集成光学讨论题
电子科技大学集成光学考点大全
平板光波导中的导模除了满足全反射以外，还应该满足横向谐振条件，即光在波导层的两个界面往返一次，在x方向上应该满足相涨相干条件（同相位）。
对称平板光波导:基模不截止（m=0），即无论如何都存在。
非对称平板光波导:基模可能截止，即有可能不存在。
电光效应：某些晶体（各向异性介质）在外加电场的作用下，其折射率发生变化，当光波通过此介质时，传播特性就受到影响而随着电场的变化规律改变。
M-Z型电光波导强度调制器
声光效应是指声波与光波的相互作用，具体地说，就是光波被介质内的超声波衍射或散射的现象，声光效应是弹光效应的一种表现。
根据声波和光波的波长以及相互作用区域的长度L的相对大小，存在两种不同的极端声光衍射现象：拉曼-奈斯衍射[低频，面相位光栅]和布拉格衍射[高频，体相位光栅]。
布拉格衍射的显著特点：衍射光强分布不对称，而且只有零级和+1或-1级衍射光。布拉格衍射由于效率高，且调制带宽较宽，故多被采用。
声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。
磁光效应：光与磁场中的物质，或者光与具有自发磁化强度的物质之间相互作用所产生的各种现象。主要包括法拉第效应和科顿-穆顿效应。
粒子数反转分布（必要条件)+激活物质置于光学谐振腔中，对光的频率和方向进行选择=连续的光放大和激光振荡输出。
激光稳定工作的2个条件：合适的谐振腔，增益大于或等于总损耗
激光振荡的相位调条件：L=
间接跃迁需要光子和声子两者参与，而直接跃迁仅需要光子参加，所以直接带隙半导体比间接带隙半导体在光学上更为有效。
回转器是指这样一种非互易器件，它能够使正向和反向传播的光波之间产生π弧度的相位差。了解隔离器，环形器。
集成光电子学题集
考试题型及分值1.填空题：10空，每空2分，共20分。
2.概念题：5个，每个3分，共15分。
3.判断正误：10个，每个2分，共20分。
4.简答题(包含推导或者证明)：7题，每题6~8分，共45分。
C1 概论1.什么是集成光路？集成光电子学的概念。
·.1969年，美国贝尔实验室(Bell Lab)的S. E. Miller首先提出了“集成光学”的概念。
–通过集成，原先庞大的光电子系统可以被缩小至几个平方厘米的尺寸范围内。
–由于所有器件都在衬底上固定，因此制成之后，即无需装调(震动影响小)。
–光信号限定在光纤或者光波导中传播(不受空气扰动、潮湿、灰尘的影响)。
2.最早提出"集成光学"概念的是？S. E. Miller首先提出了“集成光学”的概念3.1970年对集成光电子学而言有重要意义的几项技术进展是什么？(1) AlGaAs双异质结半导体激光器实现室温条件下连续工作。
(2)光刻技术获得突破性进展(3)光纤损耗突破20dB/km下限。
(4)1987年：光子晶体概念的提出。
4.用光子作为信息载体，相比于电子，具有哪些优势？(1).光子为玻色子，不带电荷，不像电子那样存在相互排斥的电磁作用。
在空间中不同的光可以平行或者交叉传播而不相互干扰。
因此光信号的传输具有高度的并行性。
(2).相比于电子，光子振荡频率要高出几个数量级，因此具备非常强的载频能力。
(3).光子的强度、振幅、偏振、相位等多种物理量均可作为信息载体，因此设计灵活性很高。
5.集成光路相比于分立器件构成的空间光路有何优势？(1) 集成带来的稳固定位：集成是在同一块衬底上制作若干个器件，因此不存在第二代器件面临的组装问题，所有器件位置固定，对振动和温度等环境因素的适应性较强。
(2) 易于调制导波光：集成光路使用的光波导属于单模波导，利用电光效应(EO),声光效应(AO),热光效应(TO)可以很好地实现光调制。
(3) 工作电压低，相互作用长度短。
硅基片上集成光子器件的关键科学问题
硅基片上集成光子器件的关键科学问题标题：揭秘硅基片上集成光子器件的关键科学问题导语：硅基片上集成光子器件作为一种前沿技术，具有巨大的应用潜力和广阔的市场前景。
然而，在实现其商业化应用之前，我们需要深入了解和解决其中的关键科学问题。
本文将从不同角度探讨硅基片上集成光子器件的关键科学问题，旨在为读者提供全面、深入、灵活的理解与认识。
一、硅基片上集成光子器件的背景和意义硅基片上集成光子器件是将光电子学与硅基半导体制造技术相结合的一种集成光子学技术。
相比传统的电子器件，光子器件具有更高的速度、更低的能耗和更大的带宽，能够实现高速通信、数据传输和信息处理。
硅基片上集成光子器件被视为下一代信息技术的重要方向。
然而，其商业化应用仍面临一系列挑战和科学问题。
二、关键科学问题一：光子器件与硅基片的兼容性硅基片上集成光子器件的核心要素之一是如何实现光子与硅基材料的高度兼容性。
硅基材料由于其晶格结构和光学特性的限制，对光的传播和控制存在一定的困难。
研究人员需要通过合理的设计和工艺优化，寻找解决硅基材料与光子器件兼容性问题的方法。
还需要探索新的材料，如氮化硅、氮化铟等，以提高硅基片上集成光子器件的性能和可靠性。
三、关键科学问题二：尺寸、损耗和耦合的平衡硅基片上集成光子器件的尺寸、损耗和耦合之间存在一种平衡关系。
较小的尺寸可以提高器件的集成度和功能密度，但可能导致更大的光损耗和较差的光耦合效率。
为了解决这个问题，研究人员需要综合考虑器件的设计、尺寸控制和制造工艺等因素，以实现尺寸、损耗和耦合的良好平衡。
