光電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用習(xí)題答案ppt課件(98頁(yè)P(yáng)PT)

1、 光電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用 習(xí) 題 答 案物理與微電子科學(xué)學(xué)院School of Physics and MicroelectronicsScience1第1頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 光調(diào)制技術(shù)光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制（八、九、十講） 第七章 光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講） 第九章 光盤(pán)與光存儲(chǔ)技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章 光通信無(wú)源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章 緒論（一講） 1第二章 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律（二講） 2第三章 激光原理與技術(shù)（三、四、五講） 3第四章 光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講） 4第一講 講授內(nèi)容 第十章 表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

2、5第六章 光電探測(cè)技術(shù)（十一、十二講） 678910 第十一章 連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講） 11 2第2頁(yè)，共98頁(yè)。光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？ 談?wù)勀銓?duì)光電子技術(shù)的理解。 談?wù)劰怆娮蛹夹g(shù)各個(gè)發(fā)展時(shí)期的情況。 舉出幾個(gè)你所知道的光電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。 據(jù)你了解，繼陰極射線管顯示(CRT)之后，哪幾類光電顯示器件代表的技術(shù)有可能發(fā)展成為未來(lái)顯示技術(shù)的主體？ 第一章 習(xí)題(1) 3第3頁(yè)，共98頁(yè)。光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？ 第一章 習(xí)題答案(1) 4第4頁(yè)，共98頁(yè)。談?wù)勀銓?duì)光電子技術(shù)的理解。 第一章 習(xí)題答案(2) 5第5頁(yè)

3、，共98頁(yè)。第五章 光調(diào)制技術(shù)光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制（八、九、十講） 第七章 光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講） 第九章 光盤(pán)與光存儲(chǔ)技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章 光通信無(wú)源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章 緒論（一講） 1第二章 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律（二講） 2第三章 激光原理與技術(shù)（三、四、五講） 3第四章 光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講） 4第二講 講授內(nèi)容 第十章 表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講） 5第六章 光電探測(cè)技術(shù)（十一、十二講） 678910 第十一章 連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講） 11 6第6頁(yè)，共98頁(yè)。第二章 習(xí)題(

4、1) 填空題：光的基本屬性是 ，光粒子性的典型現(xiàn)象有 、 以及 、 等。光波動(dòng)性的典型體現(xiàn)有 、 、 等。 兩束光相干的條件是 、 、 ，最典型的干涉裝置有 、 。兩束光相長(zhǎng)干涉的條件是 。 兩列平面簡(jiǎn)諧波振幅分別為 E01、 E02，位相差為 ，則其相干涉光強(qiáng)為 ，兩列波干涉相長(zhǎng)的條件為 。 波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)孔徑D的小孔在焦距f處的衍射愛(ài)里斑半徑為 。 在玻璃（r=2.25, r=1）上涂一種透明的介質(zhì)膜以消除紅外線（0.75m）的反射。求該介質(zhì)膜應(yīng)有的介電常數(shù)及厚度。 如紫外線(0.42m)垂直照射至涂有該介質(zhì)膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？ 有兩個(gè)具有共軛復(fù)幅值的單色波，具有相同的

5、頻率，其幅值分別為U(r)及U*(r) 。比較它們的強(qiáng)度、波前和波前法線。以平面波U(r)=Aexp-jk(x+y)/ 與球面波U(r)=(A/r)exp-jkr為例。 7第7頁(yè)，共98頁(yè)。光束垂直投射在無(wú)限大不透明屏的環(huán)狀小孔（半徑為a和b，ab）上，發(fā)生夫瑯和費(fèi)衍射，求光強(qiáng)度dI的角分布。 一束波長(zhǎng)為0.5m的光波以45角從空氣入射到電極化率為2j0.6的介質(zhì)面上，求 此光波在介質(zhì)中的方向（折射角）。光波在介質(zhì)中的衰減系數(shù)。 輸出波長(zhǎng)為632.8nm的He-Ne激光器中的反射鏡是在玻璃上交替涂覆ZnS和ThF2形成的，這兩種材料的折射率系數(shù)分別為1.5和2.5。問(wèn)至少涂覆多少個(gè)雙層才能使鏡

