(电子行业企业管理)光电子技术作业解答
赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！
作业一：
1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大？（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA ，则根据照度的定义公式：
dA
d I dA d E 0Ω
=
=
φ （1）
其中Ωd 为上图所示的立体角。 因而有：
2
/32222)h (L h
dA h L cos dA d +?=+?=
Ωθ （2）
将（2）式代入（1）式得到：
2
/3220
)
h (L h
I E += （3） 为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零，
0dh
dE
= 计算得：
m 2
21h =
因而，当高度为m 2
21时书上的照度最大。
2、设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm ，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为θ=10-3rad ，辐射通量为3mW ，视见函数取 V(6328)=0.24，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度？
（2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？
（3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少？
解：（1）光通量：lm 49.010324.0638V K 3
m v =???=Φ??=Φ-θ
发光强度：cd 1024.64
d d I 52v
v ?≈Φ=Ω
Φ=
θπ 亮度：2112
35
m /cd 1059.7)10(4
1024.6dAcos dI L ?≈??==-πθ轴
（2）由题意知，10米远处的照明区域直径为： m 101010
L D 23
--=?=?=θ
从而照度为：lx 9.6238)10(4
1
49.0D 4
E 222
v
=??=
Φ=
-ππ
（3）透射率：811
4
1026.110
95.710L 1T -?≈?==轴（熙提）
作业二
1、说明蓝色火焰与黄色火焰的色温谁高，为什么？ 答：色温是用黑体的温度来标度普通热辐射源的温度。 如果热辐射体的光色与温度为T 的黑体的光色完全一样，则称该热辐射体的色温为T 。 由维恩位移定律
T m /αλ=（其中K m ?=μα2898），可知，峰值波长m λ与温度成反比，
峰值波长随温度升高而蓝移。因为蓝色火焰发出的光波长比黄色火焰的小，所以蓝色火焰的色温高。
2、何谓标准照明体与标准光源? 初级和次级标准光源?
答：标准照明体指特定的光谱功率分布。CIE 针对不同的用途定义了不同的标准照明体，其中常用的三种标准照明体为：
标准照明体A ：温度为2856K 的黑体所发出的光谱 标准照明体B ：相关色温约为4874K 的直射阳光的光谱 标准照明体C ：相关色温为6774K 的平均日光的光谱
标准光源指实现标准照明体的发光源。常用标准光源有三种：黑体、钨带灯、钨管灯。黑体是初级标准光源，经过它校准的为次级标准光源，如钨带灯、钨管灯。
化合物。当卤钨化合物扩散到较热的钨丝周围区域时分解，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素扩散到温度较低的泡壁区域在继续与钨化合，形成钨的再生循环。
通过这种方法，是卤钨灯比白炽灯具有以下特点：体积小；光通量稳定；光效率高，20-30流明/瓦；；色稳高，达3300K ；；寿命长。
作业三
1、产生激光的必要充分条件？四能级激光器的工作阈值为何低？ 解： （1）、产生稳定激光输出地条件如下：
必要条件：至少为三能级体系，能够实现粒子数反转 。 充分条件：光学正反馈和大于阈值的泵浦功率。 （2）对于四能级系统（32E E →的跃迁），2E 能级几乎为空，即20N ≈，故有：
3233232()A N A N N ≈-
3E 能级布居数的衰减由14E E →的抽运补偿，有：
1413232()IB N A N N ≈-
故其阈值抽运强度为：
323232
14114321
()1th N N A N N I B N B N τ--≈
=? （1）
对三能级系统（21E E →的跃迁），在粒子数反转不大时，有：
210/2N N N ≈≈
能级2E 中的布居数的减少由13E E →的抽运补偿：
113212N IB A N =
即： 21131321
1th A I B B τ=
= （2） 比较（1）、（2）两式，可发现四能级系统的抽运阈值多了一个激发因子：321N N N -，而且
32
1
1N N N -<<。所以四能级系统的工作阈值远低于三能级系统。
2、何为激光的横模与纵模？
答：横模：指光束横截面上的能量分布。通常用横电模mn TEM 表示，其中00TEM 为基横模。 纵模：指激光器振荡的一个频率或该频率电磁波在谐振腔内形成的驻波的能量分布模式。它是由于
谐振腔的选频作用引起的。
3、比较红宝石激光器与Nd:YAG 激光器的性能？ 解：如表：
作业四
1．氦-氖激光器中如何实现0.6328 m m 波长输出？激光输出频率为何漂移？如何稳定？ 答：（1）氦氖激光器的工作物质是Ne, He 作为辅助气体。气体以低压形式封装于玻璃管内。通过两端电极的高压作用产生辉光放电。高速电子激发He 原子由1S 到2S 态。He 的2S 态中的21S 态23S 态分别与Ne 的2S 和 3S 态能量非常接近，通过碰撞的形式引起能量的共振转移，使Ne 的2S 和 3S 态得到激发。当然Ne 本身也可以在高速电子激发下被激发至高能态。Ne 的受激发射可以发出3种波长：0.6328um, 1.15um, 3.39um 。其中3.39um 的增益最大。为实现0.6328um 的输出，需要利用玻璃或石英窗口吸收3.39um 的辐射，从而对其进行抑制。亦可利用轴向非均匀磁场产生塞曼效应，使3.39um 谱线加宽从而降低增益。
（2）由于激光器在工作过程中会受到各种环境因素的扰动，激光器本身的参数也相应地扰动。结果是使得由这些参数确定的频率发生漂移。例如：
由纵模Ln mc f /2=，N m ∈，n 为介质折射率，可得)//(n n L L f f ?+?-=?.