通过优化光波导结构和采用微纳制造技术等手段，可以进一步减小尺寸和损耗，提高光耦合效率。
四、关键科学问题三：光子器件的非线性效应和光学调制硅基片上集成光子器件在应用中需要实现光的调制和控制，以实现信号传输和处理。
然而，硅基材料的非线性效应较小，难以实现高效的光学调制。
解决光子器件的非线性效应和光学调制问题是目前研究的热点之一。
更高更妙的物理：专题24 几何光学问题集成
专题24 几何光学问题集成几何光学是在把光的传播抽象成光线模型并认定光的下述两条基本性质的基础上建立起来的一门学问。
光的第一条基本性质：光总是沿着光程为极值的路径传播—在均匀介质里沿直线传播，因为给定两点间直线路径最短；在不均匀的介质中，光沿着所有可能的光程中有最小、最大或稳定的光程的路径传播，即遵从费马原理。
光的另一条基本性质：独立传播原理—不同方向的光线相交时互不扰乱，不会改变每束光的颜色、强弱与传播方向。
在均匀介质中光程l 表示光的几何路程s 与物质的折射率n 的乘积：l ns =。
在不均匀介质中，取元光程i l n s ∆=⋅∆，总光程为1lim NiN i l n s →∞==⋅∆∑。
本专题我们将通过几个特例说明费马原理的正确性，并以费马原理为基础，给出各种反射与折射光具的物像公式。
在两种均匀介质的平面界面上，光发生反射时，遵守反射定律的光程为最小，这是很容易证明的；在如图所示旋转椭球形的凹面上的反射，是光程为稳定值的情形：若光从椭球的一个焦点1F 射出，则在镜面上任一点P 反射后都要落在第二个焦点2F 上，根据椭球的几何性质，若半长轴为a ，可知光程12F PF 总等于2na ；若有如图所示与椭球面相切于P 的镜面aa '（其余部分都在椭球面内），光线12F PF 也是被镜面aa '反射的光线，且遵守反射定律，其光程12F PF 总比另外的不遵守反射定律的光程、例如图中12F P F '大，即当光线在镜面aa '上反射时，遵守反射定律的光程为最大；又若有如图所示与椭球面相切于P 的镜面bb '（其余部分都在椭球面外），光线12F PF 亦是被镜面bb '反射且遵守反射定律的光线，其光程12F PF 总比另外的不遵守反射定律的光程、例如图中12F P F ''小，即当光线在镜面bb '上反射时，遵守反射定律的光程为最小。
全国中学生物理竞赛课件24：几何光学问题集成
经平面镜O虚M物反射亦A不2 改变会M聚性，并由对称性知会聚于AL3
A
O
A3
A1
则两垂直平面镜将令灯
2020/12/18
发出的光束会聚于离灯
N
1 0 0 m 2 3 0 m 4 0 m 11
小明球试的身距离手为题b由，3点如光图所源S示发．出如的果近沿轴垂光直线于经水透平明轴球将形球成分像成，两像半到，透左
射不多于一次，圆锥形最小的展开角α=____1__2 _0_____．
若3 180
2
一次反射光无入射点
则 120
P
2
2 2
A 2 2 2
P
B
2020/12/18
10
小试身手题2 小路灯L发出的光束在离灯R0＝100 m处会聚成小光斑A．在光传
播的路径上放两个正方形平面镜，如图．两镜面的交线到灯的距离r＝70 m，并且 垂直穿过光束轴．两面镜互相垂直，其中一个平面镜与光束轴交成角α＝30°，则
4 0 现在光束将会聚在离灯__________m处．
L发出的光为会聚光束，A为虚物点 轴以上部分光束经平面镜OM反射仍为会聚光束，顶点
在A1，A1与A关于OM对称 向A1会聚的这束光射向平面镜ON并被二次反射，反射光束会 聚于A3，相当于虚物A1通过ON成实像，A3与A1关于ON对称， 由于同OM理与，OLN发垂出直的，轴易以知下A部3在分L光发束出先的经光平束面轴镜上O且NO反A射3= 、OA再；
P
P
F1
F2
F1
F2
lF1PF2 2an lF 1PF 2<2anlF 1PF 2 lF 1PF 2>2anlF 1PF 2
2020/12/18
电子科技大学光电信息学院2011级集成光学期末考试
电子科技大学光电信息学院
集成光学2011级2014年6月期末考试
一、填空题：（36分）
二、简答题：（40分）
1. 集成光学材料有有源材料，无源材料。
简述集成光学器件对材料的共同要求。
列举两种常用的集成光学材料，简述其优点及目前在哪些器件上应用最广。
2. 简述棱镜耦合法测量波导分贝损耗洗漱的详细步骤及优缺点。
3. 周期性波导，同一波导可以同向传输不同阶导模耦合，反向传输导模耦合。
简述两种耦合对周期性波导参数要求的差异。
4. 简述激光二极管的工作原理；
简述双异质结激光二极管的原理及优点；
简述DFB激光二极管的原理及优点。
5. 简述光电二极管的工作原理；
简述PIN光电二极管的原理及优点；
简述APD光电二极管的原理及优点。
三、计算题：（24分）
1. LiNbO3 , y-切-x传，电光相位调制器
（1）推到TE0、TM0模半波电压计算式，写出详细过程。
（8分）
（2）计算半波电压。
（4分）
2. 定向耦合器（12分）
（1）求实现偏振分离的最短耦合长度L。
（2）1端口TE0、TM0同模，求3端口TE0、4端口TM0相位关系。
（3）λ改变，是否还有效，为什么？
哦呵呵……好好看课件呦！。
集成光学和光电子技术期末复习试题