6、面反射系數(shù)大于99.5？ 有m個(gè)相距為d的平行反射平面。一束光以傾角投射至反射面。設(shè)每一反射平面僅反射一小部分光，大部分光僅透射過(guò)去；又設(shè)各層的反射波幅值相等。證明當(dāng)sin=/2d時(shí)，合成的反射波強(qiáng)度達(dá)到最大值，這一角度稱為Bragg角。從麥克斯韋通式(2-28)出發(fā)，推導(dǎo)波動(dòng)方程(2-44)。 第二章 習(xí)題(2) 8第8頁(yè)，共98頁(yè)。第二章 習(xí)題答案(1) 填空題： 9第9頁(yè)，共98頁(yè)。第二章 習(xí)題答案(2) 10第10頁(yè)，共98頁(yè)。第二章 習(xí)題答案(3) 輸出波長(zhǎng)為632.8nm的He-Ne激光器中的反射鏡是在玻璃上交替涂覆ZnS和ThF2形成的，這兩種材料的折射率系數(shù)分別為1.5和2.5

7、。問(wèn)至少涂覆多少個(gè)雙層才能使鏡面反射系數(shù)大于99.5？ 11第11頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 光調(diào)制技術(shù)光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制（八、九、十講） 第七章 光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講） 第九章 光盤(pán)與光存儲(chǔ)技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章 光通信無(wú)源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章 緒論（一講） 1第二章 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律（二講） 2第三章 激光原理與技術(shù)（三、四、五講） 3第四章 光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講） 4第三、四、五講 講授內(nèi)容 第十章 表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講） 5第六章 光電探測(cè)技術(shù)（十一、十二講） 678910 第十一章 連續(xù)可調(diào)太赫茲超

8、常材料寬帶低損超吸收器（二十四講） 11 12第12頁(yè)，共98頁(yè)。填空最早的電光源是 ，最早的激光器是 年由 國(guó)的 制作的 。光在各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，復(fù)極化率的實(shí)部表示 與頻率的關(guān)系，虛部表示 與頻率的關(guān)系。激光器的基本結(jié)構(gòu)包括 、 、 。激光產(chǎn)生的充分條件是 、 ，必要條件包括 、 。今有一個(gè)球面激光腔r1=1.5m，r2=-1m，L=80cm，它屬于 腔。 試簡(jiǎn)單說(shuō)明以下光電子學(xué)術(shù)語(yǔ)的科學(xué)含義： 受激輻射 譜線的多普勒加寬 譜線的自然加寬 光放大第三章 習(xí)題(1) 13第13頁(yè)，共98頁(yè)。計(jì)算與推導(dǎo) =0.5m時(shí)，什么溫度下自發(fā)輻射率與受激輻射率相等？T=300K時(shí)，什么波長(zhǎng)下自發(fā)輻射率

9、與受激輻射率相等？ He-Ne激光器的反射鏡間距為0.2m，求最靠近632.8nm躍遷譜線中心的縱模階數(shù)、縱模頻率間隔。如果增益曲線寬度為1.5109Hz，則可能引起的縱?？倲?shù)是多少？紅寶石激光器的工作物質(zhì)有特性：N2-N1=5107/cm3、300K處，1/g(0)=21011Hz，s=310-3s，=4.3261014Hz，n=1.78，求其在中心頻率處的增益系數(shù)G()。一維電子振蕩器在電場(chǎng)E(t)作用下的運(yùn)動(dòng)方程如式（3-2），推導(dǎo)簡(jiǎn)諧電場(chǎng)與簡(jiǎn)諧振子條件下，復(fù)極化率 的表達(dá)式。 第三章 習(xí)題(2) 14第14頁(yè)，共98頁(yè)。第三章 習(xí)題(3) 簡(jiǎn)述題 簡(jiǎn)述激光的特點(diǎn)。 分析單色輻射場(chǎng)與連續(xù)