（3）为实现稳频，可通过几方面的方法。 a. 利用低膨胀系数的材料制造腔管
b. 将谐振腔的腔镜固定在殷钢等低膨胀系数材料的支架上。
c. 防震，恒温等
d. 更高的频率稳定度可使用饲服系统，通过频率漂移的方向和大小对激光器的参数进行调控，使
频率稳定于参考标准频率附近的目的。
2. 何谓准分子？准分子激光的能级结构？为何准分子激光的频谱较宽？如何泵浦？ 答：
（1） 准分子是一种束缚在电子受激态中的分子。它的基态位能无极小值，即没有稳定的基态，但
却存在稳定的受激态（亚稳态）。
（2） 能级结构如右图
（3） 虽然准分子的能级结构有利于形成粒子数反转，但由于基态的不稳定性，跃阡能量有一定的范围，频谱较宽。
（4） 由于准分子上能级寿命较短，需要运用快速泵浦。一般采用高强度短脉冲电子束激励。以气
体为例，泵浦过程中相对论电子激励稀有气体混合物，产生受激稀有气体原子、离子，从而使泵浦能量转化为气体的受激能量。（详细请参阅课本p95）
3. 染料激光器中激光“猝灭”指什么？如何消除？
答：（1）“猝灭”简而言之就是染料对自身所发出的激光的再吸收而导致激光无法起振。
具体而言，染料的能态存在自旋S=0 的单态和S=1三重态，跃迁选择定则要求△S=0。故单重态和三重态之间的跃迁是禁戒的。但是通过碰撞，单重态S1可衰减到三重态T1，同时由于
T1-->S0是禁戒的，于是T1就有可能堆积大量粒子。由于1
2
1T
T
S
S E
E
E
E-
≈
-, 则由S1 S0发出的荧光就会被T1－>T2跃迁吸收。当T1寿命t T> t ST (S和T系间交叉速率)， T1
会堆积大量粒子，大量吸收荧光，从而出现“猝灭”。
（2）消除“猝灭”的方法关键就是使t T< t ST , 通常使用短脉冲光源激励，以及在染料中添加三重态猝灭剂，提高溶液氧含量。（详见课本p101）
作业五
1、何谓激光器的Q值？调Q实质上是调节什么？
答： Q指谐振腔的品质因素，它定义为腔内存储的能量与每秒中损耗的能量之比，即
χ
πν
W
Q
2
=，
式中W为腔内总能量，χ为每秒钟损耗的能量，ν0为中心频率。
设激光在腔内走一个单程的能量损耗率（包括输出）为δ，则光在一个单程中对应的能量损耗为δW。设腔长为L，平均折射率为n，光速为c，则光在腔内走单程的时间为nL/c，所以每秒钟损耗的
能量为δW/(nL/c)= δWc/nL。带入Q表达式中得
δ
λ
π
2nl
Q=。
上式表明Q值反比于损耗率。所以调Q就是调节谐振腔的损耗率。激光振荡需要足够的增益，当损耗过大时，增益不够，激光停止振荡。所以，调Q能控制激光的振荡。
2、钛宝石激光器的宽发光谱起因？它的谐振腔特点？为什么？
答：从钛宝石的能级图（如下图）可以看到，由于钛宝石晶体激发态各振动的能级之间的间小，基态各振动能级间的能级差也很小，因此各自形成很宽的准连续能带，这样电子带间的振动跃迁就形成一个宽的发光谱带。
掺钛蓝宝石具有很强的三阶非线性，利用这一特性可以实现激光的相位调节-自相位调节，锁定不同纵模间的位相，实现锁模运转。由于自相位调节是一种非线性效应，需要强的光功率密度，所以钛宝石激光谐振强设计中要考虑提高宝石棒中的光功率密度，需要加一对聚焦亚腔，使激光聚焦通过钛宝石棒，获得强的光功率密度，进而强的自相位调节。
3、绘制如下p、n型半导体形成的p-n结的平衡态能带图？
答：如图。
作业六
1、端镜耦合输出调Q和腔倒空调Q技术的工作原理和特点？
脉冲透射式Q开关（PTM）又称腔倒空。发展腔倒空技术是为了进一步压缩Q开关脉冲和输出更高的脉冲能量。可以将腔内全部能量在一个振荡周期内倒出，提高脉冲峰功率一个数量级。
激光是在高Q状态振荡输出的，至少要振荡几个周期，才能有好的相干性、好的方向性和足够的增益。Q开关脉冲宽度为m2L/c。激光端镜耦合输出通常只有10%左右，剩余的90%左右的能量在腔内没有输出。
2、主动和被动调Q技术有哪些？
常见的调Q技术包括机械调Q、电光调Q、声光调Q和染料调Q四种技术。其中前三种技术属主动调Q 技术，而染料调Q属被动调Q。
3、锁模技术分类？各自包括哪些技术？
锁模技术包括主动、被动和自锁三种。主动锁模包括损耗调制和位相调制。染料锁模是被动锁模的一
种。自锁模通过自相位调制实现，能实现自锁模的激光器是钛宝石激光器。
4、锁模技术能获得脉冲宽度反比于被锁的模数目，而腔长影响纵模间隔，进而影响纵模数，所以影响锁模脉冲的宽度？对吗，为什么？ 不对。
纵模频率间隔为/2c L ν?=，如果不考虑导致展宽的因素，激光增益介质的荧光线宽g ν?是一定的（与腔长L 无关）。而脉宽2/(21)1/(21)1/g M M τπωνν?=+?=+?=?，故脉宽不随L 变化。腔长只影响脉冲的重复率（脉冲间隔）。
作业七
2、钛宝石激光器的自锁模过程？
钛宝石有很强的二阶电光效应，也即克尔效应。
02()n I n n I =+
答：
（1） 连续调制是指利用连续的信号调制光的振幅、频率、位相、强度，从而实现信号的传输。脉
冲调制是指根据采样定律对模拟信号进行采样，要求采样频率大于信号带宽的2倍，用这些脉冲采样信号来调制光，并可根据这些脉冲无损的恢复原信号。脉冲编码调制是指首先将模拟信号转换为数字信号，然后再逐位调节光载波的某个参数，实现信息的光传输。
（2） 优缺点：连续调制是较为原始的调制，脉冲调制可以节约带宽和发射功率。连续调制和脉冲
调制均为模拟调制，抗干扰能力差。脉冲编码调制具有强的干扰能力，但是是有牺牲传输速率位代价的。
作业八
1、已知某横向电光调制器的90%衰减点带宽为1GHz ，如果将它 改成行波结构，电极的上电场的传播速率为1X108米/秒，调制器 电光晶体材料的折射率为2，求该行波调制器的90%衰减点带宽？ 因为max 1
()14m d
V GHz τ=
=横向 所以
1
4d
GHz τ=
所以max 1
()4(1/)
m d m V c nc τ=
-行波
=
8
8
1
231012110GHz =?-
??
2、说明行波型和驻波型声光拉曼-奈斯衍射的异同？如何区分它们的？ 不同点：
①折射率分布不同
行波：(,)sin()s s n x t n w t k x ?=?- 驻波：(,)sin()sin()s s n x t n w t k x ?=?
②物理图象不一样
行波：以速度V传播，它所形成的声光光栅的栅面在空间移动，引起光学介质密度呈疏密交替的变化
驻波：由波长、相位和振幅相同而传播方向相反的两列波所合成。这种合成的声驻波的波腹和波节在介质中的位置是固定。从而可以认为它所形成的声光栅是固定在空间而不随时间变化，其相位变化与时间成正弦关系。
③行波：产生一个简单的多普勒频移单色光
驻波：含有各级多普勒频移分量的复合光束，其强度随时间以2w的角频率调制。
3、一个磁光晶体长5厘米，在轴向磁场作用下，它对500nm波长的左、右旋圆偏振光的折射率分别
为1.8和1.8001，求线偏振光通过此磁光晶体后偏振面转角？在调制器出口设置偏振方向与入射光偏振一致的检偏振器，透过检偏振器后光强会有显著变化吗，为什么？
对于左旋圆偏光，电场矢量转向的角度为
75
11
22
1.8510 3.610
500
n l
ππ
?π
λ
==???=?
75
22
22
1.8001510 3.600210
500
n l
ππ
?π
λ
==???=?
偏振转角1210
22
d
δ??