一填充题（40分）1 光度学中的基本量是，其单位为。
CIE定义一个光强单位为。
2 某光源的相对色温为T1意指。
光源的色温为T2意指。
红色光源的色温比蓝色光源的色温。
3 显色指数用于度量光源的。
用于电影放映、电视摄影照明和影像冲印等用途，应选择显色指数的光源。
4 直流气体放电灯使用型镇流器；低频交流气体放电灯使用型镇流器；高频交流气体放电灯使用型镇流器。
5 按工作气体压力分类，气体放电灯可分为放电灯和放电灯。
其中的光谱具有原子谱线特征，而的光谱具有连续背景。
6 典型的大功率气体激光器是。
它的输出波长为微米。
它的泵浦方式为。
7 激光锁模技术包括、和三类。
激光器中的模包括和。
激光锁模技术中所指的模为。
锁模指。
8 钛宝石激光器能够产生飞秒脉冲，是基于技术。
这种技术是基于钛宝石晶体的效应。
9 P型半导体是向本征半导体中掺入元素形成的。
P型半导体中的导电粒子为。
本征半导体的费米能级位于。
费米能级的位置随电子浓度的增加而。
10 对某些晶体，一束光入射，会产生两束折射光，这种现象称为。
出射的两束光的偏振面相互。
偏振方向垂直于主截面的光称为。
11 光束在非均匀介质中传播时，光束的传播路径为曲线。
光束总是向折射率的方向弯曲。
激光束的偏转可分为和。
若用8位A/D 采样模拟调制信号，然后，用脉冲编码强度调制传输此数字化调制信号。
接收端应使用个脉冲来恢复原始模拟电信号。
12 光辐射测量法可分为、和三种。
其中利用了光子的动量。
其余测量法利用光子的。
13 光电倍增管属于光电效应型光电探测，它的改进型为。
基于改进型制作的面阵高增益器件为。
14 线阵CCD探测器分为和结构。
面阵CCD分为和结构。
CCD的函意是。
15 要实现高效率非线性光学频率上转换，要求满足相位匹配条件。
相位匹配条件指；用负单轴双折射晶体实现相位匹配倍频，可能的一类匹配的偏振组合为，二类匹配的偏振组合为。
二简答题（20分，每小题4分）1简述通道电子倍增器（CEM）的结构和工作原理？2 声光偏转器的布拉格入射角的自动跟踪原理？3摄象器件与象管的异同？4 解释光电探测器的红限波长的起因？5 简述卤钨循环原理及卤钨灯高效、长寿命的奥秘？三 （6分）绘出如下单异质P-N 结的能带图。
《集成光学》考试标准试卷答案
《集成光学》试卷答案一、填空题1. 单片集成光路、混合集成光路、准单片集成光路（准混合集成光路）2. 埋入型、脊型、加载型、电压感应型3. 防止在分支点产生第二个横向模4. 拉曼-纳斯衍射、布拉格衍射5. 电信号的功率、电信号的频率6. 热扩散法、离子交换法、离子注入法7. 在流动气体中加入水蒸气8. 3.96二、判断题1. √2. ×3. ×4. √5.×6.×7. √8. √9. √ 10.×三、简答题1. 波导层上界面临界角)/arcsin(f c c n n =θ波导层下界面临界角)/arcsin(f s s n n =θ当 90<<θθs 时，导模；当s c θθθ<<时，衬底辐射模；当c θθ<时，包层衬底辐射模 2. ()0222022=-+∂∂y yH n k x H β xH n j E H n E y z y x ∂∂==20201,ωεωεβ 3. 弯曲波导外侧波导光的相速度大于内侧波导光的相速度，所以在大于弯曲波导半径部分的光波，在半径方向上存在着辐射损耗；弯曲部分入口处的场分布不匹配，使入射光的部分功率辐射进衬底造成功率损耗。
4. 布拉格条件→→→+=K q a b ββ5. 溅射法使溅射气体（Ar 、Ne 等惰性气体）通过放电等离子化，位于等离子体中的靶材（用于制作薄膜的材料）由于正离子的轰击，靶材的原子被打出，这些原子淀积在衬底上形成薄膜。
6. 7.8. 优点：1）在最佳条件下可以得到很高的耦合效率；2）可以从所有导模中任选一种激励；3）光栅器件可集成于波导中，体积小、性能稳定、价格便宜；4）调整光束入射位置时不需要特别严格的精度；5）可以激励宽度非常大的波导光。
缺点：1）设计需要复杂的理论计算，制作需要精湛的技术；2）器件参数制作后无法进一步调整；3）在三维波导情况下，光束截面匹配困难。
半导体器件的集成光学电路考核试卷
考生姓名：________________答题日期：________________得分：_________________判卷人：_________________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
8. √
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.半导体激光器通过载流子注入和复合产生光的增益，输出功率受注入电流、温度、腔长和激活区宽度等因素影响。
2.光波导通过限制光在介质中的传播路径来传输光信号，传输损耗受波导材料、宽度和长度等因素影响。
3. Mach-Zehnder干涉仪利用光在两个分支中的相位差产生干涉，应用于光开关、滤波等，分支长度可不相等。
7.光电探测器的灵敏度与光照面积成正比。（）
8.光开关可以通过改变温度来实现开关状态的切换。（）
9.在集成光学电路设计中，无需考虑器件的热管理问题。（）
10.光放大器可以用于放大任何频率的光信号。（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述半导体激光器的工作原理，并说明影响其输出功率的主要因素。