10、輻射場(chǎng)與粒子體系相互作用情況。 試推導(dǎo)愛(ài)因斯坦關(guān)系式。 為什么二能級(jí)系統(tǒng)不能產(chǎn)生激光？ 以一個(gè)三能級(jí)原子系統(tǒng)為例，說(shuō)明激光器的基本組成和產(chǎn)生激光的基本原理。 分析四能級(jí)與三能級(jí)激光器相比所具有的優(yōu)點(diǎn)。 分析激光產(chǎn)生的條件。 簡(jiǎn)述光譜線展寬的分類，每類的特點(diǎn)與光譜線線型函數(shù)的類型。 簡(jiǎn)述光與物質(zhì)的非共振與共振相互作用過(guò)程對(duì)介電常數(shù)的影響。 激光器按激光工作介質(zhì)來(lái)劃分可分為幾類？各舉出一個(gè)典型激光器，并給出其典型波長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。 15第15頁(yè)，共98頁(yè)。第三章 習(xí)題(4) 簡(jiǎn)述題 分析同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器與發(fā)光二極管的區(qū)別與聯(lián)系。 簡(jiǎn)述尖峰振蕩效應(yīng)過(guò)程。 激光調(diào)Q技術(shù)與鎖模技術(shù)的脈寬分別在

11、哪個(gè)量級(jí)？ 常見(jiàn)的調(diào)Q方法有哪幾種？分別簡(jiǎn)述之。 分別簡(jiǎn)述幾種常見(jiàn)的鎖模實(shí)現(xiàn)方法。 激光選模技術(shù)分哪幾大類？簡(jiǎn)述量子阱LD與其他類型LD相比有何特點(diǎn)。 16第16頁(yè)，共98頁(yè)。第三章 習(xí)題答案(1) 17第17頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(2) 18第18頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(3) 試簡(jiǎn)單說(shuō)明以下光電子學(xué)術(shù)語(yǔ)的科學(xué)含義： 19第19頁(yè)，共98頁(yè)。第三章 習(xí)題答案(4) 20第20頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(5) 21第21頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(6) 簡(jiǎn)述題 22第22頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(7) 簡(jiǎn)述題 （5）以一個(gè)三能級(jí)原子系統(tǒng)為例, 說(shuō)明激光器的基本組成和

12、產(chǎn)生激光的基本原理。 23第23頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(8) 簡(jiǎn)述題 （5）以一個(gè)三能級(jí)原子系統(tǒng)為例, 說(shuō)明激光器的基本組成和產(chǎn)生激光的基本原理。 24第24頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(9) 簡(jiǎn)述題 25第25頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(10) 簡(jiǎn)述題 （7）分析激光產(chǎn)生的條件。 26第26頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(11) 簡(jiǎn)述題 （7）分析激光產(chǎn)生的條件。 27第27頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(12) 簡(jiǎn)述題 28第28頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(13) 簡(jiǎn)述題 （8）簡(jiǎn)述光譜線展寬的分類，每類的特點(diǎn)與光譜線線型函數(shù)的類型。29第29頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考

13、題(14) 簡(jiǎn)述題 （8）簡(jiǎn)述光譜線展寬的分類，每類的特點(diǎn)與光譜線線型函數(shù)的類型。30第30頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(15) 簡(jiǎn)述題 31第31頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(16) 簡(jiǎn)述題 （10）激光器按激光工作介質(zhì)來(lái)劃分可分為幾類？各舉出一個(gè) 典型激光器，并給出其典型波長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。 32第32頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(17) 簡(jiǎn)述題 （10）激光器按激光工作介質(zhì)來(lái)劃分可分為幾類？各舉出一個(gè) 典型激光器，并給出其典型波長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。 33第33頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(18) 簡(jiǎn)述題 （10）激光器按激光工作介質(zhì)來(lái)劃分可分為幾類？各舉出一個(gè) 典型激光

14、器，并給出其典型波長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。 34第34頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(19) 簡(jiǎn)述題 35第35頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(20) 簡(jiǎn)述題 36第36頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(21) 簡(jiǎn)述題 （12）簡(jiǎn)述尖峰振蕩效應(yīng)過(guò)程。37第37頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(22) 簡(jiǎn)述題 38第38頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(23) 簡(jiǎn)述題 39第39頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(24) 簡(jiǎn)述題 （14）常見(jiàn)的調(diào)Q方法有哪幾種？分別簡(jiǎn)述之。 40第40頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(25) 簡(jiǎn)述題 41第41頁(yè)，共98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(26) 簡(jiǎn)述題 42第42頁(yè)，共

