光电子复习
光电期末复习题答案
光电期末复习题答案一、选择题1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
（对）2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。
（对）3. 光的偏振现象表明光是一种横波。
（对）4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。
（错）5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。
（对）二、填空题1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。
3. 光的偏振现象表明光是一种横波。
4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。
5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。
三、简答题1. 简述光电效应的基本原理。
答：光电效应是指光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。
当光的频率高于金属的逸出功对应的频率时，光子的能量足以使电子克服金属的束缚力而逸出，形成光电子流。
光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
2. 激光有哪些主要应用？答：激光的主要应用包括：精密测量、光纤通信、医疗治疗、工业加工、科研实验等。
激光的高亮度、高单色性和高相干性使其在这些领域中具有独特的优势。
3. 什么是光的偏振现象？答：光的偏振现象是指光波在传播过程中，电场矢量在某一特定方向上的振动。
只有当光波的电场矢量在某一平面内振动时，才能通过偏振片。
偏振现象表明光是一种横波，因为只有横波才能产生偏振现象。
4. 光的干涉和衍射现象有何区别？答：光的干涉现象是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的相位差而产生的光强增强或减弱的现象。
干涉条纹是稳定的，可以产生明暗相间的条纹。
而光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，由于光波的弯曲而产生的光强分布变化。
衍射条纹则不稳定，随着观察位置的不同而变化。
光电子 复习)
光电子复习资料一、填空题1、光纤通信是以光纤为传输媒质，以光波为载波的通信方式。
2、17dBm等于 50 mw。
3、光纤通信中最常用的光电检测器是 PIN光敏二极管和 APD雪崩二极管。
4、STM-1中用于段开销的数据为 4.608Mbit/s。
5、EDFA的泵浦结构方式有：同向泵浦结构、反向泵浦结构和双向泵浦结构。
6、在光纤中折射率高的中心部分称为纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
7、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
8、表示光纤捕捉光射线能力的物理量被定义为光纤的数值孔径，用NA来表示。
9、光在光纤中传输是利用光的全反射原理。
10、对光信号实现分路、和路、插入和分配的无源器件叫光耦合器。
11、数字光接收机的主要性能指标是灵敏度和动态范围。
12、STM-1整个帧结构分成段开销、管理单元指针、信息净负荷三个区域。
13、在SDH帧结构中，段开销又可以分为再生段开销和复用段开销两种。
14、在SDH帧结构中AU指针处于帧结构左侧1－9N列第四行的区域中。
15、光与物质的粒子体系的相互作用主要有三个过程是：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
16、半导体激光器工作时温度会升高，这时会导致阈值电流增高，输出光功率会减小。
17、光源的作用是将电能变换为光能。
18、14dBm等于 25 mw。
19、光纤的色散分为波导色散、材料色散和模式色散。
20、写出光在真空的速度c、在介质中的速度v、和折射率n之间的关系：n=c/v 。
21、光由折射率为n1的光密媒质向折射率为n2的光疏媒质传播时(n1> n2)，全反射临界角的正弦为sinθIC = n2/n1。
22、光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85μm、 1.31 μm和 1.550 μm。
23、在光纤通信中，中继距离受光纤损耗和色散的制约。
24、色散的常用单位是Ps/(nm*km)， G.652光纤的中文名称是常规单模光纤，它的0色散点在1.31微米附近。
光电技术复习资料
1.半导体对光的吸收可分为本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收和晶格吸收。
2.光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。