1.半导体器件中，哪一种材料主要用于制造光电探测器？（）
A.硅B.砷化镓C.硒D.铟镓砷
2.集成光学电路中，以下哪一项不是光波导的作用？（）
A.导波B.耦合C.放大D.分束
3.下列哪种激光器在集成光学电路中使用较为广泛？（）
A.氦氖激光器B.半导体激光器C.红宝石激光器D.二极管泵浦激光器
4.光耦合器主要作用是什么？（）
15.关于光栅耦合器，以下哪项描述是正确的？（）
A.耦合效率与光栅周期成正比
《集成光学理论与技术》习题答案C1
C1 导论1.1 阐述与金属导体相比，光纤互连的四个优势。
1) 抗电磁干扰能力强。
2) 在军事及高度机密的应用中，光纤能比有线电或者无线电通信线路提供更好的防窃听或监视能力。
3) 损耗低，可长程传输光信号。
4) 可同时传输多路信号，通信容量远高于金属导体。
(可密集捆束通过金属管道而不必考虑电绝缘问题;易燃易爆环境，光纤断裂不会产生电火花。
)1.2 阐述与集成电路技术相比，集成光路技术的四个优势。
1）工作带宽大；2）抗电磁干扰能力强；3）不存在短路问题；4）制备材料丰富，便宜；5）在易燃易爆环境下更为安全。
……1.3 混合集成与单片集成光路的区别是什么？每种类型各有什么优缺点？主要区别是混合集成使用两种或两种以上的衬底制备集成光路的不同组件，再把这些组件组装在一起；而单片集成光路在同一块衬底材料上制备所有的组件构成完整的集成光路。
前者的优点是可以以最佳的材料最佳的工艺分别制备各组件达到最佳性能，缺点是后续工序复杂，组装困难。
后者的优点是一次成型，如果批量生产，成本可以大大降低。
主要缺点是很难做到所有器件具有最佳性能，需要折中。
主要原因是不同的器件需要不同工艺、不同材料。
1.4 为什么在集成光路的制作中，采用GaAs、GaAlAs和GaInAsP几种特别有用的材料？Why are GaAs, GaAlAs and GaInAsP particularly useful materials for the fabrication of optical integrated circuits?1)有源材料，辐射波长在0.65~1.7µm之间;2)在0.6~12µm之间具有很好的透光性;3)晶格失配小；4) 电光系数、声光品质因子大，可以用于开关、调制器件;5)外延、参杂、刻蚀等技术成熟;6) 成本低于其他III-V(或者II-VI)族材料。
大学本科光学考试讨论题
大学本科光学考试讨论题第二章2.1 什么是光的衍射？2.2 明显产生衍射现象的条件是什么？2.3 惠更斯-菲涅耳原理是怎样表述的？2.4 衍射分哪几类？2.5 什么叫半波带？2.6 为什么圆屏几何影子的中心永远有光？2.7 夫琅禾费单缝衍射有哪些明显特征？2.8 什么是艾里斑？2.9 艾里斑的半角宽度为多少？2.10 艾里斑的线半径怎样计算？2.11 干涉和衍射有什么关系？2.12 光栅的光谱线在什么情况下缺级？在什么情况下重叠？第三章1. “物像之间的等光程性”是哪个原理的推论？2. 最简单的理想光学系统是什么光学元件？3. 什么是全反射？4. 光学纤维的工作原理是什么？其数值孔径通常怎样表示？5. 棱镜主要有哪些应用？6. 几何光学的符号法则是如何规定的？7. 近轴光线条件下球面反射、折射的物像公式各如何表示？8. 什么是共轴光具组？9. 近轴条件下薄透镜的成像公式及横向放大率如何表示？10. 薄透镜的会聚和发散性质主要与什么因素有关？11. 近轴物点近轴光线成像的条件是什么？12. 最简单的理想光具组是什么光学元件？13. 在理想光具组里主要研究哪些基点和基面？第四章1.光学仪器的本领主要有哪几个？2.近视眼,老花眼需要配什么样的透镜加以校正？3.人眼的明视距离为多少？4.助视仪器放大本领的一般表达式是什么？5.常用的目镜有哪两种？6.显微镜的放大本领等于哪两个物理量的乘积？7.开普勒望远镜与伽利略望远镜有哪些异同？8.实现激光扩束的方法通常有哪些？9. 什么是有效光阑？如何寻找？10.若光具组仅是一个单独的薄透镜，则有效光阑、入射光瞳和出射光瞳的位置如何确定？它们是否与物点的位置有关？11.什么是发光强度？它的单位及代号是什么？12.显微镜的聚光本领通常用什么描述？13.望远镜的聚光本领通常用什么来衡量？14.照相机的聚光本领通常用什么来衡量？15.像差分哪几类？它们又分别分哪几种？16.两个像点刚好能分辨开的瑞利判据是如何表述的？17.望远镜物镜的分辨极限通常以什么表示？18.显微镜物镜的分辨极限通常以什么表示？19.棱镜光谱仪的角色散率、线色散率和色分辨本领的数学表达式为何？20.光栅光谱仪的角色散率、线色散率和色分辨本领的数学表达式为何？第六章1.光通过物质时，它的传播情况会发生哪些变化？这些变化会表现出哪些现象？2.光的吸收、散射和色散三种现象都是由啥引起的？实质上是由啥引起的？3.光的吸收有哪两种？4.朗伯定律和比尔定律的数学表达式为何？5.什么是瑞利散射？瑞利定律如何表述？6.为什么晴朗的天空呈浅蓝色？7.清晨日出或傍晚日落时，看到的太阳呈红色，这是什么缘故？8.红光和蓝光通过薄雾时，谁的散射较强？9.光的色散有哪两种？显示色散最清楚的方法是什么？10.柯西方程是怎样表示的？孔脱定律是如何表述的？第七章1.黑体的斯忒藩—玻尔兹曼公式、维恩位移公式为何？2.1900年，普朗克在对黑体辐射的研究中做了哪些假设？3.1905年，爱因斯坦在对光电效应的研究中做了什么假设？4.爱因斯坦的光电效应方程为何？5.在光电效应中，遏止电压与入射光的频率成什么关系？6.光子的能量、质量和动量分别为多少？7.什么是康普顿效应？8.光的本性是什么？其数学表达式为何？。