π
-
==-
因此通过检偏器后光的偏振方向不变，光强不会有显著变化
作业九
1、设计一个三维数字电光偏转器，标出八个输出态。
2、说明声光偏转器的布拉格衍射角的自动跟踪原理。
根据布拉格衍射条件
2sin
s B
λθλ
=
由于超声波波长
s
λλ
?，故上式可化为
2
B s
s s
f
λλ
θθ
λν
===
其中θ为激光光束偏角。由上式得新的布拉格衍射条件为
2B
s s
f λθν=V V 即超声波频率的改变会导致光布拉格衍射角的改变。为保持布拉格衍射条件，就必须改变超声波的传
播方向，以实现布拉格角的跟踪，通常采用列阵接触器，通过控制各列阵元间的位相差，控制合成超声波前的传播方向。
3、光辐射探测有哪些方法？各自利用光子的什么特征？
答：（1）光压法：利用光的量子特性，当光子投射在反射表面上被反射时，根据冲量定理，F t p ??=?。 （2）光热法：利用物质吸收光能后，温度升高或温度升高而引起物质的某个参数变化来探测光能
量。
（3）光电法：利用材料的光电效应，直接将光子能量传递给电子，使电子的状态发生变化，从而改
变材料的导电特性，实现对光子能量的测量。
4、通常的热电探测器有什么特点？热释电探测器的特点、工作 原理？
答：（1）光热探测器是利用物质吸收光能后，温度升高或温度升高而引起物质的某个参数变化来探
测光能量的探测器。其特点是光谱响应范围宽，并且响应均匀，除热释电探测器外响应速度均较慢。
（2）热释电探测器的特点是：响应光谱范围宽、均匀，响应速度快。
工作原理是：利用铁电晶体具有的相变记忆特性，极化铁电晶体，使其产生各向异性，出现宏观
偶极矩，在与偶极矩垂直的表面上出现束缚电荷，进而产生电势差；在低于居里温度范围T 此晶体吸收光能量，温度升高时，电势差减小；只要定标电势差与光能量间的关系，就能通过测量电势差获得光能量。 作业十一 1、真空光电管的结构？基于什么效应？ 答：真空光电管由光电阴极、阳极和真空罩组成。基于外光电效应。 2、光电倍增管的结构，倍增原理？二次倍增体？（二次电子发射体） 答：（1）光电倍增管的结构如下图，由光电阴极、输入系统，倍增系统和输出系统组成。 原理：利用二次电子发射体制成的倍增电极对阴极受光照产生的电子进行多级放大。具体过程为：光照射在光阴极上，电子从阴极上飞出，进入放大系统，逐次打在各个倍增极上，每个倍增 极上被打出更多的电子，最后全部被阳极收集，形成电流输出。 （2）二次倍增体指具有二次电子发射能力的物体。 3、通道式倍增管（CEM）的结构，工作原理？增益饱和效应？ 答：通道式倍增管（CEM）的结构如图。 工作原理：如上图所示为CEM，管内壁涂高阻值的导电层，并具有 >3的二次发射系数。电子或光子从低电压端入射到管壁产生电子，在均匀电场的加速下，电子与管内壁多次碰撞，产生倍 增电子，在高压端输出，可达到108的增益。 增益饱和效应：当输出脉冲电子数约为3X108个时，增益就趋于饱和。引起饱和的物理原因是输出端的负空间电荷场排斥来自管壁的二次电子，使其不能获得足够的动能再次碰撞管壁产生 二次电子。 作业十二 1、光电导探测原理？基于什么效应？ 答：光电导探测器基于内光电效应。即电子吸收光子能量后，从价带激发到导带，使光电导的电导率发生变化，即光敏电阻。 2、光电导增益原理？ 答：增益指输出电子与产生电子－空穴对数目的比值。光电导增益原理：起源于“电荷放大”效应，半导体中的杂质能级（位于禁带中）会捕获少数载流子，如N型（P型）光电导的空穴（电子）会被杂质能级捕获，使光电导带正电（负电），而吸引负极（正极）的电子（空穴）进入光电导，在电场作用下漂移到正极（负极），这就相当于增加了电子（空穴）的产生率。 3、光电池与光电二极管的异同？ 答：p-n结型光电二极管的结构实际上与光电池完全相同，只是反向响应而已。如图所示，光电二极管被反偏置，即工作在伏安特性曲线的的第三象限，而光电池工作在第四象限。 4、光电二极管、PIN、雪崩二极管的异同？ 答：三者都是基于p-n结的结型光电探测器，工作在伏安特性曲线的第三象限。 光电二极管结构如下图所示。光电二极管的反向偏置电压主要施加在p-n结的耗尽层上，而非耗尽层的P、N端的电压降很小，电子在非耗尽区运动主要是靠浓度扩散，所以电子运动速度慢，导致普通p-n结型光电二极管的响应速度慢，响应时间在10-7s量级。 PIN型光电二极管的结构如下图所示，它由P、N型半导体间夹一本征半导体层，而P、N端的厚度很薄。所以，反偏置电压近似均匀分布在整个PIN结上，电子在电场作用下快速漂移运动，减小了电子的渡越时间，提高了响应速度。响应时间在10-9s量级。 雪崩二极管的结构和普通二极管的类似，只是在p-n结区增加了一个保护环，以提高p-n结的反向击穿电压。雪崩二极管的工作原理：施加接近反向击穿电压的反向偏置电压，使耗尽区的电场强度达105伏/厘米，光生电子在强电场加速下，获得高的动能，当与晶格发生碰撞时，使晶格电离形成二次电子。二次电子再被强电场加速，再次与晶格碰撞，使其电离产生二次电子，这个过程继续下去，称为雪崩过程，雪崩过程使电子数剧增，产生大的增益。 雪崩型光电二极管，它既响应快，又具有高的增益。所以具有高的光电灵敏度，接近光电倍增管。作业十三 1．变象管与象增加器的异同？ 答：相同之处：两者都属象管，基本原理类似，即利用光电阴极将可见或不可见图象转换为光电子图 象，利用具有成象和电子动能增强二合一功能的电子透镜或MCP将光电子图象增强并成象到荧光屏上，轰击荧光屏发出足够亮度的可见光谱图象。结构也类似，即由输入系统、电子光学成象和增强系统、输出系统和真空外壳组成。 相异之处：变象管是把不可见光谱图象转化为可见图象的成象器件，而象增强器则是增强微弱图象到可视亮度的成象器件。即变象管改变的是图象光谱的波长（即单个光子的能量），而象增强器改变的是图象的光强（即光子数）。 2．选通式变象管的结构，工作原理，优点？ 答：结构如下图 工作原理：锥形聚焦电极产生固定焦距的准球形静电场，物-象共轭面接近球面，象的位置和放大率与两极间电压无关，完全由电极形状决定。用光纤面板实现平面-球面的转换。在阴极前增加了控制栅极,当栅极电压低于阴极电压－ 90V时，变象管截止，而比阴极电压高175V时，变象管导通。 优点：与脉冲照明光同步工作，只接受来自确定距离的景物的反射光信号，而此景物前后的反射光（信号和噪声）被阻止。所以信噪比高。通过扫描栅极脉冲电压相对于照明脉冲光的延迟时间，就可以选择观察不同距离的景物。 3．象管与摄象器件的异同？ 答：相同点：两者均是针对图象的转换器件。对光图象的处理，均经由光电转换来完成。其结构中均包括光电转换元件。 不同点：两者光转换的目的和结果不同。象管转换的图象最终由人眼观察，因此光电转换后使光电子轰击荧光屏，最终产生有足够亮度的可见光谱图象。而摄象器件的目的是实现图象的存储、传输，因此光电转换之后，最终将电信号进一步转换存储或进行传输。 4. 光电异摄像管的结构与工作原理？ 答：光电导摄像管由光电导靶和扫描电子枪组成。光电导靶兼做光电转换和电信号存储元件。电子枪做扫描读出器件。结构如下图： 工作过程： （1）电子束扫描光电导上所有象素，并带相同负电。而信号输出面加正电，所以光电导内形成电场，方向指向负极。 （2）学图象照射光电导靶，使光电导内产生电子空穴对，在电场作用下，电子漂向正极，流入电源。而空穴漂向负极，与原来扫描时留下的电子复合，使负极电位升高。 （3）由于不同象素上的光强度不同，所以，负极电位升高量不同，这样光学亮暗图象就转换为负极的电位高低分布图。保存时间由漏电流大小确定。 （4）电子束扫描读出电位图象，并重新初始化光电导阴极电位。电子束再次扫描光电导，将阴极电位初始回低电位，就会引起充电电流流过负载电阻，并通过负载电阻转化为电压信号，此电压信号的大小正比于被充电光电导象素的阴极电位高低。 作业十四 https://www.360docs.net/doc/a52618424.html,D的含义？CCD以何种方式存储信号？ 答：CCD，即Charge Coupled Device，电荷耦合器件。CCD是通过其MOS结构，控制金属的栅极电压，引起半导体能带倾斜，形成势阱，来存储电荷信号。 2.线阵和面阵CCD各有哪些结构、优缺点？说明为何两相线阵CCD不能采用并行转移？ 答：线阵CCD器件，根据转移寄存器的结构，可分为单线和双线结构。 单线结构CCD，转移寄存器与感光单元并行排列，两者间通过转移栅连接。 双线结构CCD的转移寄存器按奇、偶序号分别排在CCD的两侧，与单线结构CCD相比具有更高的空间分辨率。 面阵CCD为二维成象器件。按传输结构的不同，仍然可以分为两种：行间传输结构和帧传输结构 帧传输结构中，光敏区和暂存区分别分为两部分。 缺点：帧转移时间较长，信号串扰 (smear) 较严重。设置快门，转移期间关闭光。 行间传输结构CCD中，光敏CCD列与暂存CCD列交替排列，一列光敏元和一列暂存CCD夹一个垂直转移栅，组成一组。多个这样的组水平排列，组间由高阻沟道隔开。 两相线阵CCD不能并行转移： 电荷转移开始前，要求转移到的目标单元必须处于“空闲”状态，即目标单元必须先把自身的电荷转移出去，处于“无信号”状态，才能再接收新的信号。 而从电荷开始转移到目标单元到转移完成的这段时间，则要求目标单元相邻的下一个单元是无信号状态，对电荷形成“阻隔”，否则电荷又将沿势阱流入目标单元下一单元，影响这一单元的信号，形成串扰。 