光电子技术基础与应用习题答案.ppt

光电子技术基础与应用问题的解答，物理与微电子科学学院，schuolofphysicssandmicroelectronicsscience，第五章光调制技术光信息系统的信号负载与控制(八、九、十讲)，第七章光显示技术(十三、十四、十五讲)， 第九章光盘和光存储技术(二十一、二十二讲)、第八章光通信无源设备技术(16、17、18、19讲)、第一章绪论(一讲)、第一、第二章光学基础知识和光场传播规则(二讲)、第二、第四章光波导技术基础(6、7讲)、第四、第一讲、讲义内容、 第10章表面等离子体共振现象和应用探讨(23话)、5、7、8、9、10，光电子器件根据功能分为哪些种类？ 每个类包括哪些设备？ 谈谈对光电子技术的理解。 谈光电子技术各个发展时期的情况。 列举一些你所知道的光电子技术的应用实例。 你知道在阴极射线管显示(CRT )之后，哪种光电显示装置所代表的技术可能成为未来显示技术的主体？ 第一章练习题(1)，光电子器件根据功能分为哪些种类？ 每个类包括哪些设备？ 第一章练习题的答案(1)是关于光电子技术的理解。第一章练习题的答案(2)、第五章光调制技术光信息系统的信号负荷与控制(8、9、10讲)、第七章光电显示技术(13、14、15讲)、第九章光盘与光存储技术(20、21、22讲)、第八章光通信无源元件技术(16、17、18、19讲)、第一章逻辑学(1讲)、 第二章光学基础知识和光场传播规律(二讲)、第四章光波导技术基础(六、七讲)、4、第二讲、讲义内容、第十章表面等离子体谐振现象和应用探讨(二讲)、5、7、8、9、10、第二章练习题(1)、填充问题：光的基本属性是光粒子性的典型现象及其等。 光波动性的典型表现是、等。 两个光相互干涉的条件是，和，其中最典型的干涉装置是。 两种光线长期干涉的条件是。 两列平面谐波的振幅分别为E01、E02，相位差的干涉光强度是两列波的干涉长的条件。 波长的光通过开口部d的小孔的焦距f处的衍射爱里斑半径为。 在玻璃(r=2.25，r=1)上涂抹透明电介质膜，消除红外线(=0.75m )的反射。 求出该电介质膜所需的介电常数和厚度。 例如，紫外线(=0.42m )垂直照射到涂布了该电介质膜的玻璃上时，反射功率占入射功率的多少，有两个具有共轭复振幅值的单色波，具有相同的频率，振幅值分别为U(r )和U*(r )。 比较强度、波前和波前的法线。 以平面波U(r)=Aexp-jk(x y)/和球面波U(r)=(A/r)exp-jkr为例.光束垂直投影到无限大不透明屏幕的环状小孔(半径a和b、ab )上，引起夫琅和费衍射，求出光强度dI的角分布。 波长0.5m的光波以45角从空气入射到电极化率2 j0.6的介质面，求出该光波在介质中的方向(折射角)。 介质中光波的衰减系数。 用功率波长=632.8nm的He-Ne激光器的反射镜是在玻璃上交替涂布ZnS和ThF2而形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。 镜像反射系数大于99.5%至少需要涂层几层？ 有m个距离d的平行反射平面。 一束光以倾斜角投射到反射面上。 在每个反射面上只反射光一部分，使光的大部分要透过的各层的反射振幅值相等。 sin=/2d时，证明合成的反射波强度最大的角度称为Bragg角。 由麦克斯韦公式(2-28 )导出波动方程式(2-44 )。 第二章练习题(2)、第二章练习题的答案(1)、填空题：第二章练习题的答案(2)、第二章练习题的答案(3)、输出波长=632.8nm的He-Ne激光反射镜是在玻璃上交替涂布ZnS和ThF2而成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。镜像反射系数大于99.5%至少需要涂层几层？第五章光调制技术光信息系统的信号负载与控制(八、九、十讲)、第七章光电显示技术(十三、十四、十五讲)、第九章光盘与光存储技术(二十一、二十二讲)、第八章光通信无源元件技术(十六、十七、十八、十九讲)、第一章绪论(一讲)、第一章光基础知识与光场传播规则(二讲)、 第二章光通信无源元件技术(十六、十七、十八、十九讲)、第四章光波导技术的基础(六、七讲)、4、第三、四、五讲，讲义内容是第十章表面的等离子体谐振现象和应用探讨(二十三讲)、5、7、8、9、10、填埋的最早的电光源，最早的激光是国家制造的。 当光通过各向同性介质传播时，复极化率的实数部分表示与频率的关系，虚数部分表示与频率的关系。 