光学问题[整理]
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光学1．产生解像，光影的原因。
答:由于镜片倾斜，浮起，同轴度不好会产生不良。
2．投射镜头各群框的基准是唯一的，还是任意的。
答:基准可以改变，现在的基准依据是同轴度最好的一个面。
3．为什么在修理时对5群框，4群框旋转一定的角度就能使解像良好（转角是否与像差有关）。
答:现在的安装基准是同轴度最好的那个面，但是在部品成型时由于公差的存在，部品与部品之间的组合同轴度可能不是很好，导致需要旋转后才能ok,还有，另外，热压后镜片与框组合后可能导致与基准位置的同轴度不是很好，通过旋转能够使解像ok.当然是一小部分而已。
4．光学引擎的分光系统（即副框安装）中，为什么分光后射到液晶板上的一定要是偏振光。
答：见第三页第5题。
5．UVBDF, RDF, 滤光的原理。
答:每个分光镜上都靠镀膜层来透光和反光，比如镀膜层有40层不同的材料分别镀膜，这些材料对不同波长的光都有不同的作用，组合在一起，就只能让某个波长的光通过，其余的光反射。
（涉及到镀膜专业知识，本人只作简单解释）。
结构1．热压时，对不同的群框，采用不同的热压温度，气压和时间的标准根据是什么。
答:依据是能将镜片固定住就可以了。
但以L1线来举例，G12用190度，6秒，0.4MP气压能将镜片压住，用194度，4秒，0.4MP也能压住，但后一种条件热压组装后解像清晰度和良品率明显要比前一种条件要好，所以将镜片压住后再看实际情况对条件进行修改。
2．投影机的出射光照度对于不同机种的选择标准和范围。
答:依据客户的要求（制品式样书）。
特殊情况下（如按照客户要求无法进行量产）可与客户协商是否可以变更要求。
光学1．PBS遮光板的作用及其与复眼B的对应关系。
隨著LCD產品技術愈來愈進步，故針對偏光膜之著色、視角、漏光等等要求相對提高，因此需要各種光學補償膜去做補償。
例如(STN-LCD)因液晶分子之扭轉超過90度造成使用直線偏光之偏光膜會有著色現象出現，其解決方法為加上一片位相差膜。
光学论述题
1、光的波粒二象性：光的波粒二象性简单说就是光既具有波动特性，又具有粒子特性。
科学家发现光既能像波一样向前传播，有时又表现出粒子的特征。
因此我们称光有“波粒二象性”。
发展过程：笛卡尔提出光的两种假设：一是微粒说，二是以太说；惠更斯根据胡克的观点提出完整的波动学说；牛顿用光的微粒说解释了光的颜色理论；爱因斯坦提出光的波粒二象性。
2、增透膜原理及其应用：当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消。
这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。
增透膜的作用是减少反射光的强度，从而增加透射光的强度，使光学系统成像更清晰。
应用：眼镜、镜头…λ)21(2+=k nd k=0,1,2,3... 最小厚度d=n4λ 3、光的相干条件：振动频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
获得方法：基本原理是把由光源上同一点发出的光设法“一分为二”，然后再使这两部分叠加起来。
（1）分波阵面法：由于同一波阵面上个点的振动具有相同相位，所以从同一波阵面上取出的两部分可以作为相干光源。
如：杨氏双缝实验。
（2）分振幅法：当一束光投射到两种介质的分界面上时，一部分反射、一部分透射，随着光能被分成两部分或若干份，光的振幅也同时被分为几份。
如：薄膜干涉实验。
4、偏振光的定义：偏振光是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。
种类：平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光。
特性：线偏振光：光矢量端点的轨迹为直线，即光矢量只沿着一个确定的方向振动，其大小随相位变化、方向不变。
圆偏振光：光矢量端点的轨迹为一圆，即光矢量不断旋转，其大小不变、方向随时间有规律的变化。
椭圆偏振光：光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化。
部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，含有各种振动方向的光矢量，但光振动在某一方向更显著，不难看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的叠加。
光学面试题目
光学面试题目
光学面试题目是专为光学行业的求职者准备的一系列问题，旨在考
察应聘者对光学原理、仪器及实验的理解和应用能力。
通过回答这些
问题，面试官可以更好地评估应聘者的专业素养和能力。
1. 折射与反射