对于两相线阵CCD，此时按离放大和滤波电路从远到近排序，设带电荷单元为1，3，5……，不带电荷单元为2，4，6……。则当1单元将电荷转移到2单元的过程中，必须保证3单元上已无信号。但如果是并行转移，则实际上3单元中的信号此时也正在向4单元转移，而并未达到“空闲”状态。这样的结果，就是1单元的部分电荷流入2单元后，又流入3单元……，结果造成整个线阵单元信号之间的严重串扰。所以，在两相线阵CCD中，只能采用串行转移，将信号一个个传送出去，把3单元的电荷转移了之后，才能从1 单元向2单元转移电荷。 如采用三相结构，同一时间带电荷的单元是1，4……，从工作过程可以看出，在并行转移过程中，当1单元向2单元转移电荷过程中，3单元始终处于“空闲”状态，1单元的电荷不会进入3单元，也不会透过3单元而对4单元中的另一信号造成干扰。 3. 分析下图所示滤波电路的幅频特性。 答：幅频特性： ()1 1o i i V H V C R L ωωω= = ?? + ??? 当c LC ωω== 时()H ω取最大值。 此滤波电路为带通滤波器。 4. 相关检测测量何种微弱信号？它与有源滤波测量的异同？ 答：有源滤波提供了在频率域中提取微弱信号的方法。而相关法提供在时间域中提取微弱信号的方法。两者是等价的，通过付里叶变换联系起来。 作业十五 1. 取样积分器提高信噪比的原理？ 答：取样积分器直接利用信号和零均值随机噪声具有不同的二级统计特性，通过多次累加，提高信噪比，实现微弱周期信号的检测。 当对信号的m 个周期重复采样，并累加采样值，则对噪声为白噪声的情况，信噪比增益为m ，提高信噪比依靠牺牲时间增加累加次数来实现。 2. 取样积分器与光子计数器所检测的微弱信号有何异同？ 答：光子计数是一种绝对微弱但高信噪比信号的灵敏检测技术，而锁相放大和积分累加是低信噪比的相对微弱信号的灵敏检测技术。即取样积分器检测的微弱信号，信号强度相对较大，“相对微弱”指的是信号叠加在一个同样可观的“噪声背景”之上，信噪比低。而光子计数器测量的信号则是信号本身强度极其微弱（因此探测器输出的不是连续信号，而是脉冲序列），但信噪比高。 3. 光学多道分析器的结构，提高信噪比的原理？ 答：光学多道分析器是传统光谱仪与面阵或线阵探测器相结合的产物。将传统光谱仪的出射狭缝改为出射孔，设置阵列探测器件在出射孔处同时测量不同波长的光强。即同时测量宽的光谱。对于弱信号，也可以通过阵列探测器多次累加信号，获得强的、高信噪比光谱信号。典型的OMA 结构如下图： 4. 单光子计数的上、下限功率如何确定？并解释其物理意义。 答：（1）测量上限由探测器的渡越时间偏差确定，数学表示为： 它反映了实现光子计数的第一个重要前提：光电倍增管渡越时间足够短，以产生对应于光子数目的电脉冲数，对电脉冲的计数才能表征光子数目，即弱光强度。 (2)测量下限由背景噪声脉冲数决定。数学表示为： min ()b n h P W ν η = 这个下限反映了实现光子计数的另一个重要前提：信号脉冲相对于背景噪声脉冲有足够的信噪比。 作业十六 1、二阶非线性晶体为何必须是非中心反演对称的？ 答：非线性光学研究高阶非线性光学现象，即物质的响应与光的场强成非线性关系。此时，通常的线性光学参数中包含与光的场强有关的项。对各向同性介质，二阶极化强度随电场的平方变化，表示为： ， 其中，χ(2)称为二阶极化率。由于P 为E 的偶函数，当E 改变为-E 时，P 不变，所以，若介质为具有中心反演对称结构的物质，χ(2)也不随外电场方向变化，结果P 不随外电场变化，即，不具有二阶非线性效应。换句话说，二阶非线性介质必须是非中心反演对称结构的。 2、自己推导正单轴晶体的二类共线倍频匹配角公式。 答：当且仅当21230k k k k n n ωω?=+-=?=时，倍频效率达到最大值。称?k=0为满足相 位匹配条件。二类相位匹配条件是指两基频波具有不同的偏振态，即实现o e o +→的二类相位匹配。 可以实现o+e →o 二类相位匹配，相位匹配 条件：2()2e e o n n n ωωωθ=-。将B （()cos ,()sin e e n n ωω θθθθ-）点坐标带入椭圆方程中 22 22 1()() o e y z n n ωω+= 最后可得 2arcsin 2e o o n n n ω ωωθ=- 2 )2(E P χ= 作业十七 1. 导出正单轴晶体参量放大中二类相位匹配的相位匹配角公式？ 解：设正常色散。 3 2 1 1 11132112233 1 22 2 3221221122 222 3211()sin cos ()() ()()sin ()()()e o o o o e e o o e o o o n n n n n n n n B n n n B n n ωω ωωωωωωωθωωωωωθθθωωθωωωω- ----+=??-==+?????-=?-? ? ?=?? 解得－ 其中3下标指泵浦光，1和2下标分别指信号光或闲置光。 （本题答案摘自佘卫龙老师《非线性光学》课程讲义） 2. 光学参量过程与光学倍频过程的异同？ 答：相同点：两者均为光学二次谐波效应，即二阶非线性效应，其作用原理均可以用二阶非线性耦合波理论来解释。 区别：光学参量过程是由高频的泵浦光产生低频率的激光。而光学倍频，则是由低频率的激光产生高频率的激光。 X 轴 212300 00 e e k k k n n ωω +-=-()sin ) e n ωθθ- 第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为 ， 且 ()??? ? ??+- =-===Ω?22000212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线 与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 0cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ ΩΦd d e e I = r r e e A dI L θ?cos = 第1.1题图 第1.2题图 《光电子技术》章节练习题及答案 第一章 一、填空题 1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。其并非热辐射光源本身的温度。 2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。 3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。 4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。 5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。 6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。 7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。 8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。 9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。 二、解答题 1、简述光子的基本特性（10分） [答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ωνη==h E ；（2）22c h c E m ν==，光子具有运 薪酬制度 第一章总则 第一条薪酬作为可分配价值形式之一，遵循按劳分配、效率优先、兼顾公平及可持续发展的基本原则。 第二条制定薪酬制度的目的在于使员工能够与公司一同分享公司发展所带来的收益，把短期收益、中期收益与长期收益有效结合起来。 第三条薪酬分配的依据是：贡献、能力和责任。 第四条员工薪酬由基本薪资、奖金、附加工资三部分构成。基本薪资依据岗位和能力确定；奖金分配的主要依据是公司经营效益和员工个人工作绩效，附加工资是对工作经验积累以及福利的一种补充报酬。 第五条公司根据当期经济效益及可持续发展状况决定工资分配水平。 第六条在条件成熟的情况下，公司对各类人才实行认股期权的薪酬激励方式。 第二章薪酬体系 第七条薪酬体系采取四种不同类别：以年度经营为评价周期的年薪制；与销售业绩相关的销售薪酬体系；与日常例行工作相关的职务职能工资制；生产及辅助岗位的员工工资体系。 第八条享受年薪制的员工，其工作特征是其工作业绩以一年的完整经营周期进行评估。这部分员工包括：总经理和副总经理、财务总监、市场总监，关键的技术专家、市场专家、高级职业经理人等。 第九条实行职务职能制的对象是公司内以例行规则从事非销售业务工作的员工。 第十条实行销售薪酬体制的人员是公司内市场销售人员。 第十一条生产及辅助岗位的员工工资标准参见公司有关规定。 第十二条特聘与离退休人员的薪酬见公司有关规定。 第三章工资结构 第十三条本公司员工收入由以下几个部分组成。 