交插式边耦合驻波加速结构两组腔列偏谐对能量增益的影响
驻波多普勒效应
2. 解释绳驻波的段数为何会变化？
六、驻 波
1. 驻波及其产生 两列振幅、频率和振动方向都相同的相干波，沿
相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象.
2. 驻波方程
y1 A cos (t kx) y2 A cos (t kx)
y y1 y2
每一种频率对应于弦线的一种振动方式，称为 弦线振动的“简正模式”
1 ——基频
2 ——二次谐频
六、驻 波
两端固定的弦
振动的简正模式l源自nn2n
1,2,
一端固定一端自由 的弦振动的简正模式
l (n 1) n n 1,2,
22
l 1
2
l 1
4
l 22
2
l 32
4
l 33
2
l 53
4
七、多普勒效应
说明
（2）若波源与观察者不沿二者连线运动
v's
vo
v'o
vs vs u
'
u u
v'o v's
（3）若观测者静止，波源以 v向s 观测者运动，
且vs u，则所有的波前被挤压而聚集在一个圆锥
面（马赫锥）上，形成冲击波（激波）。
七、多普勒效应
说明
（4）如果波速接近光速（如电磁波），则应考虑 相对论效应。
电磁波的传播不需介质，接收频率取决于波源 和接收器的相对速度；
当波源和接收器在同一直线上相对运动时
o
1 1
v/c
v/c
s
（相互接近）
o
1 1
v/c
v/c
s
（相互远离）
4.3 矩形谐振腔
(4-31)
第四章 微波谐振器
矩形谐振腔 §4.3 矩形谐振腔
横向场量可以用纵向场量求出来
r 1 ∂ H t = 2 (∇t H z ) K c ∂z r 1 Et = 2 ( jωµ z × ∇t H z ) ˆ Kc v v ˆ Et = − Z TE z × H t
Ex = − jωµ ∂H z 2 K c ∂y
2
λr =2ຫໍສະໝຸດ v 2π = fr K2
m n p + + a b l
λr =
2π 2 = 2 2 2 K m n p + + a b l
(4-37)
第四章 微波谐振器
矩形谐振腔 §4.3 矩形谐振腔
两个传播方向相反的行波叠加时， 两个传播方向相反的行波叠加时，场的表达式为
mπ + E z = E0 sin a mπ − y e − jβ z + E0 sin a nπ x sin b y e jβ z
若z=0处放一短路板，则有边界条件 z=0处放一短路板， 处放一短路板
E x z =l = 0
pπ ( p = 0,1,2,3L) l
βl = pπ 或 β =
则腔体内TM 则腔体内TMmnp模的纵向电场为
第3章驻波加速管
3、驻波加速原理
——驻波观点分析
E ( z, t ) Ez ( z) cos t
z
Ez ( z )
n
An cos
(2n 1) z D
同步加速条件
D T c 2
满足同步条件下，电 子能量增益
W e
D /2
D /2
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
An cos
(2n 1) z cos t dz D
又反射到阳极泵壁，随之又被新蒸发的钛膜掩
埋。
5. 钛泵的排气机理
有机气体：容易吸附，被电子轰击后分解沉积。
活性气体：如氧气、一氧化碳和氮气等靠与阳极筒内壁表
面的钛膜产生化学吸附，形成固态化合物。 氢 气：开始由离子掩埋，然后是由中性吸收和扩散到
钛膜形成氢化物。
惰性气体：被电离后，形成正离子，然后以离子的形式轰 击钛膜，离子得到电子而形成中性原子，然后
真空区域划分
粗真空： 760～10Torr 105～102 Pa 低真空(中真空)： 10～10-3Torr 102-10-1 Pa 高真空： 10-3～10-8Torr 10-1～10-5 Pa 超高真空： 10-8～10-12Torr 10-5～10-9 Pa 极高真空： <10-12Torr <10-9 Pa
第四节
真空系统
真空技术应用 – 主要作用： 避免加速管内放电击穿 防止电子枪阴极中毒、钨丝材料的热子或灯丝氧 化 减少电子与残余气体的碰撞损失 – 加速管真空系统的形式： 全密封驻波加速管 具有可拆卸密封的驻波加速管 具有可拆卸密封的行波加速管
– 压强
1标准大气压(ATM)=101325帕(Pa)≈0.1MPa 1托(Torr)=1.333224×102帕(Pa)， 1帕(Pa)=7.5×10-3托(Torr)
一种新型同杆并架双回输电线路物理模型构建方法-电力系统自动化
图9 中 % :# 和 :$ 为零序互感器 % :% ' :# $ 为普 通互感器 & 各互感器变比均 为 #o#% 且同名端均在 图中左侧 & 在确定 .(( 为 满足 各相 导 线 间 互 感 ) *后 % 在第7 与第1 两相导线间加入线 间 .( 7 1 的大小关系 % 互感补偿 值 .(2 和第 ) 回 线 路 L 相# 7 1&以第# 相" 为 例% 这两相导线间的互阻抗 4 相" , 回线路 _ 相 # 和补偿互阻抗的关系为 .(2 .(# .(( # 4# 4$ ) *& 根据最初计算得到的各相自阻抗 值 . 公共 阻 8 7' 抗值 .(( 确 ) *及所求得的各相间补偿互阻抗 值 . ( 2 7 1% 定每相 导 线 上 的 补 偿 自 阻 抗 值 . 8 2 7& 以 ) 回 线 路 相导线为例 % 的计算式如下 ! _ . 8 2 7