折射和反射是光学中常见的现象，请解释这两种现象的原理，并给
出它们在日常生活中的例子。
2. 光的散射
请解释光的散射现象及其机理，并说明为什么天空是蓝色的。
3. 光的干涉与衍射
光的干涉和衍射是光学中的两个重要现象，请解释它们的原理，并
给出常见的干涉和衍射现象的例子。
4. 光的偏振
请解释光的偏振现象及其应用，并说明什么是偏振板和它的工作原理。
5. 光的色散
请解释光的色散现象是如何发生的，并说明什么是折射率和色散角。
6. 光的成像
请解释光的成像原理，并说明凸透镜和凹透镜分别能够产生什么样
的成像。
7. 光的波粒二象性
请解释光的波粒二象性，并说明光子的概念和特点。
8. 光的相干性
请解释光的相干性是什么，并说明相干性对于光的干涉现象的重要性。
9. 光的吸收与发射
请解释光的吸收与发射现象是如何发生的，并说明电子的跃迁与光
的频率之间的关系。
10. 光学仪器
请介绍一种光学仪器，并解释它的工作原理和应用领域。
以上是一些常见的光学面试题目，希望你能根据自己的知识和理解
回答得准确、清晰并能体现出对光学知识的扎实掌握。
祝你面试成功！。
聚合物集成光学陀螺工艺与结构若干问题的研究的开题报告
聚合物集成光学陀螺工艺与结构若干问题的研究的开题报告1. 研究目的及意义随着现代通信、导航、定位和军事领域的发展，光纤陀螺作为一种高精度、高灵敏度、长寿命的惯性测量仪器，受到了越来越广泛的关注。
然而，传统的底部扭曲式光纤陀螺在集成化、多功能化等方面仍存在一定的限制，因此聚合物集成光学陀螺技术应运而生。
聚合物集成光学陀螺利用聚合物材料上的光插入口和波导结构形成光场构成一个环形光路。
当陀螺仪外部发生旋转时，光波在环形光路中会发生特定的干涉变化，从而可以测量陀螺的旋转角速度。
相较于传统底部扭曲式光纤陀螺，聚合物集成光学陀螺具有体积小、重量轻、响应速度快等优点，能够更好地适应各种场景下的测量需求。
本研究旨在探讨聚合物集成光学陀螺的工艺和结构问题，研究其在高精度测量领域的应用前景，具有重要的科学研究意义和广泛的工程应用价值。
2. 研究内容和方法本研究主要围绕聚合物集成光学陀螺的工艺和结构问题展开，具体研究内容包括：（1）聚合物材料的选择和表征：选取适合光学陀螺的聚合物材料，对其进行物理化学特性表征和光学性能测试，为工艺和结构设计提供依据。
（2）波导结构的设计和制备：通过软光刻技术、电子束曝光技术等方法设计和制备出具有高光传输效率和低损耗的波导结构，并进行表征和优化。
（3）环形光路的设计和制备：设计和制备环形光路，保证光路稳定和干涉信号质量。
（4）探究聚合物集成光学陀螺结构参数对干涉信号的影响：通过对不同结构参数下的干涉信号进行仿真，研究结构参数对干涉信号质量和陀螺性能的影响。
本研究将采用实验室制备、物理化学测试、光学仿真等方法进行探究和验证，得出聚合物集成光学陀螺的最佳工艺和结构设计方案。
3. 研究预期结果和创新点本研究将在聚合物集成光学陀螺工艺和结构设计方面获得以下预期结果：（1）选取适合聚合物集成光学陀螺的聚合物材料，并对其光学性能进行表征。
（2）设计和制备出具有高光传输效率和低损耗的波导结构。
（3）设计和制备出稳定且信噪比高的环形光路。
集成光学环形谐振腔的研究的开题报告
集成光学环形谐振腔的研究的开题报告题目：集成光学环形谐振腔的研究一、选题背景集成光学器件在光通信、光传感等领域具有广泛应用。
而环形谐振腔作为一种重要的集成光学器件，其稳定性和灵敏度优异，在光滤波、光调制、光干涉等方面有着独特的优势。
目前，环形谐振腔的研究已经非常成熟，但是集成光学环形谐振腔的研究还处于初级阶段，受到许多制备、测量等方面问题的制约，因此集成光学环形谐振腔的研究是当前非常热门的研究领域。
二、研究目的本论文的主要研究目的是探究一种新型的集成光学环形谐振腔的制备方法，并对其进行性能测试和应用探究，为集成光学器件的应用提供一种新的思路和实现途径。
三、研究内容1、环形谐振腔的理论介绍和研究现状。
介绍环形谐振腔的原理和特点，梳理现有的环形谐振腔制备方法，总结其局限性和不足之处。
2、新型集成光学环形谐振腔的制备方法的研究。
提出一种全新的集成光学环形谐振腔的制备方法，主要采用MEMS技术和光刻技术相结合，结合我们自己的实验经验，对该方法进行详细的探究。
3、性能测试和应用探究。
对制备出来的新型集成光学环形谐振腔进行相关性能测试，如波导损耗、谐振波长、Q值、色散等方面的测试，并探究其在传感领域、光滤波器件领域、微波时钟传输等领域的应用。
四、研究意义1、提出一种全新的集成光学环形谐振腔的制备方法，解决了现有制备方法局限性和不足之处。
2、优化环形谐振腔器件的性能，提高其应用范围和性能表现。
3、为集成光学器件的应用提供一种新的思路和实现途径，具有较高的实用价值和经济效益。
五、论文结构1、绪论：论文选题的背景、目的、意义，研究内容和方法等方面的概述。
2、环形谐振腔的原理和制备方法的介绍。
3、新型集成光学环形谐振腔的详细制备方法的介绍。
4、新型集成光学环形谐振腔的性能测试及应用探究。
5、论文总结和展望。
六、预期成果1、提出一种全新的集成光学环形谐振腔的制备方法，具有高效、低成本、高精度的优点。
2、成功制备出一种全新的集成光学环形谐振腔器件，并进行相关性能测试。