员工收入 = 基本薪资（级别工资+职务工资+任职保证金） + 奖金（绩效工资+年度奖金）/销售提成+项目奖励 + 附加工资[福利（午餐补贴+综合补贴） + 津贴（工龄津贴+公司龄津贴+住房津贴+保险津贴）] 非销售人员收入 = 基本薪资 + 奖金 + 附加工资 销售人员收入 = 基本薪资 + 提成奖励 + 附加工资 其中，基本薪资 = 级别工资+职务工资+任职保证金 奖金 = 绩效工资+年度奖金 附加工资 = 各种津贴+福利 第十四条基本薪资 级别工资：与职务级别挂钩。 职务工资：与员工职务、员工所在岗位及拥有职称挂钩。 任职保证金：是保证员工在工作岗位上承担权利与义务的体现。 第十五条基本薪资按月支付。每月10日发放上月工资。 第十六条奖金 奖金分为非销售人员奖金和销售人员提成奖励两种情况。非销售人员奖金与绩效考核挂钩。非销售人员奖金分为季度绩效工资与年度奖金两种形式（项目奖励是针对项目开发、设计、施工的项目组人员体现额外的奖金）。销售人员提成奖励与销售收入挂钩，体现销售员的业绩与能力。 1．绩效工资：与员工完成所在岗位职责情况有关，根据考核结果按季度发放。 2．年度奖金：根据公司效益情况结合个人当年考核综合情况于年底发放。 3．项目奖励：根据项目性质结合个人在项目组中的作用和绩效情况在项目完成后发放。 第十七条附加工资 1．津贴：包括工龄津贴、公司龄津贴、住房津贴、保险津贴、加班津贴、 （电子行业企业管理）福星电子科技有限公司各岗 位职责 （一）财务总监——张娟 .主要职责： ⑴在分管副总经理领导下，负责主持本部的全面工作，组织并督促部门人员全面完成本部职责范围内的各项工作任务； ⑵贯彻落实本部岗位责任制和工作标准，密切与生产、营销、计划等部门的工作联系，加强与有关部门的协作配合工作； ⑶负责组织《会计法》及地方政府有关财务工作法律法规的贯彻落实； ⑷负责组织公司财务管理制度、会计成本核算规程、成本管理会计监督及其有关的财务专项管理制度的拟定、修改、补充和实施； ⑸组织领导编制公司财务计划、审查财务计划。拟定资金筹措和使用方案，全面平衡资金，开辟财源，加速资金周转，提高资金使用效果； ⑹组织领导本部门按上级规定和要求编制财务决算工作； ⑺负责组织公司的成本管理工作。进行成本预测、控制、核算、分析和考核，降低消耗、节约费用，提高监利水平，确保公司利润指标的完成； ⑻负责建立和完善公司财务稽核、审计内部控制制度，监督其执行情况； ⑼审查公司经营计划及各项经济合同，并认真监督其执行，参与公司技术、经营以及产品开发、基本建设、技术改造和其他项目的经济效益的市议； ⑽参与审查调整价格、工资、奖金及其奉承涉及财务收支的各种方案；组织考核、分析公司经成果，提出可行的建议和措施； ⑾负责财会人员的业务培训。规划会计机构、会计专业职务的设置和会计人员的配备，组织会计人员培训和考核，坚持会计人员依法行使职权； ⑿负责向公司总经理、主管副总汇报财务状况和经营成果。定期或不定期汇报各 项财务收支和盈亏情况，以便领导及时进行决策； ⒀有权向主管领导提议下属人选，并对其工作考核评价； ⒁完成公司领导交办的其他工作任务。 （二）会计主管——王秋娣 岗位职责 ⑴服从分配，听从指挥，并严格遵守公司各项规章制度和有关规定； ⑵负责领导公司的财务会计划； ⑶组织制定本公司的财务计划，银行借款计划，并组织实施； ⑷组织编制本公司的财务计划，银行借款计划，并组织实施； ⑸负责组织固定资产和资金的核算工作； ⑹负责按国家规定进行严格审查各类有关财务方面的事项，并督促办理解交手续； ⑺负责审查或参与拟订经济合同、协议及其他经济文件； ⑻负责向公司领导和董事会报告财务状况和经营成果，审查对外提供的会计资料； ⑼定期或不定期地向公司领导、董事会，报告各项财务收支和盈亏情况，以便领导进行决策，支员群众参加管理； ⑽负责组织会计人员学习政治理论和业务技术； ⑾负责会计人员考核，参与会计人员的任用和调配； ⑿参加生产经营会议，参与经营决策。 4.岗位要求： ⑴具有大专以上文化程度和会计专业技术资格； 第一章 1.10 Refractive index (a) Consider light of free-space wavelength 1300 nm traveling in pure silica medium. Calculate the phase velocity and group velocity of light in this medium. Is the group velocity ever greater than the phase velocity? (b) What is the Brewster angle(the polarization angle qp) and the critical angle(qc) for total internal reflection when the light wave traveling in this silica medium is incident on a silica/air interface. What happens at the polarization angle? (c) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when the light beam traveling in the silica medium is incident on a silica/air interface? (d) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when a light beam traveling in air is incident on an air/silica interface? How do these compare with part (c) and what is your conclusion? 1.18 Reflection at glass-glass and air-glass interface A ray of light that is traveling in a glass medium of refractive index n1=1.460 becomes incident on a less dense glassmedium of refractive index n2=1.430. Suppose that the free space wavelength of the light ray is 850 nm. (a) What should the minimum incidence angle for TIR be? (b) What is the phase change in the reflected wave when the angle of incidence qi =85 ° and when qi =90° ? (c) What is the penetration depth of the evanescent wave into medium 2 when qi =85 ° and when qi =90° ? (d) What is the reflection coefficient and reflection at normal incidence (qi =0 ° )when the light beam traveling in the glass medium (n=1.460) is incident on a glass-air interface? (e) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when a light beam traveling in air is incident on an air/-glass interface (n=1.460)? How do these compare with part (d) and what is your conclusion? 