电效应比光热效应快；光伏效应比光电导快）

5、光电导效应中，为提高光电流即需要提高内部增益G，为提高G，需要选用载流子平均寿命长、迁移率大的材料，同时应减小电极间距。

6、光伏效应中，pn结的原来的内建电场方向（n→p）、光生电场方向（p→n）、光生电流方向（n→p）；只有本征吸收所激发的少数载流子能引起光伏效应。

7、光探测器的性能参数：量子效率（概念及公式）、电压响应度、电流灵敏度、光谱响应、噪声等效功率（NEP）、探测度、暗电流、频率响应、响应时间

8、典型探测器：（了解）