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聚合物电光波导调制器的研究一．概述聚合物电光调制器具有卓越的性能和潜在的巨大应用前景，因此自上世纪九十年代以来就开始受到人们的广泛关注。
迄今，由于材料研究方面的进展，聚合物调制研究已经取得了巨大进步，但是仍然存在诸如器件稳定性问题和高损耗问题。
在学习了《集成光学》这门课程之后，受到老师和其他上台演示的同学的启发，我对聚合物电光调制器产生了浓厚的兴趣，思考如何能解决器件损耗的问题，在查阅了大量的资料后发现，有一种“包层调制”的方法可以降低器件损耗，即高损耗的电光聚合物材料被用于波导的包层，而其芯层则使用低损耗的非电光的有机或无机材料，由于线性电光效应，信号电场在包层中与其中的光导模消逝场发生耦合，将信号场的能量搭载到光载波上，从而实现信号调制。
由于包层中弱的导模功率，因此可以预期包层调制下的材料光损耗是可以降低的，通过优化设计与分析发现适当降低波导芯层的尺寸可以弥补因包层调制引起的调制效率的下降。
本文将简单介绍聚合物电光波导调制器的发展、研究、应用以及“包层调制”的基本概念。
二．光调制的基本概念和调制器的种类1.光调制的一些基本概念光调制就是将电信号加载到光波上并使得光波的可观测量，如位相、频率、振幅偏偏振，发生变化的过程。
最简单直接的调制就是激光光源的内调制，它是利用调制信号直接控制激光器的振荡参数，使输出光特性随信号而变。
在直接调制半导体激光二极管的过程中，不仅输出光强度随调制电流发生变化，而且输出光的频率也会发生波动，也就是说在幅度调制的同时还受到频率调制，特别是在信号频率进入微波时的高速调制情况下，这个现象称为“啁啾”特性。
由于啁啾的存在，不仅使单个纵模的线宽展宽，而且在单模光纤中传播时，在色散的作用下将使信号的非线性失真加剧，从而限制了通讯系统的中继距离一般小于 80km。
与内调制相对照，还存在另一种调制方式--外调制。
所谓外调制，就是在激光器的外部设置调制器，利用调制信号作用于调制元件时所产生的物理效应（如电光、声光或磁光等），使通过调制器的激光束的某一参量随信号变化。
相比于内调制，外调制方法不仅调制速率高，带宽大，而且无频率啁啾，因此成为当今大容量、长中继的WDM光纤通讯系统和高速光处理系统的标准方法。
调制时光波的任何一个特性参数（位相、频率、振幅、偏振）都可以被调制，相应地，光调制方式可以分为相位调制、振幅调制、频率调制、偏振调制。
由于通常的光探测器的输出信号直接与入射光波的强度有关，探测器可以直接从强度调制波还原出调制信号。
而相位调制或频率调制等必须采用外差接收来解调，在技术上比较复杂和困难，所以强度调制用的多。
2.光调制器的种类按照调制器的工作原理，光调制器可以分为电光调制器、声光调制器、磁光调制器、电致吸收调制器。
电光调制器是利用介质的线性电光效应(Electro-optic Effect, EO )来工作的。
由于电光效应，介质的折射率变化随信号电压线性改变，介质折射率变化最终反映到光波相位、振幅或频率上，实现光调制。
电光调制器的优点是响应速度快，调制速率高，带宽也大，也易于集成，器件的半波电压较低，通常小于5V，此外电光调制器也无频率啁啾。
●声光调制器的物理基础是声光效应引起的布拉格衍射和拉曼-纳斯衍射。
在这两种衍射方式中，声波在晶体中造成的折射率周期性的变化形成了一个光学位相光栅，布拉格方式是利用了光通过位相光栅的反射而形成的衍射；拉曼-纳斯方式则是入射光透过位相光栅形成衍射。
两种衍射方式形成的衍射条纹强度均随信号变化，形成声光强度调制。
●磁光调制器中，由于法拉第旋光效应，入射偏振光经过旋光晶体后偏振面转过一定角度，其转角和外加磁场强度有关，因此出射光经过检偏器后强度随外磁场强度变化。
●电致吸收型调制器，主要利用量子限Stark效应，即激子吸收峰在外电场下表现为吸收边的移动和吸收系数的变化，在工作波长靠近吸收峰时器件上的调制电场将产生明显的吸收调制。
电吸收型调制器的特点是体积小，调制电压低，一般 2~3V，易于集成，通常是和光源集成为电吸收调制光源(EML)来使用，但是存在频率啁啾的缺点。
按照使用的材料，光调制器可以分为：●半导体光调制器：主要是电场吸收型调制器，材料多为InGaAs/InAlAs 和InGaAs/InGaAsP 多量子阱。
半导体的电光调制器较少，因为大多数半导体材料的电光系数都很小。
●LiNbO3调制器：它是一种电光型的调制器，LiNbO3晶体是无机材料中电光系数最大的铁电晶体，而且其光学损耗很低。
是目前光通讯主干线上高速长距离的主要外调制器。
由于 LiNbO3 晶体的介电常数比较大，因此微波和光波之间的速度失配较大，调制带宽受到限制，如果要提升器件的带宽，需要对波导和电极作复杂的设计，目前商用器件的带宽可达40GHz左右。
LiNbO3 调制器的特点是：损耗小，典型的器件插损为 4dB 左右，无频率啁啾，器件的半波电压小于5V。
●聚合物电光调制器：下一代的电光调制器。
与半导体和LiNbO3材料相比，聚合物材料具有无以伦比的优越性，因而受到研究者的广泛关注，尽管如此，聚合物电光调制器目前仍然存在诸如稳定性、损耗高等问题，因而这方面的研究还停留在实验室阶段。
在研究的各种调制器中，目前商用化了的也只有电吸收型的半导体调制器以及Mach-Zehnder干涉仪结构的LiNbO3电光调制器。