1.20 TIR and polarization at water-air interface 中国电子企业排名100强 1 中国普天信息产业集团公司 2 海尔集团公司 3 联想集团控股公司 4 上海广电（集团）有限公司 5 TCL集团有限公司 6 熊猫电子集团有限公司 7 中国长城计算机集团公司 8 华为技术有限公司 9 海信集团有限公司 10 四川长虹电子集团有限公司 11 康佳集团股份有限公司 12 上海贝尔有限公司 13 北京北大方正集团公司 1 4 苏州孔雀电器集团有限责任公司 15 彩虹集团公司 16 华东电子集团 17 大连大显集团有限公司 18 厦门华侨电子企业有限公司 19 深圳市赛格集团有限公司 20 深圳华强集团有限公司 21 惠州市德赛集团有限公司 22 深圳市中兴通讯股份有限公司 23 河南安彩集团有限责任公司 24 浪潮电子信息产业集团公司 25 深圳桑达电子总公司 26 深圳创维一RGB电子有限公司 27 深圳开发科技股份有限公司 28 清华同方股份有限公司 29 广东福地科技股份有限公司 30 江苏新科电子集团 31 上海飞乐股份有限公司 32 北京国际交换系统有限公司 33 长江计算机（集团）公司 34 上海华虹（集团）有限公司 35 青岛澳柯玛集团总公司 36 大唐电信科技产业集团 37 北京松下彩色显象管有限公司 38 长白计算机集团公司 39 广东风华高新科技集团有限公司 40 吉林省电子集团公司 41 北京东方电子集团股份有限公司 42 乐金曙光电子有限公司 43 沈阳和光集团股份有限公司 44 西安海星科技实业（集团）有限公司 45 四川托普集团科技发展有限责任公司 46 宏安集团有限公司 47 清华紫光（集团）总公司 48 咸阳偏转集团公司 49 山东小鸭集团有限责任公司 50 石家庄宝石电子集团有限责任公司 51 长飞光纤光缆有限公司 52 烟台东方电子信息产业集团有限公司 53 福建福日集团 54 天津市中环电子计算机公司 55 江苏宏图电子信息集团有限公司 56 横店集团东磁有限公司 57 南天电子信息产业集团公司 58 大恒新纪元科技股份有限公司 59 中国华录集团有限公司 60 上海亚明灯泡厂有限公司 61 广州金鹏集团有限公司 62 广东正通集团有限公司 63 上海华东电脑股份有限公司 64 广州华南信息产业集团有限公司 65 上海金陵股份有限公司 66 杭州富通集团有限公司 67 宁波波导股份有限公司 68 浙江富春江通信集团有限公司 69 中国振华电子集团有限公司 70 江门市高路华集团有限公司 71 东方软件有限公司 72 广州无线电集团 73 成都国腾通讯（集团）有限公司 74 中国计算机软件与技术服务总公司 中国电子市场现状及发展趋势 第一个问题跟大家交流电子交易市场的产生和作用。这个问题是我们的老问题，我看了一下网上的材料，这届电脑节之前已经开到了第五届，实际上这个问题我们一直在谈。在这次调研里，我们也大体看了中国整个电子交易市场的发展历程，大体分成三个阶段，当然我们看了一些材料，对这个阶段的划分有一些不太一样，但是不管怎么划分，它大体经历了三个阶段，而这三个阶段无不和国家的总体发展和信息产业的技术进步紧密了结合在一起，所以我不具体的说这三个阶段。今天来的都是业内人士亲历走过了这个历程。在这个发展过程中，电子交易市场的产生，我们分析它，包括以前电脑节的资料我也看了一下。我们取得了一个共识，中国电子交易市场的产生。 1、它和中国经济快速增长密不可分。 这里把GDP的增长，电子工业增加值的增长速度和电子增长值占GDP的比重作了一个图表。我们可以看出，电子工业的发展和电子市场的发展和整个经济发展的高度相关性，大的背景方面就是整个经济发展。 2、现代电子信息技术的进步。 我个人认为，中国实际上比较充分的享受了整个世界信息技术进步的后发性利益。技术快速扩张、应用、成本降低、价格大幅度下降，带动了产品广泛应用。如果IT产品还是两三万块钱的消费水平，还不能广泛的普及到家庭，我们还是享受了后发性的利益，然后带动了整个产业的发展。我们这里给出了“九五”以来中国信息产业快速发展的一个表（幻灯片）。我们看出，技术进步带动了这个市场的发展。 3、城乡消费水平的提高和社会信息化水平的加快。 这点使得消费类电子产品迅速进入家庭，成为具有普遍消费能力的商品。是我们可以看出从81年—03年城乡消费水平增长的趋势；1978—2004年，整个改革开放20几年来城乡消费系数的变化都和消费水平、消费能力有关，04年城乡居民恩格尔系数相关。 第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为 5.6710-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ=-进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第1.2题图 中国光电子企业100强 1 中国普天信息产业集团公司 2 海尔集团公司 3 联想集团控股公司 4 上海广电（集团）有限公司 5 TCL集团有限公司 6 熊猫电子集团有限公司 7 中国长城计算机集团公司 8 华为技术有限公司 9 海信集团有限公司 10 四川长虹电子集团有限公司 11 康佳集团股份有限公司 12 上海贝尔有限公司 13 北京北大方正集团公司1 4 苏州孔雀电器集团有限责任公司 15 彩虹集团公司 16 华东电子集团 17 大连大显集团有限公司 18 厦门华侨电子企业有限公司 19 深圳市赛格集团有限公司 20 深圳华强集团有限公司 21 惠州市德赛集团有限公司 22 深圳市中兴通讯股份有限公司 23 河南安彩集团有限责任公司 24 浪潮电子信息产业集团公司 25 深圳桑达电子总公司 26 深圳创维一RGB电子有限公司 27 深圳开发科技股份有限公司 28 清华同方股份有限公司 29 广东福地科技股份有限公司 30 江苏新科电子集团 31 上海飞乐股份有限公司 32 北京国际交换系统有限公司 33 长江计算机（集团）公司 34 上海华虹（集团）有限公司 35 青岛澳柯玛集团总公司 36 大唐电信科技产业集团 37 北京松下彩色显象管有限公司 38 长白计算机集团公司 39 广东风华高新科技集团有限公司 40 吉林省电子集团公司 41 北京东方电子集团股份有限公司 42 乐金曙光电子有限公司 43 沈阳和光集团股份有限公司 44 西安海星科技实业（集团）有限公司 45 四川托普集团科技发展有限责任公司 46 宏安集团有限公司 47 清华紫光（集团）总公司 48 咸阳偏转集团公司 49 山东小鸭集团有限责任公司 50 石家庄宝石电子集团有限责任公司 51 长飞光纤光缆有限公司 52 烟台东方电子信息产业集团有限公司 53 福建福日集团 54 天津市中环电子计算机公司 55 江苏宏图电子信息集团有限公司 56 横店集团东磁有限公司 57 南天电子信息产业集团公司 58 大恒新纪元科技股份有限公司 59 中国华录集团有限公司 60 上海亚明灯泡厂有限公司 61 广州金鹏集团有限公司 62 广东正通集团有限公司 63 上海华东电脑股份有限公司 64 广州华南信息产业集团有限公司 65 上海金陵股份有限公司 计算机与电子通信技术类本科专业教学计划 （2002级） 计算机与技术 电子信息工程 通信工程 电子商务 计算机与信息工程学院 2002年9月 计算机与电子通信技术类2002级教学计划 （专业代码：计算机与技术专业：080605 电子信息技术专业：080603 通信专业：080604 电子商务专业：） 一、培养目标 本类专业培养德智体全面发展，具备计算机科学与技术、电子技术、通信和信息处理等较宽广领域的工程技术基础知识和较强的实践技能，具备电子商务及现代经济管理学与金融学的基本理论、基础知识和系统分析、设计技术的专业人才。其中各专业的具体培养目标如下： 1．计算机科学与技术专业 本专业的人才培养目标是：培养德、智、体全面发展，具有坚实理论基础，系统地掌握计算机科学与技术有关的计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，适应计算机系统分析、系统设计、系统集成、运行管理、营销等多方面需要的高级技术人才。 2．电子信息工程专业 本专业是电子、信息、通信方面的较宽口径专业，培养德、智、体全面发展，具备电子技术、通信和信息系统的专业知识和较强的实践技能，能从事各类电子设备、通信和信息系统的研究、设计、制造、应用和开发的高等工程技术人才。 3．通信工程专业 本专业培养能为社会主义现代化建设服务的，德、智、体全面发展的、理论基础扎实、专业口径宽、适应性好、能力强、综合素质高，掌握坚实的通信技术、通信系统和通信网等相关专业学科理论，具有较强的工程实践能力，能从事通信系统及设备的研究、设计、开发、分析、制造、运营及在通信行业、政府机关和国民经济各部门中从事开发、应用通信技术及设备管理的高级工程技术人才。 4．电子商务专业 本专业培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机信息技术和网络技术，以及熟悉现代经济管理学与金融学的基本理论、基础知识和系统分析、设计技术，适应网络经济时代，满足国民经济迅速发展对电子商务专门人才的需要，能在科研部门、大中型企业、事业和行政管理部门以及计算机公司等单位，从事计算机科学研究和应用开发、现代企业管理的计算机科学与技术学科、现代经济商务管理的高级跨学科综合型人才。 二、培养规格 赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！ 作业一： 1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA ，则根据照度的定义公式： dA d I dA d E 0Ω==φ （1） 其中Ωd 为上图所示的立体角。 因而有： 2/32222) h (L h dA h L cos dA d +?=+?= Ωθ （2） 将（2）式代入（1）式得到： 2 /3220)h (L h I E += （3） 为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零， 计算得： 因而，当高度为m 221 时书上的照度最大。 