其发光机理可以分为PN结注入发光与异质结注入发光两种类型。
4. 光电信息变换的基本形式信息载荷于光源的方式，信息载荷于透明体的方式，信息载荷于反射光的方式，信息载荷于遮挡光的方式，信息载荷于光学量化器的方式，光通信方式的信息变换。
D电极的基本结构应包括转移电极结构，转移沟道结构，信号输入单元结构和信号检测单元结构。
1. 对于P型半导体来说，以下说法正确的是 （D）A 电子为多子B 空穴为少子C 能带图中施主能级靠近于导带底D 能带图中受主能级靠近于价带顶2. 下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压 （C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C 雪崩光电二极管D 光电三极管3. 对于光敏电阻，下列说法不正确的是： （D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动4. 在直接探测系统中, (B)A 探测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力5. 对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD内部可没有谐振腔D LED辐射光的波长决定于材料的禁带宽6. 对于N型半导体来说，以下说法正确的是 （A）A 费米能级靠近导带底B 空穴为多子C 电子为少子D 费米能级靠近靠近于价带顶7. 依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管B 光电三极管C 光电倍增管D 光电池8. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
光电子器件与技术 复习题
一、简述下列词条的物理含义：1 自发辐射、受激辐射、受激吸收（并用图示说明）自发辐射： 处于高能级2E 的原子是不稳定的，即使在没有任何外界作用的情况下，也有可能自发地跃迁到低能级1E 的，并且发射一个频率为ν，能量为21h E E ν=-的光子，这种过程称为自发辐射过程，如图1-6(a)，所示。
受激辐射： 处于高能级2E 的原子，在频率为ν，能量为21h E E ν=-有算来光子的激励下，受激跃迁到低能级1E ，并发射一个能量为h ν、且与外来激励光子处于同一光子态的光子，这两个光子又可以去诱发其他发光原子，产生更多状态相同的光子。
这样，在一个入射光子作用下，就可以产生大量运动状态相同的光子，这种过程称为受激辐射过程，如图1-6(b)所示。
受激吸收： 受激吸收是受激辐射的反过程。
处于低能级1E 的原子，在频率为ν、能量为21h E E ν=-有外来光子的激励下，吸收一个能量为h ν的光子并受激跃迁到高能级2E ，这种过程称为受激吸收过程，如图1-6(c)所示。
2 电光强度调制电光强度调制就是根据光波在电光晶体中传播特性实现光束调制的。
从电光相位延迟的讨论中看到，外加电压的改变，会引起两个偏振方向的相位差的改变，从而使电矢量在空间的振动方向也会随之变化，这种特性可以被利用来控制光波的某些参数，实现电光调制。
利用电光效应可实现强度调制和相位调制。
如前所述，当电场加在晶体上时，其折射率变化可产生线性电光效应或克尔效应。
加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿晶体主轴z 轴(光轴方向)，使电场方向与光束传播、或z轴，使电场方向与方向平行，产生纵向电光效应；二是电场沿晶体的任一主轴x y光束传播方向垂直，产生横向电光效应。
利用纵向电光效应和横向电光效应可实现电光强度调制。
3 光波导光波导可以引导光束的传播，使光束的能量在横截面方向上受到限制，并使损耗达到最小。
光波导的种类很多，但通常分为3种：(1)平板波导：由三层平板形介质构成，中间一层的折射率最大，上、下层的较小。
光电子学整理1-4
17 光纤的色散包括哪几部分？单模光纤和多模 光纤分别以哪几种色散为主？
18 费马原理
20 用射线分析方法讨论阶跃光纤中导波成立条 件所代表的意义。
21、阶跃型光纤主要弱点是什么？产生的原因是什 么？用什么办法克服？
克服办法： 渐变型光纤
22、为什么要采用复杂的电磁波模式理论研究 光纤？
四能级比三能级系统效率高。
§2-1粒子数反转分布 一、激发态能级寿命 二、粒子数密度的差值
§2-2光在介质中小信号增益Hale Waihona Puke 1. 三能级系统 2. 四能级系统
§2-3介子中增益饱和与烧孔效应
三、三能级系统与四能级系统
克服三能级缺点， 易粒子反转。 问题：为什么四 能级比三能级易 粒子数反转？
E0基态，E1, E2, E3激发态，激励，基态粒子跃到E3, E3停短t， 无辐射跃E2，E2粒子积累。 E1，热平衡粒子少；
第一种答案
5.受激辐射与自发辐射的区别
第二种答案
6.激光单色性好原因？
• 受激发射光子与入射光子相同
7.什么是粒子数反转?