激光的基本结构是、 激光发生的充分条件是，必要的条件是， 现有球面激光空洞r1=1.5m、r2=-1m、L=80cm，其属于空洞. 试验简要说明以下光电子学术语的科学含义：激发射线谱多普勒扩展谱的自然扩展光放大，第三章练习题(1)，计算和推导=0.5m时，在哪个温度下自发发射率和激发发射率相等？ T=300K时，哪个波长下自发发射率和激发发射率相等？ He-Ne激光器的反射镜间距为0.2m，求出最接近632.8nm迁移光谱中心的纵模次数、纵模频率间隔。 增益曲线宽度为1.5109Hz时，发生的纵向模式总数是多少？ 红宝石激光器功能物质具有特性： N2-N1=5107/cm3，求出300K处、1/g(0)=21011hz、s=310-3s、=4.3261014Hz、n=1.78、中心频率下的增益系数g ()。 一维电子振荡器的基于电场E(t )的运动方程式如式(3-2)所示，是导出简并电场和简并谐振子条件下的复极化率的式子。 第三章练习题(2)、第三章练习题(3)、简单说明题简述激光的特点。 分析单色辐射场与连续辐射场和粒子系统的相互作用。 试图推导出爱因斯坦的关系表达式。 为什么二级系统不能产生激光？ 以三能级原子系统为例，说明激光的基本构成和发射激光的基本原理。 分析四能级与三能级激光器相比具有的优点。 分析激光发生的条件。 简述了谱线增宽的分类、各种特征和谱线线型函数的类型。 简述了光与物质的非共振与共振相互作用过程对介电常数的影响。 激光器按激光器工作介质进行分类，分为多少类，举出典型的激光器，提供典型的波长、转换效率和典型的优点。 第三章练习题(4)，用简单的问题分析同质结半导体激光器与发光二极管的区别与关系。 简述尖峰振荡效应的过程。 激光调制q技术和锁模技术的脉冲宽度分别在哪个水平？有几种常见的q调制方法分别简述。 分别简述一些常见锁模的实现方法。 激光分选技术分为哪些类型？量子阱LD与其他类型LD具有什么特征，现简述如下。第三章习题的解答(1)、第三章复习思考问题(2)、第三章复习思考问题(3)、以下光电子学术语的科学意义进行简单说明：第三章习题的解答(4)、第三章复习思考问题(5)、第三章复习思考问题(6)、简单说明问题、第三章复习思考问题(7)、简单说明问题、(5)以三能级原子系统为例，激光的第三章复习思考问题(8)、简单问题(5)以三能级原子系统为例，阐述激光的基本构成和激光发射的基本原理。 第三章分析思考问题(9)，简单问题，第三章分析思考问题(10 )，简单问题，(7)激光发生的条件。 第三章分析思维问题(11 )、简单问题(7)激光发生的条件。 第三章简述思考问题(12 )、简单问题、第三章简单问题(13 )、简单问题、(8)分光线扩展的分类、各种特征和分光线线型函数的类型。第三章复习思维问题(14 )、简单问题、(8)频谱线展宽的分类、各种特征和频谱线线型函数的类型进行简述。 第三章复习思维问题(15 )，复习简单问题，第三章复习思维问题(16 )，复习简单问题(10 )激光按照激光工作介质分为多少类？ 举出典型的激光器且提供典型波长、转换效率及典型优点。 第三章复习思考题(17 )，简单题目，(10 )激光可以根据激光的工作介质分为多少种，列举出典型的激光，提供其典型的波长、转换效率和典型的优点。 第三章复习思考问题(18 )，简单问题，(10 )激光可以根据激光的工作介质分类为几类，列举出典型的激光，提供其典型的波长、转换效率和典型的优点。 第三章复习思考问题(19 )、复习简单问题、复习第三章思考问题(20 )、复习简单问题、复习第三章思考问题(21 )、复习简单问题(12 )简述尖峰振动效果的过程。 第三章复习思考问题(22 )，复习简单的问题，第三章复习思考问题(23 )，复习简单的问题，第三章复习思考问题(24 )，复习简单的问题，(14 )常见的q的调整方法有几种分别简单阐述。 第三章复习思维问题(25 )，简单问题，第三章复习思维问题(26 )，简单问题，第三章复习思维问题(27 )，简单问题，第五章光调制技术光信息系统的信号负载和控制(8，9，10话)，第七章光电显示技术(13，14，15话)，第九章光盘和光存储技术(20，21，22话)， 第八章光通信无源装置技术(16，17，18，19讲)、第一章绪论(一讲)、第一、第二章光学基础知识和光场传播规则(二讲)、第四章光波导技术基础(6，7讲)、第四、第六、第七讲、讲解内容：第十章表面等离子体激元共振现象及应用的探讨(23讲)、5、7、8、9、10、 如果每个电话的带宽是4KHz，彩色电视节目的带宽是10MHz，光纤理论上能发送多少次电话和彩色电视节目？ 