15、98頁(yè)。第三章復(fù)習(xí)思考題(27) 簡(jiǎn)述題 43第43頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 光調(diào)制技術(shù)光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制（八、九、十講） 第七章 光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講） 第九章 光盤(pán)與光存儲(chǔ)技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章 光通信無(wú)源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章 緒論（一講） 1第二章 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律（二講） 2第三章 激光原理與技術(shù)（三、四、五講） 3第四章 光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講） 4第六、七講 講授內(nèi)容 第十章 表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講） 5第六章 光電探測(cè)技術(shù)（十一、十二講） 678910 第十一章 連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸

16、收器（二十四講） 11 44第44頁(yè)，共98頁(yè)。某光纖傳輸?shù)牟ǘ螢?.80.9m。若每一路電話帶寬為4KHz，每套彩電節(jié)目帶寬10MHz，則該光纖理論上可傳送多少路電話或多少套彩電節(jié)目？ 什么是光波導(dǎo)? 平面介質(zhì)光波導(dǎo)中幾類模式各有何特點(diǎn)？ 幾何光學(xué)和物理光學(xué)在分析平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光傳輸時(shí)各自的出發(fā)點(diǎn)是什么？推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程。推導(dǎo)四層平板波導(dǎo)TE模場(chǎng)分布表達(dá)式及其本征方程。（設(shè)厚襯底層2上生長(zhǎng)波導(dǎo)層1，1上覆緩沖層3，這一結(jié)構(gòu)置于空氣層4中，且n1n2n3n4）。 第四章 習(xí)題(1) xyOn3n1n2stn445第45頁(yè)，共98頁(yè)。光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)

17、？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？ 設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率分別為n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波導(dǎo)層厚度d=4.6m。若總反射相移為3/2，則當(dāng)入射光波長(zhǎng)為1.31m時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸?shù)哪Ｊ娇倲?shù)是多少？ 要想傳輸單模，波導(dǎo)厚度應(yīng)如何設(shè)計(jì)？ 若要傳輸?shù)娜肷浼す?，重?fù)、的計(jì)算。 波長(zhǎng)1.3m的光射入單模階躍折射率光纖，其芯區(qū)與包層折射率分別為n1=1.52，n2=1.42，若將其置于空氣（折射率為1）中，則其數(shù)值孔徑、最大入射角及芯徑分別為多少？若將其置于水（折射率為1.33）中呢？第四章 習(xí)題(2) 46第46頁(yè)，共98頁(yè)。波長(zhǎng)1.55

18、m的光從空氣中射入纖芯直徑8m、纖芯折射率為n1=1.458的單模階躍折射率光纖中，求，若包層折射率為n2=1.448，求其數(shù)值孔徑與最大入射角。包層折射率應(yīng)在何范圍方能維持單模傳輸？包層折射率為n2=1.453時(shí)的模式有效折射率。 將50W光功率注入到500米長(zhǎng)的光纖中，若末端收到功率為38W，則每公里光纖的損耗為多少dB/km？若光纖長(zhǎng)5千米，則輸出光功率為多少？ 第四章 習(xí)題(3) 47第47頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題(4) 設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，0=0.85m，0=40nm，多模光纖n1=1.5，=0.01，材料色散dn1/d0=3105m-1，d2n1/d02=31

19、010m-2若探測(cè)器最小可探測(cè)功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。試簡(jiǎn)單分析光纖通信與其它通信方式相比的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)， 并分析玻璃光纖的色散與吸收損耗, 說(shuō)明光纖通信使用的波長(zhǎng)范圍和使用的光源。 分析光孤子的形成機(jī)理。 48第48頁(yè)，共98頁(yè)。第