= P /)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ不同而导致的两两互感的差异不能体现 ( % 难 以准
图 E! 基于六角形电抗器原理的动模方案 " # % E!? * + 6 # 16 0 ; ) @ + / ) ;0 *( ) Q + 0 * + $ 5 $ / . 2 , 1 . , 2 ) 2 ) + 1 . 0 2
确反映同杆并架线路故障时的电气量变化特性 & 本文在对现有同杆并架双回线路动态物理模型 的建模原理进行分 析 研 究 的 基 础 上 % 提出了一种能 够模拟同杆双回线路各线间互感差异的物理模型构 建的新方法 % 并以实际线路参数为基础 % 验证了所提 出的方法的可行性和正确性 &
光纤通信复习题库(整合版)
光纤通信复习题库（整合版）一、填空题1.有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流，以便时产生信号的提取，称_扰码电路 __ 。
2.PIN光电二极管是在P型材料和N型材料之间加一层_ _I___型材料，称为__耗尽层。
3.APD中促使其电流猛增的是__倍增效应。
碰撞电离4．在半导体激光器的P—I 曲线上，当I＞It 时，激光器发出的是激光，反之为荧光5. EDFA在光纤通信系统中主要的应用形式主要有作前置放大器使用、作功率放大器使用和作_线路放大器使用。
6. SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为_同步传送模块STM-N_。
7.从波动理论的观点看，光波作为一种电磁波来处理。
8.目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是 1.31μm和1.55um 。
9.光纤主要由纤芯和包层两部分构成。
10.LED适用于模拟的光纤传输系统。
11．光纤中的传输信号由于受到光纤的损耗和色散的影响，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。
12．光纤数值孔径的物理意义是表示光纤端面_ 集光 _的能力。
接受和传输光13.准同步数字体系的帧结构中，如果没有足够的开销字节，就不能适应网络管理、运行和维护。
14.SDH中STM—1的速率是 155Mb/s 。
15. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为正向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构等三种形式。
16.响应度和量子效率都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。
17.目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85um ,1.55um 和__1.31um_。
18.PDH复用成SDH信号必须经过映射、定位、复用三个步骤。
19.受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光 ___。
20. SDH中STM—4的速率是 622 Mb/s 。
21.常用的SDH设备有：终端复用器、__再生器_和数字交叉连接设备等。
22.在光接收机中，与___光检测器__紧相连的放大器称为前置放大器。
异质结半导体激光器资料
固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体 或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活 物质构成。这种工作物质一般应具有良好的物理 －化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和 高的荧光量子效率。 固体激光器以光为激励源。常用的脉冲激励 源有充氙闪光灯；连续激励源有氪弧灯、碘钨灯、 钾铷灯等。一些新的固体激光器也有采用激光激 励的。 固体激光器由于光源的发射光谱中只有一部分 为工作物质所吸收，加上其他损耗，因而能量转 换效率不高，一般在千分之几到百分之几之间。
二、条形激光器的种类
按它们在侧向的波导机构，可分为两类，即增益
波导与折射率波导。增益波导是利用载流子密度在有源
层侧向的非均匀分布，而使有源层中心部分的增益（或 复介电常数的虚部）高于其两侧，形成所谓的“增益波 导”。侧向折射率波导是由有源层与其两侧材料的折射 率差来实现的。
按有效折射率变化的大小而产生波导作用的强弱
在很多应用中 要求LD有很好的 横模（包括侧模） 特性。一些应用中， 要求有尽可能圆对 称的远场光斑.可 行的途径是在LD 有源层的侧向也对 其内部的载流子和 光子施行限制。所 谓条形LD条形LD 是LD实现室温工 作后一个重要的发 展里程碑。
