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1、詞匯RayOptics射線光學Refraction折射Reflection反射IndexofRefraction折射率Opticalspectrum光譜Dispersion色散lens透鏡TotalInternalReflection全內(nèi)反射Prisms棱鏡rightisoscelestriangles正等腰三角形Sphericalrefractingsurface球面折射面signconvention符號法貝Uparaxialapproximation近軸近似aberration像差chromaticaberration色差collimated平行的;使平行criticalangle臨界角d
2、efect缺點,缺陷incident入射的inclination傾斜角;偏向magnitude數(shù)量級virtualimage虛像Diffraction衍射Interference干涉aperture孔徑complexexponentialfunction復(fù)指數(shù)函數(shù)complexconjugate復(fù)共軛monochromatic單色的opticalpathdifference光程差polarization偏振resonator諧振器resolution分辨率Holography全息術(shù)wavelength波長microscope顯微鏡beamsplitter分束器Rainbowholography
3、彩虹全息術(shù)Volumeholograms體全息圖Computer-generatedholography計算機全息術(shù)SpatialFiltering空間濾波gratings光柵harmonicsinterferogram諧波干涉圖pupilfunction光瞳函數(shù)ModeLocking波模鎖定;振蕩型同步Laserrangefinder激光測距儀Photodetector光電檢測器principalmaxima主極大值Transversemodes橫向模式navigation導(dǎo)航photomultiplier光電倍增管Photon光子OpticalFiberCommunication光纖通信f
4、iber纖維OpticalLoss光學損失Group集體velocity速度nonlinearity非線性anomalous-dispersion反常色散StimulatedRamanScattering受激拉曼散射Self-PhaseModulation相位調(diào)制效應(yīng)Cross-PhaseModulation交叉相位調(diào)制bandwidth帶寬opticalswitches光開關(guān)Photodetectors光電探測器crystal晶體Birefringence雙折射electron電子Mechanicalandthermalstrength機械和熱強度surface表面Bandgap能帶carr
5、ierconcentration載體濃度discharge放電photovoltaic光伏OpticalThinFilmTechnology光學薄膜技術(shù)Photolithography光刻,biophotonics生物光子學,3DDisplayTechnology3d顯示技術(shù),InfraredDetectionTechnology紅外探測技術(shù)exposure曝光irradiation輻照nanoparticle納米顆粒句子Wetreatlightbeamsasraysthatpropagatealongstraightlines,exceptatinterfacesbetweendissimi
6、larmaterials,wheretheraysmaybebentorrefracted.Thisapproach,whichhadbeenassumedtobecompletelyaccuratebeforethediscoveryofthewavenatureoflight,leadstoagreatmanyusefulresultsregardinglensopticsandopticalinstruments.我們將光束處理為沿著直線傳播的光線,除了在不同材料之間的界面處,其中光線可以被彎曲或折射。這種方法被認為在發(fā)現(xiàn)光的波特性之前是完全準確的,導(dǎo)致產(chǎn)生許多關(guān)于透鏡光學和光學儀器的有
7、用結(jié)果。Whenalightraystrikesasmoothinterfacebetweentwotransparentmediaatanangle,itisrefracted.當光線以一個角度撞擊在兩個透明介質(zhì)之間的平滑界面時,其為折射。Therefractiveindexofagivenmaterialisnotindependentofwavelength,butgenerallyincreasesslightlywithdecreasingwavelength.給定材料的折射率并非與波長無關(guān),但通常隨著波長減小而略微增加。Awordofwarningwithregardtothesi
8、gnsinalgebraicexpression:Becauseofthesignconventionadoptedhere,derivationsbasedsolelyongeometrywillnotnecessarilyresultinthecorrectsignforagiventerm.Therearetwowaystocorrectthisdefect.Thefirst,tocarryaminussignbeforethesymbolofeachnegativequantity,istoocumbersomeandconfusingforgeneraluse.Thus,weadop