20、四章 習(xí)題答案(1) 某光纖傳輸?shù)牟ǘ螢?.80.9m。若每一路電話帶寬為4KHz，每套彩電節(jié)目帶寬10MHz，則該光纖理論上可傳送多少路電話或多少套彩電節(jié)目？49第49頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(2) 什么是光波導(dǎo)? 平面介質(zhì)光波導(dǎo)中幾類模式各有何特點(diǎn)？ 50第50頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(3) 什么是光波導(dǎo)? 平面介質(zhì)光波導(dǎo)中幾類模式各有何特點(diǎn)？ 51第51頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(4) 幾何光學(xué)和物理光學(xué)在分析平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光傳輸時(shí)各自的出發(fā)點(diǎn)是什么？52第52頁(yè)，共98頁(yè)。推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法一）。第四章 習(xí)題答案(5) 設(shè)三層平板波導(dǎo)材料為各項(xiàng)均勻同

21、性的介質(zhì)，根據(jù)赫姆霍茲方程，有 因?yàn)樵趛方向上無(wú)限制， 由麥克斯韋方程， 解上述方程，由于只考慮TM波，只考慮 TM波中Hz=0，得Hx=0，對(duì)TM波，只需求解此為T(mén)E模的本征方程。53第53頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(6) 推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法二）。54第54頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(7) 推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法二）。55第55頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(8) 推導(dǎo)四層平板波導(dǎo)TE模場(chǎng)分布表達(dá)式及其本征方程。（設(shè)厚襯底層2上生長(zhǎng)波導(dǎo)層1，1上覆緩沖層3，這一結(jié)構(gòu)置于空氣層4中，且n1n2n3n4）。 xyOn3n1n2stn4解：推導(dǎo)過(guò)程類似于三層

22、平板波導(dǎo)；考慮TE模場(chǎng)， 只需解方程： 56第56頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(9) 光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？ 57第57頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(10) 光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？ 58第58頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(11) 光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？ 59第59頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)

23、題答案(12) 設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率分別為n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波導(dǎo)層厚度d=4.6m。若總反射相移為3/2，則當(dāng)入射光波長(zhǎng)為1.31m時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸?shù)哪Ｊ娇倲?shù)是多少？ 要想傳輸單模，波導(dǎo)厚度應(yīng)如何設(shè)計(jì)？ 若要傳輸?shù)娜肷浼す?，重?fù)、的計(jì)算。 60第60頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(13) 設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率分別為n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波導(dǎo)層厚度d=4.6m。若總反射相移為3/2，則當(dāng)入射光波長(zhǎng)為1.31m時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸?shù)哪Ｊ娇倲?shù)是多少？ 要想傳輸單模，波導(dǎo)厚度應(yīng)如何設(shè)計(jì)？ 若要傳輸?shù)娜肷浼す?，重?fù)、的計(jì)算。 61第61頁(yè)，共98頁(yè)

24、。第四章 習(xí)題答案(14) 波長(zhǎng)1.3m的光射入單模階躍折射率光纖, 其芯區(qū)與包層折射率分別為n1=1.52,n2=1.42,若將其置于空氣（n=1）中，則其數(shù)值孔徑、最大入射角及芯徑分別為多少？若將其置于水（折射率為1.33）中呢？62第62頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(15) 63第63頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(16) 64第64頁(yè)，共98頁(yè)。設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，0=0.85m，0=40nm，多模光纖n1=1.5，=0.01，材料色散dn1/d0=3105m-1，d2n1/d02=31010m-2若探測(cè)器最小可探測(cè)功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW

25、，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。 第四章 習(xí)題答案(17) 65第65頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(18) 設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，0=0.85m，0=40nm，多模光纖n1=1.5，=0.01，材料色散dn1/d0=3105m-1，d2n1/d02=31010m-2若

26、探測(cè)器最小可探測(cè)功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。 66第66頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(19) 設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，0=0.85m，0=40nm，多模光纖n1=1.5，=0.01，材料色散dn1/d0=3105m-1

27、，d2n1/d02=31010m-2若探測(cè)器最小可探測(cè)功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。 67第67頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(20) 試簡(jiǎn)單分析光纖通信與其它通信方式相比的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)， 并分析玻璃光纖的色散與吸收損耗, 說(shuō)明光纖通信使用