一、条形半导体激光器的优点
①由于有源区侧向尺寸减小，光场对称性增加，因 而能提高光源与光纤的耦合效率； ②因为在侧向对电子和光场有限制，有利于减少激 光器的阈值电流和工作电流，有利于提高电-光转换效 率 ③激光器的热阻减少，提高了激光器的热稳定性； ④由于有源区面积小，容易获得缺陷尽可能少或无 缺陷的有源区，同时有源区与外界隔离，有利于提高 器件的稳定性与可靠性； ⑤有利于改善侧向模式。
形成的浓度梯度使其产生侧向扩散。
数理工具及结论：
数字工具：浓度扩散方程
激光原理简答题整理
1.什么是光波模式？答：光波模式:在一个有边界条件限制的空间内，只能存在一系列独立的具有特定波矢的平面单色驻波。
这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢为标志）称为光波模式。
2.如何理解光的相干性？何谓相干时间、相干长度？答：光的相干性:在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。
相干时间：光沿传播方向通过相干长度所需的时间，称为相干时间。
相干长度：相干光能产生干涉效应的最大光程差，等于光源发出的光波的波列长度。
3.何谓光子简并度，有几种相同的含义？激光源的光子简并度与它的相干性什么联系？答：光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。
光子简并度有以下几种相同含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。
联系：激光源的光子简并度决定着激光的相干性，光子简并度越高，激光源的相干性越好。
4.什么是黑体辐射？写出公式，并说明它的物理意义。
答：黑体辐射：当黑体处于某一温度的热平衡情况下，它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量，即黑体与辐射场之间应处于能量（热）平衡状态，这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场，这种辐射场称为黑体辐射或平衡辐射。
物理意义：在单位体积内，频率处于附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量。
5.描述能级的光学跃迁的三大过程，并写出它们的特征和跃迁几率。
答：(1)自发辐射：处于高能级的一个原子自发的向跃迁，并发射一个能量为hv的光子，这种过程称为自发跃迁，由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射。
特征：a)自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射场无关的自发过程,无需外来光。
b)每个发生辐射的原子都可看作是一个独立的发射单元，原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一，所以各列光波频率虽然相同，均为v，各列光波之间没有固定的相位关系，各有不同的偏振方向，而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播，即大量原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程，所以自发辐射的光是非相干光。
半导体物理学试题库完整
一．填空题1．能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢的_________.引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的_________的作用。
（二阶导数.内部势场）2．半导体导带中的电子浓度取决于导带的_________（即量子态按能量如何分布）和_________（即电子在不同能量的量子态上如何分布）。
（状态密度.费米分布函数）3．两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带________电.达到热平衡后两者的费米能级________。
（正.相等）4．半导体硅的价带极大值位于空间第一布里渊区的中央.其导带极小值位于________方向上距布里渊区边界约0.85倍处.因此属于_________半导体。
（[100]. 间接带隙）5．间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为_________；形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为________。
（弗仑克耳缺陷.肖特基缺陷）6．在一定温度下.与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为_________.高于费米能级2kT能级处的占据概率为_________。
（1/2.1/1+exp(2)）7．从能带角度来看.锗、硅属于_________半导体.而砷化稼属于_________半导体.后者有利于光子的吸收和发射。