平面介质光波导的几种图案特征是什么？ 几何光学和物理光学在用平面介质光波导分析光传输时的各个出发点是什么？导出了3层平板波导TM的模型固有方程式。 推导四层板波导TE的模场分布式及其固有方程。 (在厚基板层2上，在波导层1、1上生长缓冲层3，将该结构置于空气层4中，设为n1n2n3n4)。 第四章练习题(1)、光纤的基本结构是什么？单个纤芯可以用作光波导吗？ 包层的作用是什么？光纤传输光的基本原理是什么？ 什么是传输模式、辐射模式和消失模式？ 设置了平面电介质波导，各层的折射率分别为n1=2，21，n2=2.1，n3=1，波导层的厚度d=4.6m。 当全反射相移为3/2时，入射光的波长为1.31m时，在波导中能够传输的模式的总数是多少？为了传输单模式，波导的厚度需要如何设计？ 想要传输的入射激光重复、的计算。 波长1.3m的光入射到单模阶跃折射率光纤，芯区域和包复层的折射率分别为n1=1.52、n2=1.42，如果放置在空气(折射率1 )中，则数值孔径、最大入射角、芯直径分别为多少，如果放入水(折射率1.33 )中的话？ 第四章练习题(2)、波长1.55m的光从空气中入射到纤芯直径8m、纤芯折射率n1=1.458的单模折射率光纤中，若包层折射率n2=1.448，则求出其数值孔径和最大入射角。 为了保持单模传输，包层的折射率需要达到什么程度？ 包层折射率为n2=1.453时的模式有效折射率。将50w的光功率注入500米长的光纤，末端接收功率为38w时，每公里的光纤损失是多少dB/km？ 光纤长度为5km时，输出光功率是多少？ 第四章练习题(3)、第四章练习题(4)设计了小型光纤通信系统，采用LED光源，设计了0=0.85m、0=40nm、多模光纤n1=1.5、=0.01、材料色散dn1/d0=3105m-1、d2n1/d02=31010m-2检测器最小可检测功率Pmin=510-4mW光源功率P=1mW，光纤传输损耗为2db/km (以db表示的光纤损耗=10lg输出/输入功率)，输入输出耦合损耗合计为5dB，求出损耗限制的最大传输距离Lmax。 采用阶梯折射率光纤，试着计算了由材料的分散和模式间的分散引起的脉冲的扩展。 在传输脉冲速率为10Mbit/s的情况下，求出分散限制的最大传输距离Lmax。 用平方律折射率渐变光纤(=2)重复计算(2)，比较结果。 简单分析了光纤通信与其他通信方式的优点和特点，分析了玻璃光纤的色散和吸收损耗，说明了光纤通信中使用的波长范围和光源。 分析光孤子的形成机理。 第四章练习题的答案(1)，某光纤传输的带宽为0.80.9m。 如果每个电话的带宽是4KHz，彩色电视节目的带宽是10MHz，那么光纤理论上可以发送多少次电话或彩色电视节目？第四章练习题的答案(2)，什么是光波导？ 平面介质光波导的几种图案特征是什么？第四章练习题的答案(3)，什么是光波导？ 平面介质光波导的几种图案特征是什么？ 第四章习题的答案(4)，几何光学和物理光学分析平面介质光波导中的光传输的各个出发点是什么，导出三层平板波导TM模型固有方程(解法1 )。 第、第四章练习题的解答(5)以三层平板波导材料为各向同性的介质，根据亥姆霍兹方程，由于在y方向上没有限制，所以通过麦克斯韦方程求解上述方程仅考虑TM波，因此，可以得到4444444卡卡卡卡卡卡6、第四章练习题的解答(6) 第四章练习题的解答(7)导出三层平板波导TM模型的固有方程式(解法2 )。 第四章练习题的答案(8)导出4层平板波导TE模场分布式及其固有方程式。 (在厚基板层2上，在波导层1、1上生长缓冲层3，将该结构置于空气层4中，设为n1n2n3n4)。 考虑到导出过程类似于三层板波导的TE模式场，导出过程为8756； 只求解方程式，第四章练习题答案(9)，光纤的基本结构是什么？ 单个纤芯可以用作光波导吗？ 包层的作用是什么？光纤传输光的基本原理是什么？ 什么是传输模式、辐射模式和消失模式？ 第四章答题(10 )，光纤的基本结构是什么？单个纤芯可以用作光波导吗？ 包层的作用是什么？光纤传输光的基本原理是什么？ 什么是传输模式、辐射模式和消失模式？ 第四章答题(11 )，光纤的基本结构是什么？单个纤芯可以用作光波导吗？ 包层的作用是什么？光纤传输光的基本原理是什么？ 什么是传输模式、辐射模式和消失模式？ 第四章练习题的答案(12 )是，设置平面电介质波导，各层的折射率分别