28、的波長(zhǎng)范圍和使用的光源。 68第68頁(yè)，共98頁(yè)。第四章 習(xí)題答案(16) 分析光孤子的形成機(jī)理。 答：光纖中光孤子產(chǎn)生的激勵(lì)是光纖色散與光纖自相位調(diào)制兩種因素制約結(jié)果。色散效應(yīng)使一個(gè)脈沖波形散開(kāi)，使波形的不同頻率分量的傳播速度不同。利用光纖的非線性光學(xué)特性，也可產(chǎn)生脈沖畸變，它可使脈沖的前沿變慢，后沿變快。這樣，當(dāng)光纖折射率非線性和群速負(fù)色散特性共同作用時(shí)，光脈沖在傳播過(guò)程中可不發(fā)生能畸變，或脈沖形狀隨傳播距離周期性變化，形成光學(xué)孤子，簡(jiǎn)稱光孤子。69第69頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 光調(diào)制技術(shù)光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制（八、九、十講） 第七章 光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講） 第九章 光盤(pán)與光

29、存儲(chǔ)技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章 光通信無(wú)源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章 緒論（一講） 1第二章 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律（二講） 2第三章 激光原理與技術(shù)（三、四、五講） 3第四章 光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講） 4第八、九、十講 講授內(nèi)容 第十章 表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講） 5第六章 光電探測(cè)技術(shù)（十一、十二講） 678910 第十一章 連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講） 11 70第70頁(yè)，共98頁(yè)。對(duì)光進(jìn)行外調(diào)制有些什么典型方式？高級(jí)晶族、中級(jí)晶族、低級(jí)晶族的折射率橢球各有何特點(diǎn)？什么叫雙折射現(xiàn)象？如何確定單軸與雙軸晶體的光軸？說(shuō)明

30、波矢圖、折射率圖及折射率橢球之間的區(qū)別；簡(jiǎn)述折射率橢球的性質(zhì)。給定折射率橢球和光波波矢方向，如何確定主折射率方向？畫(huà)出正單軸晶體在不同界面與光軸取向關(guān)系下雙折射情況示意圖。 正單軸晶體的折射率 no, ne 的大小關(guān)系如何？寫(xiě)出其折射率橢球表達(dá)式，并畫(huà)出正單軸晶體波矢面截面圖。簡(jiǎn)述電光衍射與聲光衍射發(fā)生的物理機(jī)制。簡(jiǎn)述磁光偏轉(zhuǎn)與天然雙折射之間的區(qū)別。什么叫聲光調(diào)制？分哪幾種類型？其判據(jù)是什么？ 試設(shè)計(jì)一種磁光大電流測(cè)試儀，說(shuō)明其工作原理，并畫(huà)出其原理圖。第五章 習(xí)題(1) 71第71頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 習(xí)題(2) 用鏡面反射模型分析形成聲光布拉格衍射的條件。若給 KDP 晶體加以 x 向電場(chǎng)

31、，試求其折射率橢球表達(dá)式。要想用KDP晶體做成 z 向加電場(chǎng)，x 向偏振光沿 y 向傳播的橫向電光強(qiáng)度調(diào)制器，推導(dǎo)折射率橢球表達(dá)式及輸出光強(qiáng)表達(dá)式，畫(huà)出調(diào)制器原理圖，說(shuō)明調(diào)制原理，并畫(huà)出其調(diào)制特性曲線。 某晶體在 550nm 時(shí)的 ，無(wú)外場(chǎng)時(shí)的主折射率為1.58，求其半波電壓。一個(gè)喇曼-奈斯聲光調(diào)制器衍射的晶體折射率為n=1.46，聲波速度 ，頻率為 ，光波波長(zhǎng) ，證明最大聲光耦合長(zhǎng)度為： ，并求該晶體的最大聲光耦合長(zhǎng)度。 有一聲光偏轉(zhuǎn)器，以重火石玻璃為聲光介質(zhì)，聲波中心頻率為100MHz，帶寬是40MHz，入射光束直徑是1cm，查得聲速為 ，求偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)時(shí)間和分辨點(diǎn)數(shù)N。 72第72頁(yè)，共