（间接带隙.直接带隙）8．通常把服从_________的电子系统称为非简并性系统.服从_________的电子系统称为简并性系统。
（玻尔兹曼分布.费米分布）9. 对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与_________有关.而对于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于_________的大小。
（温度.禁带宽度）10. 半导体的晶格结构式多种多样的.常见的Ge和Si材料.其原子均通过共价键四面体相互结合.属于________结构；与Ge和Si晶格结构类似.两种不同元素形成的化合物半导体通过共价键四面体还可以形成_________和纤锌矿等两种晶格结构。
带能量开关的边耦合驻波加速管研制
型腔上，我们设置了一个钛泵，对其真空状态进行监测，在对该装置进行了５００００次以上的运动中，其内部真空状态没有任何变化，密封部件完好无损，完全满足驻波加速管的使用要求。
图１能量开关模型腔３带能量开关的低能边耦合驻波加速管的研制在进行上述开关件寿命实验的同时，我们对带能量开关的边耦合驻波加速管进行了研究，双周期边耦合驻波加速腔列的结构如图２所示，它是由一系列带束流孔的加速主腔与偏离束流加速路径的耦合边腔组成的。
图２边耦台驻波加速腔列３．１能量开关结构的研究根据边耦合驻波加速结构的特点，要实现微波传输通道的调整，我们可以用不同的方式在选定的能量开关单元的边腔中进行。
如：调变该边腔与相邻主腔的耦合系数，以改变该单元前后主腔中的电场幅值；调变该边腔的工作频率，使其达到完全失谐短路状态，从而关断后续加速主腔中的微波场。
对能量开关我们只使用其开、关两种工作状态，对此，我们选取了通过边腔失谐短路的方式来达到我们的要求，为了边腔失谐短路的工作可靠性，我们设计了多种结构方案，并分别对不同的方案进行讨论与评审，最终选定的结构如图３所示：它通过电机带动在真空中的短路杆上下运动，在能量开关开路的状态时，短路杆完全处于边腔的外壁上，对边腔没有任何影响；而在能量开关短路的状态时，短路杆则完全进医疗装备２００６第ｌＯ期入到边腔内部，并与边腔底部接触，实现边腔的失谐短路；使用经过寿命实验的波纹管进行封接，达到真空的运动密封；对运动系统的定位与限位装置进行了详细的设计，以保证整个系统的运动可靠与稳定。
３．２带能量开关的６Ｍ边耦合驻波加速管的研制在确定了能量开关的结构形式后，我们就开始了带能量开关的６Ｍ边耦合驻波加速管的研制，它是一只带能量开关的具有６个半加速腔、６个耦合腔的边耦合驻波加速管，其结构如图４所示，我们将能量开关单元放置在加速管的中部，形成１，３，３结构，这样在能量开关的两种工作状态下，其能量将会有较大的变化，有利于我们进行高功率测试验证。
光纤通信顾畹仪课后题答案 《光纤通信》试卷题及答案(最全最经典)
光纤通信顾畹仪课后题答案《光纤通信》试卷题及答案（最全最经典）20__-20__年度教学质量综合评估测验试卷《光纤通信》试题注：1、开课学院：通信与信息工程学院。
命题组：通信工程教研组·张延锋2、考试时间：90分钟。
试卷满分：100分。
3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答考试前提前带好必要物件（含计算器）。
4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。
总分一二三四五六七八九十 100 20 18 30 20 12 试题如下：一、选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的共10小题每小题2分共20分） 1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延B.相位差C.时延差D.速度差 2、随着激光器使用时间的增长其阈值电流会 A.逐渐减少B.保持不变C.逐渐增大D.先逐渐增大,后逐渐减少 3、当平面波的入射角变化时在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM波、TE波和TMB.导波、TE波和TM波C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模D.TEM波、导波和TM波 4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于 A.B.C.D. 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器B. 判决器和时钟恢复电路C. 放大器D. 光电检测器 6、在光纤通信系统中EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 A.作前置放大器使用B.作后置放大器使用C.作功率放大器使用D.作光中继器使用 7、EDFA中用于降低放大器噪声的器件是A.光耦合器B.波分复用器C.光滤波器D.光衰减器 8、关于PIN和APD的偏置电压表述正确的是A.