光电子技术基础第二版朱京平著科学出版社课后答案docx.docx

1、光电子技术基础第二版朱京平著科学出版社课后答案docx第一章 绪论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。光源器件分为相干光源和非相干光源。相干光源主耍包括激光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、务种传感器等。 光存储器件分为光盘（包括CD、VCD、DVD、LD等）、光驱、

2、光盘塔等。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和互作用及能星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，出现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得到 了迅速发展；也出现了保偏光纤、光纤传感器，光纤放大器和光

3、纤激光器。20世纪90年代，掺钾光纤放大器（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，光盘己成为计算 机存储数据的重要手段。21世纪，我们正步入信息化社会，信息与信息交换星的爆炸性增长对信息的采集、传输、 处理、存储与显示都提出了严峻的挑战，国家经济与社会的发展，国防实力的增强等都更加 依赖于信息的广度、深度和速度。4.举出几个你所知道的光电子技术应用实例。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。5.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

4、技术的主体？等离子体显示（PDP）,液晶显示（LCD）,场致发射显示（EL）。第二章光学基础知识与光场传播规律1填空题（1） 光的基本屈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。（2） 两束光相干的条件是频率相同、振幅方向相同、相位差恒定,最典型的干涉装置有楼氐双缝于涉、迈克耳孙干涉仪。两束光相长干涉的条件是5 =曲（加=0,1,2,为光程差:两列同频平面简谐波振幅分别为绻、绻，位相差为0,则其干涉光强为血2 +血2 + 2编血COS 0,两列波干涉相长的条件为0 = 2龙加加=0,1,2, ）波长人的光经过孔径D的小

5、孔住焦距t处的衍射爱里斑半径为1.222在玻璃& = 2.25,儿=1）上涂一种透明的介质膜以消除红外线（2 = 0.75“炖）的反射。求该介质膜应有的介电常量及厚度。如紫外线（A = 0.42“勿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？（1） = 正入射时，当n = nG时，膜系起到全增透作用n =庞矗=0717 = 1.225 ,正入射下相应的薄膜厚度最薄为h = = 0.153“加An 4x1.225正入射时，反射率为= 3.57%“ 、 o Innh 加、 . - Innh僦 + cos- + （- + ” siir 3有两个具有共觇复振幅的单色波，具有相同的频

6、率，其复值分别为0/）及Ifg 比较它 们的强度、波前和波前法线。以平面波= + 与球面波/3由 /a sin &】= sin 仏 得 sin 8、= & = ai csin6 6衰减系数厂=一”x (-0.6) = 2兀x0.6 = 1.3xlO7A6输出波长2 =632.8处的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和ThF,形成的，这两种材料的折射率系数分别为15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 = 1.5由题意：p匠=0.995 ,即0.0025 町产心1.9975故至少涂覆7个双层。口 532.7 2尸=12.3 P7.有m

7、个相距为o,因而O(u)0,所以Gu) 可以表示光在激活介质肖屮的放大特性。3 计算与推导(1)入=0.5 um时，什么温度下自发辐射率与受激辐射率相等？ T=300K时，什么波长下自发辐射率相等？自发辐射率为A21.受激辐射率为W21o W2l = Bq p(l)21) o由爱因斯坦关系式可知：奢呼由普朗克公式可知：p(sj二警址一y_ 。呵(兽)一1由题意 A21=W?1,故 exp(y-) -1 = 1,加;I 1112 _ h(? 1112 _ 6.63x10x(3xl03)3xO.6931 幻1 = = ； = p ： = 7ly xlu 2Lk 尿 1.38xl0-3 x (0.5

8、 xlO-6)3当 T=300K 时,才=S = 66竺0A竺。巴6空=2如x计 kT1.38x1023x300A = 1.442x104J/(2)He-Ne激光器的反射镜间距为0.2m求最幕近632.8nm跃迁谱线中心的纵模阶数、纵模频率间|緘 如果增益曲线宽度为1.5xlO9Hz,WlJ可能引起的纵模总数是多少?气体的折射率由叮三彳得InLInL 2xlx0.2 宀q= = 工=6.32 xlOA 632.8x10纵模频率间隔咕佥=黯=7旳畑实际振荡纵模总数q =红宝石激光器的工作物质有特性：N)-N=5皿5.300K处，=2xion/t,匚=3x10-3$, U = 4.326xio14

9、7, 11=1.78,求其在中心频率处的增益系数G(u) 一维电子振荡器在电磁场E(t)作用下的运动方程如式(3-2),推导简谐电场与简谐振子条件下，复极化率免(3)的表达式。电子运动方程为务皿号皿在简谐电场和简谐振子条件下，则瞬时电 场E(f)与位置偏移x(f)为班/)=丫()才E(f) = E)尹g(e)、x()表示对应于频率ft)的振幅值，将龙、代入运动方程，并求解得才 9)=-em (尿一 C0)+ J3F在平面光波场作用下，原子在光场作用下产生感应极化，形成电偶极振子 p = -ex = Re(/0 龙()tn + jcor设单位体积中原子数为N,则介质极化强度A) = m,E(S)

10、(尿 - co2) + jcor=z(tt)r0(co)又 久(3)&(3)= /(3)-丿*(3)0$N& 亦)= m4.简述题简述激光的特点。激光的特点主要表现在以下四个方面：激光具有激光极好的方向性激光的单色性非 常好激光的相干性好激光具有极高的亮度和单色亮度。信息光电子技术屮所用的光源， 着巫单色性、高速脉冲性、方向性、可调谐性和高能量密度等。激光正是满足这些条件的最 好的光源。分析单色辐射场与连续辐射场与粒子体系相互作月情况。I单色辐射场与粒子体系的相互作用如图3-8所示，粒子线型函数为g(u),中心频率为u。，谱线宽度为U,辐射场几的中心频率为u,带宽为J。单色辐射场与粒子体系相互作用过程，耍求粒子体系的展宽耍远大于辐射场宽度，即U与I；间满足公式U U , J很小，于是-KOd内不为零。且在=ASi J g(u)P(u)u中被积函数只有在q)附近一个很窄的范