光电子学教程作业参考版张季熊92页PPT

第1章绪论电子通信专业PPT课件

1.1 光纤通信技术的发展史及现状
5. 光纤通信器件的发展过程
雏形：古代烽火、手旗、灯光
1880年贝尔的光电话
激光器(发送源）
光纤(传输介质)
1960 Maiman发明红宝石激光器 1962 半导体激光器诞生(GaAs 870nm)
1951 医用玻璃纤维(损耗1000dB/km) 1966 高锟理论预言
业务接入节点（RT）
E1/BRA/PRA
100/1000M 155M
与电信网管中心相连
典型应用之一：宽带综合业务光纤接入系统拓扑结构
典型应用之二：作为校园网的骨干传输网
1.1-练习
1、什么是光纤通信? 2、光纤通信的优点有哪些? 3、光纤通信的各发展阶段的特征是什么? 4、光通信系统工作波长为0.88um,1.3um和1.55um，计算载波
1.2 光纤通信系统组成
5. 光无源器件光纤通信系统中不需要通电即可工作的器件,
(Passive
是通信系统构成、功能扩展、性能提高的不
components) 可缺少的器件，包括：
光耦合器常用于需要传输的光分路、光合路以及光耦合 (Coupler)
光隔离器在光通路中防止光反射回光源，即只允许光 (Isolator) 单向传输的无源器件
④ 综合业务光纤接入网实现电话、数据、视频、多媒体业务综合接入核心网，提高各种社区服务

光电子学与光子学讲义-Chapter0-perface讲课教案

一. 光电子学的发展进程光子学在中国的发展
70年代钱学森、龚祖同等提出, “光子学是研究光子产生、运动和转化的科学 ”
1979年钱学森指出, 光子学是一门与电子学平行的科学，并指出应组织光子学会推动这一领域的学术交流
1994年北京香山科学会议讨论光子学问题 96-98年国家自然科学基金委员会组织完成 “光子
1980s：量子阱半导体材料（QW激光器）光电器件更新换代
1990s：稀土掺杂光纤（掺铒光纤放大器）光通信技术的革命
期待新一代光电功能材料的突破 !！!
五.光电子学发展方向与趋势
➢ 量子化（材料的量子结构化）---
采用量子阱、应变量子阱、超晶格、量子线、量子点等人构改性的材料
➢ 集成化（器件的集成化） ---
Fundamentals of Photonics, Photonics Devices and Systems
一. 光电子学的发展进程
美国对光子学及其技术的发展与应用已予以高度重视。1991年政府将光子学列为国家发展的重点，认为光子学 “在国家安全与经济竞争方面有深远的意义和潜力，并且肯定通信和计算机研究与发展的未来属于光子学领域”。
一. 光电子学的发展进程
Optoelectronics:
光电子学的概念最早由美国科学家Loebner提出，并对电光学（Electro-optics）和光电学(Opto electronics) 严格进行了区分。电光学：输入电信号产生光信号，再通过光电耦合变为电信号输出。光电学：输入、输出是光信号，中间经过电光耦合。目前的光电子学：不再对两种情况进行区分，凡是涉及到光能和电能相互耦合和相互转化的现象，以及以光作为承载和传输信息载体所涉及的现象和规律，统称为光电子学。

光电子学完整PPT课件

基态：能级中能量最低
E1
E3
E2
激发态
.
激光的基本原理、特性和应用 ——粒子数正常分布
➢波尔兹曼分布律：
若原子处于热平衡状态，各能级上粒子数目的分布将服从一定的规律。设T 为原子体系的
热平衡绝对温度；Nn为在能级En上的粒子数则
N n e x E n /k p )T ( ( 2 .2 )
即随着能级增高，能级上的粒子数Nn按指数规律减少，式中k为波尔兹曼常数。
——麦克斯韦方程组的积分形式
D • d s q0
Ⅰ
E
•
d
l
B t
•
d
s
Ⅱ
B • d s 0
Ⅲ
H • d l I0
D
•
d
s
t
Ⅳ
.
麦克斯韦方程组及其物理意义
——高斯定理斯托克斯定律
▪ 高斯定理：
V • A d VS A • d S
▪ 斯托克斯定律：
lA • d l S A d S
种自发跃迁过程引入自发辐射跃迁几率A21，它的意义是在单位时间
内，E2能级上N2个粒子数中自发跃迁的粒子数与N2的比值。如果E2
能级下只有E1能级，则在dt时间内，由高能级E2自发辐射到低能级E1
的粒子数记作dN21：
dN21 dt