均为正向偏置 B.均为反向偏置C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏 9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？ A.光纤孤子(Soliton)通信B. DWDMC. OTDMD. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是A.光源不能产生负信号光B.将出现长连“1”或长连“0”C.编码器太复杂D.码率冗余度太大二、填空题（本题共三部分每部分6分共18分）（一）、基本概念及基本理论填空（每空1分共4小题6小空共6分） 11、以色散为基对于单模光纤来说主要是材料色散和而对于多模光纤来说占主要地位。
[理学]《固体物理学》房晓勇思考题参考解答
![[理学]《固体物理学》房晓勇思考题参考解答](https://img.taocdn.com/s3/m/6009ea013169a4517723a384.png)
( )( )
h1
h2
h3
−2 1 0
′ h1′ h2
′ = 0 ，而 −1 1 1 = ( −2 ) × (1× 2 − 1× 1) + 1× ⎡ h3 ⎣1× 0 − ( −1) × 2 ⎤ ⎦=0
′′ h3 ′′ h1′′ h2
0 1 2
所以晶面 210 、 110 、 ( 012 ) 是属于同一晶带。 （交线为晶带轴，此即为晶带轴的方向指数） ， 三晶面属于同一晶带 [uvw] 其带轴方向的晶列指数是 [uvw] ， 则满足
(
)
(h
2
+ k2 + l2 )
(
)
h2 k 2 l 2 + + × h 2 a 2 + k 2b 2 + l 2 c 2 a 2 b2 c2
如果是立方晶系， cos θ = 1 ，表示平行，即晶列 hkl 垂直于同指数的晶面（hkl） 如果不是立方晶系，例如四方晶系 (α = β = γ =
π
cos θ =
1
第一章 晶体的结构习题
变化很小。设体积的变化可以忽略，并以 R f 和 Rb 代表面心立方和体心立方结构中最近邻原子间的距离， 试问 R f / Rd 等于多少？ 解答：在面心立方晶胞结构的空间面对角线为 4 R f ，晶胞的边长 a f = 位体积中的原子数为 n f =
4R f 2
；一个晶胞包含 4 个原子，单
1.4 在 14 种布喇菲格子中，为什么没有底心四方、面心四方和底心立方？ 解答：参考陈金富 P33 页，徐至中 1-13
1）图（a）代表向 c 轴俯视所观察到的体心四方的格点分布。格点②距离由格点①组成的 晶面的 C/2 处。如 C=a，则点阵为 bcc;如图所示，为已经伸长的 bcc，c≠a，它是体心四 方点阵。如 图（b）与图（a）代表同样的点阵，只是观察的角度不同，图中①构成四方面心格点， 面心格点间的距离 a′ =
光纤通信技术基础题目及答案大全.doc
1.1单选题光纤通信指的是（B ）A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式;D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
光纤通信指的是（B ）A以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式;C以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
下面说法正确的是（B ）A光纤是透明玻璃拉制成细长圆柱形的线；B光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称；C光纤是透明塑料拉制成细长圆柱形的线；D光纤是由高纯度石英玻璃制成细长圆柱形的线。
下面说法正确的是（八）A光纤的传输频带极宽，通信容量很大；B光纤的尺寸很小，所以通信容量不大；C为了提高光纤的通信容量，应加大光纤的尺寸; D由于光纤的芯径很细，所以无中继传输距离短。
下面说法正确的是（D ）A光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线的途径传播；B光纤的主要作用是引导光在光纤内沿弯曲的途径传播；C光纤的主要作用是引导光在光纤内沿螺旋线的途径传播；D光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。
下而说法正确的是（C ）A光纤通信只能用于数字通信，不能用于模拟通信；B光纤通信不能用于数字通信，只能用于模拟通信；C光纤通信即可以用于数字通信，也可用于模拟通信; D光纤通信不能用于数字通信，也不能用丁•模拟通信。
下面说法正确的是（A ）A与同轴电缆比较，光纤光缆的敷设安装复杂;B与同轴电缆比较，光纤光缆的敷设安装方便;C与同轴电缆比较，光纤光缆的接续方便；D与同轴电缆比较，光纤光缆的抗电磁干扰差。
光纤通信指的是(B )A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
激光原理复习资料