32、98頁(yè)。對(duì)光進(jìn)行外調(diào)制有些什么典型方式？第五章 習(xí)題答案(1) 73第73頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 習(xí)題答案(1) 什么叫雙折射現(xiàn)象？如何確定單軸與雙軸晶體的光軸？74第74頁(yè)，共98頁(yè)。簡(jiǎn)述電光衍射與聲光衍射發(fā)生的物理機(jī)制。第五章 習(xí)題答案(2) 75第75頁(yè)，共98頁(yè)。簡(jiǎn)述磁光偏轉(zhuǎn)與天然雙折射之間的區(qū)別。第五章 習(xí)題答案(3) 76第76頁(yè)，共98頁(yè)。什么叫聲光調(diào)制？分哪幾種類型？其判據(jù)是什么？第五章 習(xí)題答案(4) 77第77頁(yè)，共98頁(yè)。第五章 光調(diào)制技術(shù)光信息系統(tǒng)的信號(hào)加載與控制（八、九、十講） 第七章 光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講） 第九章 光盤(pán)與光存儲(chǔ)技術(shù)（二十、二十一、二十二講

33、）第八章 光通信無(wú)源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章 緒論（一講） 1第二章 光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與光場(chǎng)傳播規(guī)律（二講） 2第三章 激光原理與技術(shù)（三、四、五講） 3第四章 光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講） 4第十一、十二講 講授內(nèi)容 第十章 表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講） 5第六章 光電探測(cè)技術(shù)（十一、十二講） 678910 第十一章 連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講） 11 78第78頁(yè)，共98頁(yè)。列出光探測(cè)器的基本參數(shù)并說(shuō)明其含義。 光探測(cè)器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？ 比較光子探測(cè)器和光熱探測(cè)器在作用機(jī)理、性能及應(yīng)用特點(diǎn)等方面的差異。 總結(jié)選

34、用光探測(cè)器的一般原則。 比較直接探測(cè)和外差探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。 說(shuō)明內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)的差別。 說(shuō)明光電倍增管的基本組成及其作用。 最早的光電探測(cè)器是哪年誰(shuí)制作的什么探測(cè)器？ PIN 光電二極管，受波長(zhǎng)為 1.55m 的 61012 個(gè)光子的照射，其間輸出端產(chǎn)生 21012 個(gè)光子。計(jì)算量子效率和響應(yīng)度。 光電導(dǎo)探測(cè)器在 T77K 工作，此時(shí)材料的暗電阻 R1M，光電流為 10e-9A，探測(cè)系統(tǒng)頻帶為 100MHz。計(jì)算負(fù)載電阻為 100K，1M 和 50M，20M 時(shí)的 SNR。這些結(jié)果說(shuō)明了什么？ 第六章 習(xí)題(1) 79第79頁(yè)，共98頁(yè)。列出光探測(cè)器的基本參數(shù)并說(shuō)明其含義。 第六章

35、 習(xí)題答案(1) 80第80頁(yè)，共98頁(yè)。列出光探測(cè)器的基本參數(shù)并說(shuō)明其含義。 第六章 習(xí)題答案(2) 81第81頁(yè)，共98頁(yè)。列出光探測(cè)器的基本參數(shù)并說(shuō)明其含義。 第六章 習(xí)題答案(3) 82第82頁(yè)，共98頁(yè)。光探測(cè)器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？ 第六章 習(xí)題答案(4) 83第83頁(yè)，共98頁(yè)。光探測(cè)器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？ 第六章 習(xí)題答案(5) 84第84頁(yè)，共98頁(yè)。說(shuō)明內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)的差別。 第六章 習(xí)題答案(6) 85第85頁(yè)，共98頁(yè)。說(shuō)明光電倍增管的基本組成及其作用。 第六章 習(xí)題答案(7) 86第86頁(yè)，共98頁(yè)。說(shuō)明光電倍增管的基本組成及其作用。 第六章 習(xí)題答案(8) 87第87頁(yè)，共98頁(yè)。PIN 光電二極管，受波長(zhǎng)為 1