2、设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm ，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为=10-3rad ，辐射通量为3mW ，视见函数取 V(6328)=，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度 （2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度 （3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少 解：（1）光通量：lm 49.010324.0638V K 3m v =???=Φ??=Φ-θ 发光强度：cd 1024.64 d d I 52v v ?≈Φ=ΩΦ=θπ 亮度：2112 35m /cd 1059.7)10(4 1024.6dAcos dI L ?≈??==-πθ轴 （2）由题意知，10米远处的照明区域直径为： 从而照度为：lx 9.6238)10(4149.0D 4E 2 22 v =??=Φ=-ππ （3）透射率：8114 1026.110 95.710L 1T -?≈?==轴（熙提） 《光子学与光电子学》 习题及题解 原荣 邱琪 编著 第1章 概述和理论基础 1-10 计算每个脉冲包含的光载波数 考虑工作在1 550 nm 波长的10 Gb/s RZ 数字系统，计算每个脉冲有多少个光载波振荡？ 解：已知λ = 1.550 μm ，所以光频是Hz 101.93514×==λc f ，光波的周期是 1T f ==5.168×10?15 s 。 已知数字速率是10 Gb/s RZ 码，所以脉冲宽度是T = 1/(10×109) = 10?10 s ，所以在该脉冲宽度内的光周期数是 19349015.168/101510ele =×==??T T N 1-11 计算LD 光的相干长度和相干时间 单纵模LD 的发射波长是1550 nm ，频谱宽度是0.02 nm ，计算它发射光的相干时间和相干长度。 解：由题可知，λ = 1550×10?9 m ，Δλ = 0.02 × 10?9 m ，从式（3.1.18）可知 ()()Hz 102.5100155/1031020.0/929 892×=××××=Δ=Δ??λλc v 于是，相干时间是 019104)102.5/(1/1?×=×=Δ≈Δv t s 或者 0.4 ns 相干长度是 12.010*******c =×××=Δ=?t c l m 或者 12 cm 与LED 相比（见例1.3.4），LD 的相干长度是LED 的6.3×103倍。 第2章 光波在光纤波导中的传输 2-14 平面电介质波导中的模数 平面电介质波导宽为100 μm ，，490.11=n 084.12=n ，使用式（2.2.6）估算波长为1.55 μm 的自由空间光入射进该波导时，它能够支持的模数。并把你的估算与下面的取整公式进行比较 1π2Int +?? ????=V M 解：全反射的相位变化不能够大于π，所以φ /π 小于1。对于多模波导，φ>>V ，式（2.2.6） ()π2π2V V m ≈?≤φ。利用已知的参数和式（2.2.7），可以计算V 值如下： ()()21.3648.149.1105.11050π2π212 266212221=?×××=?=??n n a V λ 此时()06.23π/21.362π2=×=≤V m ，把0=m 模算上，就有24个模。利用取整公式可以算出该波导能够支持的模数()()23136.212Int 1π2Int =+×=+=V M 。 该题和例2.2.1比较，因为074.12=n 变为084.12=n ，波长由1.0 μm 变为1.5 μm ，所以波导能够支持的模数也减少了。 2-15 计算保证只有一个TE 模工作的AlGaAs 对称平板波导的最大中心厚度 已知自由空间波长λ = 0.85 μm ， 计算保证只有一个TE 模工作的AlGaAs 对称平板波导的最大中心厚度。波导参数为n 1 = 3.6，n 2 = 3.55。 解：由式（2.2.9）可得到最大平板厚度为 μm 711.055.36.3258.02222221c =?=?=n n d λ 2-16 数值孔径计算 接收机PIN 光电二极管的光敏面是2 mm ，使用1cm 的透镜聚焦，透镜和PIN 管之间为空气，计算接收机的数值孔径。 解：因为n 0 = 1，光敏面d = 1 mm ，透镜焦距f = 10 mm ，d /2f <<1, 所以sin α≈ tan αmax max ，由式（2.3.5）可得到 NA = sin αmax ≈ tan αmax = d /2f = 0.05 对应的最大接收角αmax 为2.87o （见图2.2.6），总接收角为2αmax = 5.74o 。 2-17 平板波导的数值孔径和接收角计算 有一个对称的AlGaAs 平板波导，已知中心介质n 1 = 3.6，与其相邻的介质n 2 = n 3 =3.55， 电子行业需求分析与解决方案 【https://www.360docs.net/doc/a52618424.html,编者按】从企业经营管理的角度出发，电子行业企业需要不断面对来自下面四个方面的挑战：1、竞争环境提出的挑战：速度；2、产品的品质要求：质量；3、价格优势的保持：成本控制... 从企业经营管理的角度出发，电子行业企业需要不断面对来自下面四个方面的挑战： 1、竞争环境提出的挑战：速度 2、产品的品质要求：质量 3、价格优势的保持：成本控制 4、满足不断变化的客户需求：客户定制 针对以上分析的电子行业特点，在基于不断提高速度、提升质量、降低成本、相应客户需求的基础上，用友软件公司推出了用友ERP-U8生产制造电子行业应用解决方案，帮助企业建立动态平衡的计划体系，从采购原材料、生产产品、产品出厂等过程建立全程监控体系，紧密供应链体系，实现减少预测偏差降低库存、压缩投资规模，大大提高企业资金、设备及设施等资源的利用率，降低或消灭企业各流通环节的无效支出，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。当然解决上述问题并不是单一方面能够完成的，包括软件产品、企业制度、企业执行力等，下面只是从产品在满足电子行业重点管理难点的特色方面来阐述该方案。 UFIDA870 产品解决方案概述 电子行业的生产管理内容、模式和营销特点，决定了其不同于其它行业以及本行业其他不同生产组织方式的管理需求。 针对以上分析的电子行业对ERP的需求，在深入研究行业生产经营特点的基础上，用友软件公司推出了用友ERP-U8生产制造电子行业应用解决方案，以帮助电子企业从采购原材料、生产产品、产品出厂等过程实现低库存、无积压，大大提高企业资金、设备及设施等资源的利用率，降低或消灭企业各流通环节的无效支出，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。 用友ERP-U8生产制造系统以成熟ERP理论为基石，融入了设计者多年实际企业管理的经验，在大范围电子制造企业需求调研的基础上研发而成，集中了众多公司企业使用者的经验反馈，不断优化，是一套非常符合国内企业惯例需求，体现了世界级制造管理趋势的ERP系统。因此，用友ERP-U8生产制造系统可以正确导引企业实际管理需求，即蕴涵了先进的管理理念，又预制了灵活的选择，从帮助企业逐渐理顺流程入手，带动企业的管理提升，避免了过激的业务重组，克服国内多数软件盲目遵循手工管理实务，或片面模仿国外软件规格而忽略国内实际的严重弊端。 针对电子行业的生产管理特点和需求，我们制定了以生产制造管理为核心，以用户需求为导向的企业信息化解决方案，及时掌握外协厂家的动态，合理控制库存，优化排产排程，严格控制交货期、全面掌握企业资金流向。真正实现物流、资金流、信息流的实时、集成、同步的控制，从而保证“增值”的实现。 用友U870电子行业解决方案由标准产品模块+行业应用插件+定制开发工具包组成，行业应用插件是U870在标准产品的基础上，充分结合行业应用的一些管理特色而提出的行业解决方案，定制开发工具包是用友针对一些企业个性化的管理需求而定制的业务解决方案。 产品管理难点及用友解决方案 企业产品管理中遇到的难点问题 1.物料编号管理困难 光电子技术作业解答Revised on November 25, 2020 赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！ 作业一： 1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA ，则根据照度的定义公式： dA d I dA d E 0Ω==φ （1） 其中Ωd 为上图所示的立体角。 因而有： 2/32222) h (L h dA h L cos dA d +?=+?=Ωθ （2） 将（2）式代入（1）式得到： 2/3220) h (L h I E += （3） 为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零， 计算得： 因而，当高度为m 221 时书上的照度最大。 