光学谐振腔作用1提供光学正反馈，使激活介质中产生的辐射能多次通过介质，当受激辐射所提供的增益超过损耗时，在腔内得到放大，建立并维持自激振荡。
2控制腔内振荡光束的特性，使腔内建立的振荡被限制在腔所决定的少数本征模式中，从而提高单个模式内的光子数量，获得单色性好，方向性好的强相干光。
光学谐振腔构成要素1激活介质：用于补偿腔内电磁场在振荡过程中的能量损耗，使之满足阈值条件2两个镀有高反射率膜的反射镜：使得激活介质中产生的辐射能多次通过介质获得增益，同时控制光束的输出3腔长：影响谐振腔稳定性、损耗等光学谐振腔稳定条件是，稳定条件的导出根据何在？没有例外。
谐振腔稳定性的这一判据要求腔内傍轴光线不会因腔镜的反射偏折而逃出谐振腔，没有考虑光波的衍射逃逸损失，只考虑几何损失，属于对谐振腔稳定性的—求。
由于没有限定光线往返的次数，实际上是一严苛的要求这样的光学谐振腔腔内存在焦点？平面腔焦点都不在腔内，球面镜曲率半径R腔长L, 2L>|R|则焦点在腔内。
稳定腔若腔镜的中心在腔内则腔内存在焦点，一般的若高斯光束的束腰在腔内则对应的光学谐振腔腔内存在焦点。
ABCD定律在光学谐振腔分析中的作用：可以描述任意近轴光线在谐振腔内的往返传播行为，与初始坐标无关，给出初始坐标根据ABCD定律就可以得到行进的最终坐标。
光线传输矩阵法，以几何光学为基础，是一种用矩阵的形式表示光线传播和变换的方法。
它主要用于描述几何光线通过透镜、球面反射镜等近轴光学元件以及波导的传播和变换，可处理激光束的传播，适用于可忽略衍射效应的情形。
光学谐振腔中，光波在其中往复传播；光线传输矩阵使光线反复经过光学元件的计算得以大大简化，成为一个有力的工具。
一般稳定球面镜谐振腔与其等价共焦谐振腔，有什么相同和不同？同：具有相同行波场，通过等价共焦腔研究稳定球面谐振腔模式性质。
腔内光场横向分布相同。
异：任何一个共焦腔与无数多个稳定球面腔等价。
而任何一个稳定的球面腔唯一等价于一个共焦腔；共焦腔属于临界腔，而稳定球面腔属于稳定腔。
激光 原理课后习题答案
激光原理复习题第一章电磁波1、麦克斯韦方程中麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的内在矛盾和运动；不仅电荷和电流可以激发电磁场，而且变化的电场和磁场也可以相互激发。
在方程组中是如何表示这一结果？答：每个方程的意义：1）第一个方程为法拉第电磁感应定律，揭示了变化的磁场能产生电场。
2）第二个方程则为Maxwell的位移电流假设。
这组方程描述了电荷和电流激发电磁场、以及变化的电场与变化的磁场互相激发转化的普遍规律。
第二个方程是全电流安培环路定理，描述了变化的电场激发磁场的规律，表示传导电流和位移电流（即变化的电场）都可以产生磁场。
第二个方程意味着磁场只能是由一对磁偶极子激发，不能存在单独的磁荷（至少目前没有发现单极磁荷）3）第三个方程静电场的高斯定理：描述了电荷可以产生电场的性质。
在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场，而感应电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。
4）第四个方程是稳恒磁场的高斯定理，也称为磁通连续原理。
2、产生电磁波的典型实验是哪个？基于的基本原理是什么？答：赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理设计的电磁波发生器实验。
（赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。
当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。
瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。
有麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。
他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。
因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。
所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。
赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射波与反射波重叠应产生驻波，他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。
赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。
驻波是两列振幅
λ 2、相对于媒质，波源不动，取u的传播方向为正方向。 观察者以速度vR向着波源运动。
1、相对于媒质，波源不动，观察者也不动。
ν=
u
u − vR u − vR ν '= + = = ν uν u λ λ u
因为此时波源的频率就是波的频率 当观察者向着波源运动时
− vR
(1)
λ
S
ν '=