《电工电子技术基础》PPT课件

－
可列出2－1=1个独
b
立的KCL方程。
节点a
i1 i2 i3 0
（3）独立的KVL方程数为3－(2－1)=2个。
回路I 回路Ⅱ
i1R1 i3R3 us1
i2R2 i3R3 us2
跳转到第一页
例：如图所示电路，用支路电流法求各支路
电流及各元件功率。
解：2个电流变量i1和i2，
a i1
跳转到第一页
1.2.2 有源元件
1．电压源与电流源
（1）伏安关系
电压源：u=uS
电流源： i=iS
端电压为us，与流过电流过电流为is，与电源
压源的电流无关，由电两端电压无关，由电
源本身确定，电流任意源本身确定，电压任
，由外电路确定。
意，由外电路确定。
跳转到第一页
（2）特性曲线与符号
电压源
iR us
在运用上式时，电流参考方向与回路绕行方向一致时iR前取正号，相反时取负号；电压源电压方向与回路绕行方向一致时us前取负号，相反时取正号。
跳转到第一页
KVL通常用于闭合回路，但也可推广应用到任一不闭合的电路上。
例：列出下图的KVL方程
a +
i1 R1
－
+
us1
uab － + us3 － b
1.1.3 电功率

光电子学教程_课后作业答案

根据P49(3-1-13)，相干体积的物理意义：在单位面积光源辐射出的单位频率宽度的光波，在其传播方向上发生相干现象的任一体积范围为相对应的相干面积与光速的乘积。
03电子科学与技术Company Logo
好好学习，天天上上www.themegallery.com
M e (T ) T 4 5.67108 28564 3.77106 W m2 6. 辐射出射度：
辐射通量： e Me A 3.77 106 2 4 106 30.16 W 辐射强度：
好好学习，天天上上www.themegallery.com
9. 经典物理观点：跃迁所发出的电磁波不是单色波，而是分布在中心频率附近的一个小的频率范围的单色波的组合，在谱图上正好表现为一定宽度。量子力学观点：由测不准关系，在某一时刻，粒子所处的能级也是不确定的，即能级不是单一的，跃迁的结果也就相当发出了多种不同频率的光子，形成了谱线宽度。自发辐射过程中这种增宽效益是不可避免的，也是谱线宽度所能达到的最低值，因而决不存在线宽为0的情况，即不可能发出绝对的单色光。由此可见，没有绝对单一波长的光波存在。
=
1.33 1013 Js / m 3
03电子科学与技术Company Logo
好好学习，天天上上www.themegallery.com
V K ( ) 3．解：光视效能： e

光电子学与光子学讲义-Chapter1-wave nature of lightwave

E 2E0 cos(t kz)expi(t kz)
振幅的速度为：
或
vg k d
vg dk
群速度：波包的传输速度，能量或信息的传输速度。
群折射率
vpk
真空中
vp c
ck
d vg c vp dk
介质中根据群速度定义：
c vpk k n ( )
Chapter 1 光的波动性
Wave Nature of Light
1.1 均匀介质中传输的光波
一. 平面波
光波可以看作时变的电磁场，E、B正交且垂直与传播方向，最简单的行波——平面波：
E E0 cos(t kz 0 )
描述了一个在无穷大均匀介质中沿z方向传播的单色的平面行波。 E0:振幅。ω=2πʋ：角频率。 φ0：初相位。 k=2π/λ：传播常数(propagation constant)，波数(wave number)。波矢k为矢量，代表波的传播方向, 且|k|=k。
波阵面（wavefront）：相位相等的面。平面波的波阵面：无限大的平面。
z
E B Ex
E and B have constant phase in this xy plane; a wavefront
E
k Propagation
Ex = Eo sin( t-kz )

