发布时间 : 星期二 文章光电子器件与技术 复习题更新完毕开始阅读
一、简述下列词条的物理含义：
1 自发辐射、受激辐射、受激吸收（并用图示说明）
自发辐射： 处于高能级E2的原子是不稳定的，即使在没有任何外界作用的情况下，也有
可能自发地跃迁到低能级E1的，并且发射一个频率为?，能量为h??E2?E1的光子，这种过程称为自发辐射过程，如图1-6(a)，所示。
受激辐射： 处于高能级E2的原子，在频率为?，能量为h??E2?E1有算来光子的激励
下，受激跃迁到低能级E1，并发射一个能量为h?、且与外来激励光子处于同一光子态的光子，这两个光子又可以去诱发其他发光原子，产生更多状态相同的光子。这样，在一个入射光子作用下，就可以产生大量运动状态相同的光子，这种过程称为受激辐射过程，如图1-6(b)所示。
受激吸收： 受激吸收是受激辐射的反过程。处于低能级E1的原子，在频率为?、能量为
h??E2?E1有外来光子的激励下，吸收一个能量为h?的光子并受激跃迁到
高能级E2，这种过程称为受激吸收过程，如图1-6(c)所示。
2 电光强度调制
电光强度调制就是根据光波在电光晶体中传播特性实现光束调制的。从电光相位延迟的讨论中看到，外加电压的改变，会引起两个偏振方向的相位差的改变，从而使电矢量在空间的振动方向也会随之变化，这种特性可以被利用来控制光波的某些参数，实现电光调制。利用电光效应可实现强度调制和相位调制。
如前所述，当电场加在晶体上时，其折射率变化可产生线性电光效应或克尔效应。加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿晶体主轴z轴(光轴方向)，使电场方向与光束传播
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方向平行，产生纵向电光效应；二是电场沿晶体的任一主轴x、y或z轴，使电场方向与光束传播方向垂直，产生横向电光效应。利用纵向电光效应和横向电光效应可实现电光强度调制。 3 光波导
光波导可以引导光束的传播，使光束的能量在横截面方向上受到限制，并使损耗达到最小。 光波导的种类很多，但通常分为3种：
(1)平板波导：由三层平板形介质构成，中间一层的折射率最大，上、下层的较小。这种波导只能在横截面的一个方向上限制光波。
(2)矩形波导：它可以在横截面内的两个方向上限制光波。
(3)圆柱形波导：方根是光导纤维(光纤)，包括纤芯和包层。把很多根光纤装在一直，构成光缆。 4 电光效应
电光调制的基础是电光效应。即某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传播特性就将受到影响面改变，这种现象称为电光效应。 5 光电效应
金属或半导体受光照时，若入射光子能量h?足够大，它就和物质当中的电子相互作用，使电子从材料表面逸出，这种现象称为光电发射效应，也叫光电效应。 6 电光开关
电光开关是一种利用脉冲电信号控制光路接通断开的元件，其开关频率可达
12109~10Hz。速度是任何机械式快门所无法比拟的。
7 声光Q开关
声光Q开关，就是利用介质中的超声场对光的衍射效应，控制光束在激光谐振腔中的方向，使光束偏离出腔外，造成腔内损耗增大，Q值降低，激光振荡不能形成，起到“Q开关”的作用 8 声光频谱分析器
通过声光布喇格衍射可实现对视频电信号的频谱分析，这是布喇格声光偏转器的一种变相应用，其原理如图3-40所示
9 光纤色散
光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时，由于不同频率成分或不同模式的群速度不同而引起的光脉冲展宽现象。是光纤传输特性的主要特性之一。 10光纤损耗
光波在光纤中传播时，由于光纤材料对光波的吸收和散射、光纤结构的缺陷和弯曲及光纤
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间的耦合不完善等原因，导致光功率随传输熟路按指数衰减，这种现象称为光纤的传输损耗，简称损耗。 11数值孔径
(光纤的)数值孔径定义为光纤可能接受外来入射光的最大受光角(?0,max)的正弦与入射区折射率的乘积。NA?n*sin?。[光学系统的数值孔径（NA）是一个无量纲的数，用以衡量该系统能够收集的光的角度范围。在光学的不同领域，数值孔径的精确定义略有不同。在光学显微镜领域，数值孔径描述了物镜收光锥角的大小，而后者决定了显微镜收光能力和空间分辨率；在光纤领域，数值孔径则描述了光进出光纤时的锥角大小。]
12法拉第效应
当一束平面偏振光穿过一置于磁场中介质时，光束偏振面将发生旋转，且旋转的角度成正比于与光束传播方向平行的磁场分量。这种现象称为“法拉弟效应” 法拉弟效应中光矢量偏振而的旋转角度?表达式为：??VBL。 13包层模、衬底模、导模（并用图示说明）
(1)当?1??c12??c13时，从衬底一侧入射的光线折射入薄膜层后，又通过上界面折射到包层中穿过包层逸出波导；或者从包层一侧入射的光线折射入薄膜层后，又通过下界面折射到衬底中，穿过衬底逸出波导，如图2-7(a)所示。光波基本上没有受到什么限制，与其对应的电磁波称为“包层膜”。 (2)当?c13??1??c12时，自衬底入射的光波下界面上被折射入薄膜内，而在上界面上全反射，然后又在下界面上折射回衬底，并最终穿出衬底逸出波导，如图2-7(b)所示。光波示受到什么限制，与其对应的电磁波称为“衬底模
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(3)当” ?c13??c12??1时，射入薄膜层的光波在膜层的上、下界面上都发生全反射，并沿锯齿形路径在膜层内传播，如图2-7(c)所示。光波能量基本上限制在薄膜内沿z方向传播，与其对应的电磁波称为“导模” 二、简答题 1、激光特性 1.方向性。 2.单色性。
?时间 3.相干性? [时间相干性是指同一光源在不大于t的两个不同时刻发生的光在空间
空间?某处交会能产生干涉的性质；空间相干性是指同一时刻，处于某给定光
波的同一波阵面上不同两点之间波场的相干性。]
4.亮度。(极高的亮度与单色亮度) 2、激光器种类
??红宝石激光器???固体激光器?钕激光器?钛宝石激光器?????He-Ne激光器? ???气体激光器?氩离子激光器?二氧化碳激光器????液体激光器???半导体激光器3、产生激光的条件
?粒子数反转分布?起振条件--阈值条件 充分条件? 必要条件?减少振荡模式数稳定振荡条件--增益饱和效应??4、激光与普通光的区别
[激光的特性]
5、光辐射探测的物理机理
当光入射到某些半导体上时，光子(或者说电磁波)与物质中的微粒产生相互作用，引起物质的光电效应和光热效应。在这种效应里实现了能量的转换，把光辐射的能量变成了其它形式的能量，光辐射所带有的信息也变成了其他能量形式(电、热等)的信息。通过对这些信息进行检测，也就实现了对光辐射的探测。 6、电光晶体的半波电压
由于电光效应造成的双折射引起了光波穿过晶体后产生了一个相位
差:???2??3n0?63V,称为电光相位延迟。式中的V是沿z轴加的电压，当电光晶体和传
播的光波长确定后，相位差变化只取决于外加电压，即只要改变电压，就能使相位成比
例地变化。当光波的两个垂直分量的光程差为半个波长时所需要加的电压 称为“半波电压”
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