u + vR u
称为波密媒质， 称为波疏媒质。 质1称为波密媒质，介质 称为波疏媒质。 称为波密媒质 介质2称为波疏媒质
2.相位突变
界面处为波节时， 界面处为波节时，反射波相位突变了π，相当半 个波长的波程----半波损失。 个波长的波程 半波损失。 半波损失
11
五、弦线上驻波形成条件
2 才能形成驻波。 才能形成驻波。
vs
λ’由（3）式确定。
u − vR u − vR ν '= = ν λ' u − vs ( 4)
vsT
λ'
16
u − vR u − vR ν '= = ν λ' u − vs
上述公式当vs等于0时，就是（1）式。
u − vR ν '= ν u
u ν '= ν u − vs
上述公式当vR等于0时，可以化为（3）式。
19
2
二 、驻波方程
t x 正行波（入射波） 正行波（入射波） y1 = A cos2π − T λ t x 负行波（反射波） 负行波（反射波） y2 = A cos2π + T λ
合成波 由三角公式： 由三角公式：
y = y1 + y2
《光纤通信》第3章课后习题答案
1．计算一个波长为1m λμ=的光子能量，分别对1MHz 和100MHz 的无线电做同样的计算。
解：波长为1m λμ=的光子能量为834206310// 6.6310 1.991010c m s E hf hc J s J mλ---⨯===⨯⋅⨯=⨯ 对1MHz 和100MHz 的无线电的光子能量分别为346286.6310110 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯346266.631010010 6.6310c E hf J s Hz J --==⨯⋅⨯⨯=⨯2．太阳向地球辐射光波，设其平均波长0.7m λμ=，射到地球外面大气层的光强大约为20.14/I W cm =。
如果恰好在大气层外放一个太阳能电池，试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数。
解：光子数为3484441660.14 6.6310310101010 3.98100.710c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯=⨯=⨯⨯ 3．如果激光器在0.5m λμ=上工作，输出1W 的连续功率，试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数。
解：粒子数为3482161 6.6310310 3.98100.510c I Ihc n hf λ---⨯⨯⨯⨯====⨯⨯ 4．光与物质间的相互作用过程有哪些？答：受激吸收，受激辐射和自发辐射。
5．什么是粒子数反转？什么情况下能实现光放大？答：粒子数反转分布是指高能级粒子布居数大于低能级的粒子布居数。
处于粒子数反转分布的介质（叫激活介质）可实现光放大。
6．什么是激光器的阈值条件？答：阈值增益为1211ln 2th G L r r α=+其中α是介质的损耗系数，12,r r 分别是谐振腔反射镜的反射系数。
当激光器的增益th G G ≥时，才能有激光放出。
（详细推导请看补充题1、2）7．由表达式/E hc λ=说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽度在长波长中会变得更宽些？证明：由/E hc λ=得到2hc E λλ∆=-∆，于是得到2E hc λλ∆=-∆，可见当E ∆一定时，λ∆与2λ成正比。
光纤通信课后习题解答第7章光放大器参考题答案
光纤通信课后习题解答第7章光放大器参考题答案第七章光放大器复习思考题答案1．光放大器在光纤通信中有哪些重要用途？答：（1）利用光放大器代替原有的光电光再生中继器，能够大幅度延长系统传输距离。
（2）在波分复用系统中，它一方面可以同时实现多波长的低成本放大，另一方面，可以补偿波分复用器，波分解复用器、光纤光缆等无源器件带来的损耗。
（3）光放大器在接入网中使用，可以补偿由于光分支增加带来的损耗，使得接入网服务用户增加，服务半径扩大。
（4）光孤子通信必须依靠光放大器放大光信号，使光脉冲能量大到可以在光纤中满足孤子传输条件，从而实现接近无穷大距离的电再生段传输。
（5）光放大器在未来的光网络中必将发现越来越多的新用途。
2．光放大器按原理可分为几种不同的类型？答：光放大器按原理不同大体上有三种类型。
（1）掺杂光纤放大器，就是将稀土金属离子掺于光纤纤芯，稀土金属离子在泵浦源的激励下，能够对光信号进行放大的一种放大器。
（2）传输光纤放大器，就是利用光纤中的各种非线性效应制成的光放大器。
（3）半导体激光放大器，其结构大体上与激光二极管（Laser Diode，LD）相同。
如果在法布里－派罗腔（Fabry-Perot cavity，F-P）两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜则形成行波型光放大器。
半导体光放大器就是行波光放大器。
3．光放大器有哪些重要参数？答：光放大器参数主要有（1）增益；（2）增益带宽；（3）饱和输出光功率；（4）噪声指数。