9、tthesecond,whichistogothroughthefinalformulaandchangethesignofeachnegativequantity.Thisprocedurehasalreadybeenadoptedinconnectionwiththe“l(fā)en”equationandisnecessary,asnoted,tomaketheformulaalgebraicallycorrect.Itisimportant,though,nottochangethesignsuntilthefinalstep,lestsomesignsbealteredtwice.關(guān)于代數(shù)表
10、達式中的符號的警告詞:由于這里采用的符號法則,僅基于幾何的導(dǎo)出不一定導(dǎo)致給定術(shù)語的正確符號。有兩種方法來糾正此缺陷。第一,在每個負數(shù)量的符號之前攜帶減號,對于一般使用來說太麻煩和混亂。因此,我們采用第二個,即通過最后的公式,并改變每個負數(shù)量的符號。這個程序已經(jīng)結(jié)合“l(fā)en”方程被采用,并且如上所述是必要的,以使公式在代數(shù)上是正確的。然而,重要的是,不要改變跡象,直到最后一步,以免一些跡象改變兩次。Whenconditionsaresuchthatthelightisincoherent,itisnotpossibletodetectinterferenceeffects.Adiscussion
11、ofwaveopticsisincompletewithoutconsideringtheconditionsthatmustexistforaninterferenceexperimenttobeperformedsuccessfully.當條件使得光不相干時,不可能檢測干涉效應(yīng)。波光學的討論是不完整的,沒有考慮必須存在的條件,以便干擾實驗成功地執(zhí)行。Lightisatransverse,electromagneticwavecharacterizedbytime-varyingelectricandmagneticfields.Thefieldspropagatehandinhand;it
12、isusuallysufficienttoconsidereitheroneandignoretheother.Itisconventionaltoretaintheelectricfield,largelybecauseitsinteractionwithmatterisinmostcasesfarstrongerthanthatofthemagneticfield.光是以時變的電場和磁場為特征的橫向電磁波。在領(lǐng)域里攜手共進;通常足以考慮一個而忽略另一個。通常保持電場,主要是因為其與物質(zhì)的相互作用在大多數(shù)情況下遠遠強于磁場的相互作用。Atransversewave,likethewaveon
13、apluckedstring,vibratesatrightanglestothedirectionofpropagation.Suchawavemustbedescribedwithvectornotation,becauseitsvibrationhasaspecificdirectionassociatedwithit.Forexample,thewavemayvibratehorizontally,vertically,orinanyotherdirection;oritmayvibrateinacomplicatedcombinationofhorizontalandvertical
14、oscillations.Sucheffectsarecalledpolarizationeffects.Awavethatvibratesinasingleplane(horizontal,forexample)issaidtobeplanepolarized.橫波,類似于拾取弦上的波,以與傳播方向成直角振動。這樣的波必須用矢量符號來描述,因為它的振動具有與其相關(guān)聯(lián)的特定方向。例如,波可以水平地,垂直地或在任何其它方向上振動;或者其可以以水平和垂直振蕩的復(fù)雜組合振動。這種效應(yīng)稱為偏振效應(yīng)。在單個平面(例如水平)中振動的波被稱為平面偏振。Spectralfiltersaredevicesuse
15、dtomodifythe(spectral)transmittanceofanopticalsystem.Theymaybemadeofahomogeneousmaterialwithappropriatespectralabsorptioncharacteristics,oruseotheropticalphenomenon,suchasmultiple-beaminterferenceoropticalanisotropy,toeffectthemodification.光譜濾光器是用于修改光學系統(tǒng)的(光譜)透射率的裝置。它們可以由具有適當光譜吸收特性的均勻材料制成,或者使用其它光學現(xiàn)象,
16、例如多光束干涉或光學各向異性,以實現(xiàn)修改。Thefifthgenerationoflightwavesystemsemployserbium-dopedfiberamplifiersforamplifyingthetransmittedopticalsignalperiodicallytocompensateforfiberloss.第五代光波系統(tǒng)采用摻鉺光纖放大器來周期性地放大傳輸?shù)墓庑盘枺匝a償光纖損耗。Asopticalmedia,crystalsaremuchlesspopularthanglassesfortheobviousreasonthattheyarefarmorediffi
17、culttomanufactureinlargesize.Theiruseisinvariablymotivatedbytheneedforcharacteristicsnotreadilyobtainableinglass.Amongthesecharacteristicsarethefollowing:(1)Spectraltransmittancecharacteristicsextendingbeyondthoseobtainablewiththeusualglasses;(2)Specialshapeofthedispersioncurve;(3)Birefringence,elec