3.聚合物电光调制器的优势与不足与目前无机材料的调制器比较，聚合物电光调制器具有诸多优点：(1) 材料的电光系数极高，可以高达 150pm/V，这约为 LiNbO3 的 5 倍，因此器件的半波电压很低，目前已经达到 0.8V，远低于目前 LiNbO3 调制器的水平。
一般来说，光调制器应用于光纤通讯系统时，光纤链路的增益反比于半波电压的平方，而且在低增益下链路的噪声指数直接正比于半波电压的平方，所以光通讯系统中的调制器通常要求半波电压越低越好，通常<1V 的驱动电压是比较适宜集成电路系统应用的；(2) 电光响应速度快，大约为几百 fs，因此调制速率高；(3) 介电常数低而且从微波到红外波段几乎无色散，这提供了微波信号和光载波之间良好的速度匹配，使得器件的调制带宽极高，目前文献中已经报道了带宽高达113GHz 和 150GHz 以上的调制器原型器件，而商用的LiNbO3调制器如果不经过特殊的电极和波导设计，其带宽距离积不会超过 10GHz.cm:(4) 制作工艺非常简单而且与半导体制备工艺兼容。
在器件的制备过程中所采用的光刻、RIE 刻蚀、电极蒸发和溅射工艺都是非常成熟的半导体工艺，此外，其波导结构的三层膜采取简单的旋涂即可制备；(5) 价格低廉；(6) 聚合物材料几乎可以在任何半导体材料上旋涂成膜，因而易于实现光电混合集成，南加州大学的Dalton 等人就在VLSI 电路上实现了聚合物电光调制器的集成；(7) 优良的分子可塑性，借助于分子工程，通过对聚合物分子的人工裁剪，可以合成各种各样的有机材料，从而满足不同的实际需要。
聚合物电光调制器的不足：虽然，聚合物电光调制器具备诸多的优越性，但是也同时存在一些目前难以克服的缺陷。
首先是材料本身的热稳定性问题，聚合物材料一般是长链网状的非晶态结构，缺乏晶体材料非常稳定的晶格结构，因此在恶劣环境下很难长时间保持其固有的物理化学性能。
其次是极化的稳定性问题，电光聚合物极化后，发色团分子在电场下重新取向，但是由于发色团之间的偶极相互作用使得分子的取向发生缓慢的迟豫，尤其是在高温环境下，发色团分子的活性增加，迟豫效应更加显著，从而导致材料的电光活性逐渐失效。
一般衡量材料的稳定性的指标是玻璃化转换温度 Tg，Tg 越大，则材料的稳定性越好。
极化聚合物的 Tg一般较低，在 50度~160度之间，这些还是远低于晶体的熔点，因此极化聚合物的稳定性受到极大的限制。
尽管部分聚酰亚胺的 Tg 能够达到230度左右，具有良好的热稳定性，但是由于损耗较高（>3dB/cm）以及材料的兼容性问题，实际使用受限。
通过聚合物之间的交联可以削弱发色团的取向迟豫，极化的迟豫问题虽然得到缓解，但是问题还是没有彻底解决，而且，交联之后极化效率也随之减弱，从而影响到材料的电光系数。
除了稳定性问题之外，由于发色团分子在通讯波段较强烈的吸收和散射损耗，因此聚合物电光调制器也存在损耗较高的问题，一般认为，材料的损耗<1dB 才能满足实用的要求。
由于存在上述问题，因此目前聚合物调制器的研究大多停留在实验室阶段。
4. 聚合物电光调制器的研究进展聚合物电光调制器最早出现在八十年代末，从上世纪九十年代初到九十年代中期是一个飞速发展阶段，期间极化聚合物材料的性能、电光调制器件的结构都在实用性方面有很大的提高。
早在1990 年，AKZOD 的 Mohlman 等报道了集总电极的聚合物开关和调制器，在 1991 年，Lockheed 研究发展部的 D.G. Girton 等人发表文章，用含有“DANS”发色团的侧链型聚合物制备出 20GHz 的 Mach-Zehnder 型行波调制器，1992年Hoechest Celanese Corporation 的 C.C.Teng 制备出3dB带宽为40GHz 的行波聚合物调制器，1993 年，Weapons Sciences Directorate 研究发展工程中心的 T.A. Tumolillo 给出了聚合物电光调制器的垂直集成，同年，Smith 等人也报道了一个聚合物电光调制器，并成功地用于传送六个无线电频率的电视信号，电视图像的颜色和声音逼真，1994 年加州大学洛杉矶分校电子工程系的 Wensheng Wang 等与 Dalton 合作，给出直波导相位调制器，调制频率为18GHz，1995 年，他们对相同的器件用Wiltron V 接头和光外差方法将调制频率提高到40GH 和60GHz。
从这里可以看到这段时间的器件主要是在提高调制频率方面有很快的进步。
在上世纪九十年代初的这段时间里，随着聚合物电光调制器性能的提高，科学家们对聚合物电光调制器充满了美好的希望和幻想，认为聚合物电光调制器能够很快走向成熟、走向产品化，不少科学家都预测在3~5 年内聚合物调制器将达到产业化的阶段。
然而年复一年，由于聚合物电光材料的稳定性和损耗等问题的限制，聚合物电光调制器的发展并没有人们想象的那么顺利。
上世纪九十年代中期经历了一段时间的调整之后，在该领域活跃的研究单位逐渐减少，究其原因可能是尽管化学和材料工作者可以合成的电光聚合物材料很多，但是最后可以用于制备器件的新型电光材料并不多。
从发表的文章看，研制出性能较好，可用于器件制备的电光聚合物材料的单位几乎仅为南加州大学化学系 L.R. Dalton 所领导的研究小组，其余各家大多数是利用南加州大学化学系的材料来研制器件。