4．简述掺杂光纤放大器的放大原理。
答：在泵浦源的作用下，掺杂光纤中的工作物质粒子由低能级跃迁到高能级，得到了粒子数反转分布，从而具有光放大作用。
当工作频带范围内的信号光输入时，信号光就会得到放大，这就是掺杂光纤放大器的基本工作原理。
只是掺杂光纤放大器细长的纤形结构使得有源区能量密度很高，光与物质的作用区很长，有利于降低对泵浦源功率的要求。
5．EDFA有哪些优缺点？答：EDFA之所以得到迅速的发展，源于它的一系列优点：（1）工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。
光纤通信课后习题参考答案
光纤通信课后习题参考答案光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。
传输损耗高达1000dB/km左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。
纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
（2）阶跃型光纤的折射率分布n?r????n1?n2r?a r?a?2??r???nm?1?2?????n?r????a???????nc渐变型光纤的折射率分布r?a r?a7．均匀光纤纤芯和包层的折射率分别为n1=1.50，n2=1.45，光纤的长度L=10Km。
试求：（1）光纤的相对折射率差Δ；（2）数值孔径NA；（3）若将光纤的包层和涂敷层去掉，求裸光纤的NA和相对折射率差Δ。
北交大激光原理_第4章_谐振腔部分
.第三章光学谐振腔理论一、学习要求与重点难点学习要求1．了解光学谐振腔的构成、分类和模式等基本知识，及其研究方法。
2．理解腔的损耗和无源腔的单模线宽。
3．掌握传播矩阵和光学谐振腔的稳定条件。
4．理解自再现模积分本征方程，了解针对平行平面腔模的数值迭代解法，理解针对球面对称共焦腔模式积分本征方程的近似方法及其解。
5．掌握等价共焦腔方法，掌握谐振腔的模式概念和光束特性。
6．了解非稳腔的模式理论。
重点1．谐振腔的作用，谐振腔的构成和分类，腔和模的联系；2．传播矩阵分析方法；3．光学谐振腔的稳定条件；4．模自再现概念；5．自再现模积分本征方程的建立，及其近似；6．球面对称共焦腔积分本征方程的近似方法，及其解；7．谐振腔的横纵模式和光束特性；8．稳定谐振腔的等价共焦腔。
难点1．传播矩阵的近似；2．非稳腔；3．模自再现概念；4．自再现模积分本征方程的建立5．球面对称共焦腔积分本征方程的近似方法，及其解；6．谐振腔的横纵模式和光束特性；WORD 专业.二、知识点总结,,mnq TEM m n q ⇔⎧⎧⎫→−−−−→⎪⎪→⎪⎨⎬⎪→→→−−−−→⎪⎪⎨⎩⎭⎪⇔--⎪⎩→驻波条件自再现模分立的本征态有限范围的电磁场形成驻波纵模光的频率（振荡频率，空间分布）模式的形成反映腔内光场的分布谐振腔的作用腔和模的联系衍射筛选横模光场横向能量分布腔内存在的电磁场激光模式模式的表示方法：横模指数，纵模指数衍射理论：不同模式按场分布，损耗，谐振频率来区分，理论方法几何光学＋干涉仪理12121212()11)12()10101,1A D A D A D g g or g g L L g g R R ⎧⎨⎩+<+>⇒+±<<==⇒=-=-论：忽略镜边缘引起的衍射效应，不同模式按传输方向和谐振频率区分－粗略但简单明了光腔的损耗－光子的平均寿命－无源腔的Q值－无源腔的线宽1-1<稳定腔2（非稳定腔适用任何形式的腔，只要列出往返矩阵就能判断其稳定与否1共轴球面腔的稳定条件：稳定判据＝临界腔2只使用于简单的共轴球面镜腔⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩（直腔）1． 谐振腔衍射积分方程推导⎧⎧⎫→−−−−−−→−−−−→→⎨⎬⎨⎩⎭⎩自再现模的概念求解方法引进复常数因子解析解：特殊腔（对称共焦腔）本征函数－振幅和相位分布（等相位面）菲涅尔基尔霍夫积分公式推广到谐振腔自再现模积分方程数值求解（数值迭代法）本征值－模的损耗、相移和谐振频率WORD 专业.⎧⎧22/0000(1)(1)2(,)N 11[4(,1)(,1)]arg (1)2x y L mn mn om on mn mn mn x y c e NR C R C kL m n λπμδγπφγφ+-⎧⎪=⎪→→⎨⎪⎪⎩=-=-→→∆==-+++∆基模：角向长椭球函数；本征函数振幅和相位高阶横模不是很小时，厄密～高斯函数相位分布：反射镜构成等相位面方形镜：对单程损耗：称本征值径向长椭球函数单程相移：共焦谐振频率：谐振条件2＝-腔的自再现模2/0000[2(1)]4(,)N arg (21)2mnq r L mn mn mn c q m n L x y c e kL m n λππνμπφγφ-⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⋅→=+++⎪⎪⎩⎩⎧⎪=⎪→→⎨⎪⎪⎩→∆==-+++∆q 2基模：超椭球函数；本征函数振幅和相位高阶横模不是很小时，拉盖尔～高斯函数相位分布：反射镜构成等相位面圆形镜：单程损耗：只有精确解能够给出。