北京交通大学运筹学与控制论考博参考书和考博真题

数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学，是一切科学和技术的基础，也被称为是“整理宇宙秩序”的一门科学。科学技术的日新月异以及现代计算机技术的高速发展，使得数学在科学技术，人类社会发展中的地位越来越显得重要。“数学科学对经济竞争力生死攸关，数学科学是关键的，普适的培养能力的技术”和“高新技术的本质是数学技术”，已日益成为人们的共识。因此要科教兴国就必须发展数学教育，振兴数学科学。数学与其它学科的相互作用相互促进以及新的应用领域的出现，使人们充分认识到发展应用数学的迫切性与重要性。
主要研究运筹学的确定型模型中的非线性模型的算法及相关的应用软件;运筹学的随机型模型中的各种算法及相关的应用软件。
1.运筹学
该学科已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题，故其应用不受行业、部门之限制;
专注中国名校保（考）研考博辅导权威 www.ssqbedu.com
运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究，又涉及到组织的实际管理问题，它具有很强的实践性，最终应能向决策者提供建设性意见，并应收到实效;
运筹学基础，北京交通大学出版社，2010 ，王周宏 Cellular and Molecular Immunology (7th edition)， Saunders Elsevier Inc., 2007，Abul K. Abbas， Andrew H.Lichtman and Shiv Pillai 固体物理，高等教育出版社，韩汝琦

1绪论光电子学.pptx

1970年．半导体激光器在室温环境下的连续激射获得成功。
正在这时候，低损耗的光导纤维的试制又获得了成功，光纤通信成为现实。
在通信史上，跳过了为增大信息传输量而开发的毫米波通信阶段，直接由微波通信转移到光纤通信。
光电子技术研究所
光纤通信技术的开发促进了
作为光源的激光器作为接收器件光探测器的发展
光电子技术研究所
1899年马可尼发送的无线电信号穿过了英吉利海峡，接着又成功穿越大西洋，从英国传到加拿大的纽芬兰省。
无线电通信的发明，也是日后无线电广播、电视甚至手机的先兆。1909年马可尼获得诺贝尔物理学奖。
“无线电之父”马可尼
光电子技术研究所
电子学与信息技术的第一次重大变革发生在本世纪50年代。
期待着在电子学中采用光技术。
光电子学是在电子学的基础上吸收了光技术而形成的一门新兴学科。
提高了电子设备的性能。
使电子学至今未能实现的功能获得了实现。
光调制器、光波导、光开关、光放大器．以及光隔离器等各种光学部件的发展。
光电子技术研究所
在电子学技术中采用小尺寸的光学零部件的组合。
光通信原理示意图
光电子技术研究所
光技术的发展没能够超过电子技术的发展
想得到更多的信息量、更高的演算速度，用现存电子技术是不可能实现的。

光电子学PPT

激光器的纵模频谱分布
谐振腔的纵模频率：
nq q
c 2h L
, n q
c 2h L
增益曲线决定被放大光的频率范围n
振荡阈值条件决定振荡频率范围nos
n os n H G 0 (n )l

1
激光器的可能起振的振荡纵模数：
n os M n q
激光器的工作和输出特性激光器的工作和输出特性——激光器的振荡模式和模式选择
Q开关激光器一般脉宽达10-8s-10-9s量级——短脉冲
想要更短的脉冲
锁模技术一般脉宽达10-12s-10-13s量级——超短脉冲
激光器的工作和输出特性——脉冲激光器的特性
多模激光器的输出特性
①各振荡模的振幅和相位无规则分布
Eq (t ) Eq cos(qt q )
Eq---中心频率处的振幅大，远离中心频率处的振幅小，且它们之间变化无规律。 fq---各模的初相位，在-到之间分布。对于不同的时间，每个模的振幅和相位也有变化，fq随时间漂移。
调Q技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过程
能量贮存过程 a.激活介质贮能
满足条件Gl<。由于很大,振荡阈值很高，不能产生激光振荡——能量贮存在激活介质
b.激活介质－谐振腔组合贮能
先使反转粒子数达到最大值，但满足Gmaxl< ,能量贮存在激活介质中；然后降低腔损耗，使Gmaxl>，产生激光振荡，能量以光子的形式贮存在腔内。

光电效应ppt课件

教材分析
分析规律
核心素养目标
学情分析
教学重难点
据现象形成感性认知
教法、学法
教学过程
板书设计
为小组讨论做准备形成致死体系
引导学生观察实验现象，并根据现象明确光电效应的实验规律。
教材分析
小组讨论
核心素养目标
学情分析
展示结果
教学重难点
教法、学法
教学过程
板书设计
形成合作共赢的意识，同时达成共识
1.存在截止频率
2
eUc=hv-W0
3.存在遏止电压
1
=
4.光电效应瞬时性 2
形成知识体系，形成理性认识，定性分析，为图像分析做准备
教材分析
物理学史
核心素养目标
学情分析
教学重难点
引出光电效应方程
教法、学法
教学过程
板书设计
通过图像强化图像运用能力
形成知识体系，强化赌徒看图的科学探究素养，并利用图像解释相关现象
2.存在饱和电流
3.存在遏止电压
4.光电效应具有瞬时性
突出重点规律
为讲解光电效
应方程做准备
教材分析
物理学史
hv＝W0+EK
核心素养目标
学情分析
教学重难点
引出光电效应方程
互相解释
教法、学法
教学过程