2、设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm ，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为=10-3rad ，辐射通量为3mW ，视见函数取 V(6328)=，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度 （2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度 （3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少 解：（1）光通量：lm 49.010324.0638V K 3m v =???=Φ??=Φ-θ 发光强度：cd 1024.64 d d I 52v v ?≈Φ=ΩΦ=θπ 亮度：2112 35m /cd 1059.7)10(4 1024.6dAcos dI L ?≈??==-πθ轴 （2）由题意知，10米远处的照明区域直径为： 从而照度为：lx 9.6238)10(4149.0D 4E 2 22 v =??=Φ=-ππ （3）透射率：8114 1026.110 95.710L 1T -?≈?==轴（熙提） 作业二 1、说明蓝色火焰与黄色火焰的色温谁高，为什么 答：色温是用黑体的温度来标度普通热辐射源的温度。 如果热辐射体的光色与温度为T 的黑体的光色完全一样，则称该热辐射体的色温为T 。 由维恩位移定律T m /αλ=（其中K m ?=μα2898），可知，峰值波长m λ与温度成反比，峰值波长随温度升高而蓝移。因为蓝色火焰发出的光波长比黄色火焰的小，所以蓝色火焰的色温高。 2、何谓标准照明体与标准光源 初级和次级标准光源 答：标准照明体指特定的光谱功率分布。CIE 针对不同的用途定义了不同的标准照明体，其中常用的三种标准照明体为： ：温度为2856K 的黑体所发出的光谱 标准照明体B ：相关色温约为4874K 的直射阳光的光谱 标准照明体C ：相关色温为6774K 的平均日光的光谱 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。相干光源主要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、各种传感器等。 光存储器件分为光盘(包括CD、VCD、DVD、LD等)、光驱、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相互作用及能量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，光纤放大器和光纤激光器。 20世纪90年代，掺铒光纤放大器(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，光盘已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，信息与信息交换量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。 ⒋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。 ⒌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）。 第一章 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、光显示器件。 光源器件分为相干光源和非相干光源。相干光源主要包括激光器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、热伏型探测器等。 光存储器件分为光盘(包括CD、VCD、DVD、LD等)、光驱、光盘塔等。 光显示器件包括CRT、液晶显示器、等离子显示器、LED显示。 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相互作用及能量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。 ⒌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技术的主体？ 等离子体显示（PDP），液晶显示（LCD），场致发射显示（EL），LED显示。 第二章：光学基础知识与光场传播规律 ⒈ 填空题 ⑴ 光的基本属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。 ⑵ 两束光相干的条件是频率相同、振动方向相同、相位差恒定；最典型的干涉装置有杨氏双缝干涉、迈克耳孙干涉仪；两束光相长干涉的条件是(0,1,2,)m m δλ==±±，δ为光程差。 ⑶两列同频平面简谐波振幅分别为01E 、02E ，位相差为φ，则其干涉光强为 22010201022cos E E E E φ++，两列波干涉相长的条件为2(0,1,2,)m m φπ==±± ⑷波长λ的光经过孔径D 的小孔在焦距f 处的衍射爱里斑半径为1.22f D λ 。 ⒉ 在玻璃( 2.25,1)r r εμ==上涂一种透明的介质膜以消除红外线(0.75)m λμ=的反射。 ⑴求该介质膜应有的介电常量及厚度。 ⑵如紫外线(0.42)m λμ=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？ ⑴玻璃的折射率 1.5n == ，正入射时，当n = 作用，所以 1.225n ===，正入射下相应的薄膜厚度最薄为 0.750.15344 1.225 h m n λμ===? ⑵正入射时，反射率为 2222 00002222000022()cos ( )sin 22()cos ()sin G G G G n n nh nh n n n n n n nh nh n n n n ππλλρππλλ-+-=+++正 2200222200002()cos 3.57%22()cos ()sin G G G nh n n n n nh nh n n n n πλππλλ-= =+++ 1 中国普天信息产业集团公司 2 海尔集团公司 3 联想集团控股公司 4 上海广电（集团）有限公司 5 TCL集团有限公司 6 熊猫电子集团有限公司 7 中国长城计算机集团公司 8 华为技术有限公司 9 海信集团有限公司 10 四川长虹电子集团有限公司 11 康佳集团股份有限公司 12 上海贝尔有限公司 13 北京北大方正集团公司 1 4 苏州孔雀电器集团有限责任公司 15 彩虹集团公司 16 华东电子集团 17 大连大显集团有限公司 18 厦门华侨电子企业有限公司 19 深圳市赛格集团有限公司 20 深圳华强集团有限公司 21 惠州市德赛集团有限公司 22 深圳市中兴通讯股份有限公司 23 河南安彩集团有限责任公司 24 浪潮电子信息产业集团公司 25 深圳桑达电子总公司 26 深圳创维一RGB电子有限公司 27 深圳开发科技股份有限公司 28 清华同方股份有限公司 29 广东福地科技股份有限公司 30 江苏新科电子集团 31 上海飞乐股份有限公司 32 北京国际交换系统有限公司 33 长江计算机（集团）公司 34 上海华虹（集团）有限公司 35 青岛澳柯玛集团总公司 36 大唐电信科技产业集团 37 北京松下彩色显象管有限公司 38 长白计算机集团公司 39 广东风华高新科技集团有限公司 40 吉林省电子集团公司 41 北京东方电子集团股份有限公司 42 乐金曙光电子有限公司 43 沈阳和光集团股份有限公司 44 西安海星科技实业（集团）有限公司 45 四川托普集团科技发展有限责任公司 46 宏安集团有限公司 47 清华紫光（集团）总公司 48 咸阳偏转集团公司 49 山东小鸭集团有限责任公司 50 石家庄宝石电子集团有限责任公司 51 长飞光纤光缆有限公司 52 烟台东方电子信息产业集团有限公司 53 福建福日集团 54 天津市中环电子计算机公司 55 江苏宏图电子信息集团有限公司 56 横店集团东磁有限公司 57 南天电子信息产业集团公司 58 大恒新纪元科技股份有限公司 59 中国华录集团有限公司 60 上海亚明灯泡厂有限公司 61 广州金鹏集团有限公司 62 广东正通集团有限公司 63 上海华东电脑股份有限公司 64 广州华南信息产业集团有限公司 65 上海金陵股份有限公司 66 杭州富通集团有限公司 67 宁波波导股份有限公司 68 浙江富春江通信集团有限公司 69 中国振华电子集团有限公司 70 江门市高路华集团有限公司 71 东方软件有限公司 72 广州无线电集团 73 成都国腾通讯（集团）有限公司 74 中国计算机软件与技术服务总公司 75 威海北洋电气集团股份有限公司 76 江西省电子集团公司 77 广东生益科技股份有限公司 78 首钢日电电子有限公司 79 广州邮电通信设备有限公司 80 江苏紫金电子信息产业集团公司 81 深圳市特发黎明光电（集团）有限公司 82 天津天大天财股份有限公司 83 镇江通讯广播设备厂 84 深圳市先科企业集团 85 航天信息股份有限公司 86 上海宏盛科技发展股份有限公司 87 上海精密科学仪器有限公司 88 深圳兰光电子工业总公司光电子技术安毓英习题答案
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