18、tro-,andmagnetoopticalcharacteristics;(4)Mechanicalandthermalstrength.作為光學介質(zhì),由于明顯的原因,晶體比玻璃更不受歡迎,因為它們在大尺寸下難以制造。它們的使用總是由對玻璃中不容易獲得的特性的需要所驅(qū)動。這些特性如下:(1)超過用通常的玻璃獲得的光譜透射率特性;(2)分散曲線的特殊形狀;(3)雙折射,電光和磁光特性;(4)機械和熱強度。Forthesepotentialadvantagestoberealized,waysmustbefoundtoproducehighlycompactcomponents:(1)Optic
19、alwaveguideswhosecross-sectionaldimensionsareindeedoftheorderofmagnitudeofanopticalwavelength.(2)Lightsourcesanddetectorsofsimilardimensions.(3)Lightmodulationandsteeringdevicesofasizeconsistentwith(1)and(2).為實現(xiàn)這些潛在優(yōu)勢,必須找到方法來產(chǎn)生高度緊湊的組件:(1)光波導(dǎo)的橫截面尺寸數(shù)量級的確實是一個光學波長。(2)光源和探測器類似的維度。(3)光調(diào)制和操舵裝置的大小與和(2)一致。Ho
20、wever,toobtainhighefficiencies,alowworkfunctiondoesnotsuffice;thecathodemustbesuchthatusefulphotoexitationcantakeplacealsowithinthematerialuptothedepthofseveraltensofnanometers.然而,為了獲得高效率,低功函數(shù)不足陰極必須使得有用的光激發(fā)也可以在材料內(nèi)發(fā)生達到幾十納米的深度。Photoconductivedetectorsfallintotwomajorcategories:(1)Homogeneousdetectorsw
21、hereacarrier,freedanywhereinsidethematerialisdrawnoutbyanexternallyappliedfield.(2)Junctiondetectors,wherethecarriersaregeneratedintheneighborhoodofap-njunctiontobeseparatedbyaninternallygeneratedfield.光電導(dǎo)檢測器分為兩個主要類別:(1)均勻檢測器,其中在材料內(nèi)任何地方釋放的載體由外部施加的場引出。(2)結(jié)檢測器,其中載流子在p-n結(jié)附近產(chǎn)生以由內(nèi)部產(chǎn)生的場分離。Thethermaldetect
22、orsrespondduetoachangeintemperaturewhichisafunctionoftheabsorbedenergyandindependentofitswavelength;theirspectralresponseisdeterminedsolelybytheirspectralabsorptivityandisthereforegenerallymuchmoreuniformthanthatobtainedwithasimplephotondetector.熱檢測器由于溫度變化而響應(yīng),該溫度變化是吸收能量的函數(shù)并且與其波長無關(guān);它們的光譜響應(yīng)僅由它們的光譜吸收率確
23、定,因此通常比用簡單的光子檢測器獲得的光譜響應(yīng)更均勻。Opticalthinfilmsarewidelyusedtodayinmanydiverseapplicationstocontrolthewaylightisreflected,transmitted,orabsorbedasafunctionofwavelength.Theycanbegroupedintotwomajorcategoriesbasedontheapplication.Inthefirst,thelighttravelsparalleltotheplaneofthesubstratewiththefilmsacting
24、aswaveguidesintheemergingfieldofintegratedoptics.Herelightsignalscouldreplaceelectricalsignalsinapplicationssuchascommunicationsandcomputers.Inthesecondapplication,thelighttravelsperpendiculartothefilmplaneforuseasantireflectioncoatings,edgefilters,highefficiencymirrors,beamsplitters,etc.光學薄膜目前在許多不同
25、的應(yīng)用中廣泛使用,以控制光作為波長的函數(shù)被反射,透射或吸收的方式。根據(jù)應(yīng)用,它們可以分為兩大類。在第一種情況下,光平行于襯底的平面?zhèn)鞑ィ渲心び米骷晒鈱W器件的出射場中的波導(dǎo)。這里,光信號可以替代諸如通信和計算機的應(yīng)用中的電信號。在第二應(yīng)用中,光垂直于膜平面行進,用作抗反射涂層,邊緣濾光器,高效率反射鏡,分束器等。Theterm“thin”isusedtoindicatealayerwhosethicknessto(ptheerpendicularsubstrate)isthesameorderofmagnitudeasthewavelengthofinterest,andtheextent(paralleltothesubstrate)isaverylargenumberofwavelengths.Typicallayersmightrangeinthickness
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