电工电子学全套430页PPT课件

电路中各物理量的计算
——通过例题分析电压、电流正负与正方向及功率性质的关系
例1：电路如图，各元件电压和电流的参考方向如图所示，且测得：I1=-4A，I2=6A，I3=10A，I4=1A，I5=8A， I6=3A，U1=140V，U2=-90V，U3=60V，U4=-80V，U5=30V， U6=60V。试标出图示电路中各电流电压的实际方向，计算各元件功率的大小，说明该元件是吸收还是发出功率。
本章主要内容
基本概念基本定律及应用基本分析方法
基本概念
1 电路的组成及作用 2 电路中的基本物理量及参考方向 3 电路元件及电路模型 4 电路的工作状态
基本定律及应用
1 基尔霍夫定律 2 电路中电位的计算
基本分析方法
1 电源的等效变换法 2 支路电流法 3 弥尔曼定理 4 叠加原理 5 戴维南定理(等效电源定理)
I4
4
I1
U4
1 U1
6 U6
I3 U3 3
I6
U5 5
I5
I2
U2 2
I1 0 U2 0 U4 0
I4
4
I1
U4
1 U1
6 U6
I3 U3 3
I6
U5 5
I5
I2
U2 2
P1 U1I1 140 (4) 560W
P2 U 2 I 2 90 6

半导体光电子学(绪论)

光学性质。即不是简单地研究将光作用到半导体上所产生的物理现象，也研究半导体中电子对光子的反作用和能动性。
2. 半导体光电子学的发展
➢ 1873年，史密斯（W．Smith）在“不良导体”硒中看到在光作用下电导增加的现象；
➢ 1887年，赫兹（Hertz）将各种因光而致电的变化现象统称为光电效应；
h
36
h
37
LED City
h
38
LED汽车车灯
主要得益于低功耗、长寿命、响应速度快的优点。
h
39
矿灯（左）及其照明效果
h
40
(2) 能源
h
41
本田两座梦幻之车：由太阳能电池驱动， 4天行驶3010公里。
目前全球最大太阳能飞机“阳光动力”2号
机翼上装有1.7万余块太阳能电池为飞机提供动力，白天剩余的能量还可以储存在锂电池组中以供夜间飞行，完成全程约3.5万公里的环球飞行，创造了全球不耗费任何燃料、完全依靠h 太阳能作为动力的飞机环球飞行4纪3 录
光电子学有时狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。
h
9
三、光电子器件及其应用
1. 什么是半导体光电器件 2. 半导体光电器件的分类 3. 半导体光电器件的发展 4. 半导体光电器件的应用 5. 光电子产业
h
10
h
11
h

光电子技术PPT课件

主要的半导体材料(由其化学元素来区分)
Ⅳ族材料：Si、Ge及SiGe合金；间接带隙；微电子和光电管。
Ⅲ-Ⅴ族化合物材料：GaAlAs/GaAs、InGaAsP/InP、 InAlGaN/GaN、InAlGaAs/InP等材料系；直接带隙；微电子和各种光电子器件。
Ⅱ-Ⅵ族化合物材料：ZnSeTe、HgGdTe等；直接带隙；可见光和远红外光电子器件。
光电子技术
光电子技术是以光电子学为基础，以与光的产生、控制、传输、光信息处理、转化等有关的器件与系统为研究对象的新型综合性技术领域。内容包括：
激光技术
导波光电子技术(光子学、光无源器件) 半导体光电子技术(LD、LED、APD…) 其它材料与器件(电光、磁光、声光、弹光…) 。。。。。。
涉及知识：电磁场理论、半导体物理、量子力学等
【光有源器件】 -----需要外加能源驱动工作的光电子器件
半导体光源(LD,LED,DFB,DBR,QW,VCSEL) 半导体光探测器(PD,PIN,APD）光纤激光器（OFL:单波长、多波长）光放大器(SOA,EDFA) 光波长转换器(XGM,XPM,FWM) 光调制器光开关/路由器
不一定！
阈值条件：只有当外界泵浦超过一定阈值时，光场在谐振腔内的往返振荡才能形成正反馈，使光场的增益不低于光场的损耗，才能形成持续稳定的光输出
激光