8.介质实现能级间粒子数反转条件
§2-1粒子数反转分布 一、激发态能级寿命 二、粒子数密度的差值
§2-2光在介质中小信号增益 1. 三能级系统 2. 四能级系统
§2-3介子中增益饱和与烧孔效应
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13.谈谈新型激光器——量子级联激光器（QCLs）的工作 原理 量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同，它 打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制， 其发光波长由半导体能隙来决定。QCL受激辐射过程只有电子参 与，其激射方案是利用在半导体异质结薄层内由量子限制效应引 起的分离电子态之间产生粒子数反转，从而实现单电子注入的多 光子输出，并且可以轻松得通过改变量子阱层的厚度来改变发光 波长。量子级联激光器比其它激光器的优势在于它的级联过程， 电子从高能级跳跃到低能级过程中，不但没有损失，还可以注入 到下一个过程再次发光。这个级联过程使这些电子 “循环”起来，从而造就了一种令人惊叹的激光器。
光电子技术基础复习资料
选择题1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有（abcd ）A.信息通信B.宇宙探测C.军事国防D.灾害救援2、激光器的构成一般由（a ）组成A.激励能源、谐振腔和工作物质B.固体激光器、液体激光器和气体激光器C.半导体材料、金属半导体材料和PN结材料D. 电子、载流子和光子3、光波在大气中传播时，引起的能量衰减与（abcd ）有关A.分子及气溶胶的吸收和散射B.空气折射率不均匀C.光波与气体分子相互作用D.空气中分子组成和含量4、2009年授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ a ）A.传输损耗低B.可实现任何光传输C.不出现瑞利散射D.空间相干性好5、激光调制器主要有（abc ）A.电光调制器B.声光调制器C.磁光调制器D.压光调制器6、电光晶体的非线性电光效应主要与（ac ）有关A.外加电场B.激光波长C.晶体性质D.晶体折射率变化量7、激光调制按其调制的性质有（cd ）A.连续调制B.脉冲调制C.相位调制D.光强调制8、光电探测器有（abc ）A.光电导探测器B.光伏探测器C.光磁电探测器D.热电探测元件9、CCD 摄像器件的信息是靠（ b ）存储A.载流子B.电荷C.电子D.声子10、LCD显示器，可以分为（abcd ）A. TN型B. STN型C. TFT型D. DSTN型11、可见光的波长范围为（C ）A. 200—300nmB. 300—380nmC. 380—780nmD. 780—1500nm12、电荷耦合器件分（A ）A. 线阵CCD和面阵CCDB. 线阵CCD和点阵CCDC. 面阵CCD和体阵CCDD. 体阵CCD和点阵CCD填空题1、黑体是指一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射。
2、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。
3、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。
光电子技术复习
光电⼦技术复习第⼀章1、光电⼦技术的定义光电⼦技术是光学技术与电⼦技术结合的产物，是电⼦技术在光频波段的延续和发展。
是研究光（特别是相⼲光）的产⽣、传输、控制和探测的科学技术。
2、电磁波的性质1.电磁波的电场和磁场都垂直于博得传播⽅向，三者相互垂直，电磁波是横波，和传播⽅向构成右⼿螺旋关系。
2.沿给定⽅向传播的电磁波，电场和磁场分别在各⾃平⾯内振动，称为偏振。
3.空间个点磁场电场都做周期性变化，相位同时达到最⼤或最⼩。
4.任意时刻，在空间任意⼀点，H E µε=5.电磁波真空中传播速度为001µε=c ，介质中的为εµ1=v3、⾊温的概念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。
4、辐射度学与光度学的基本物理量作业：1、2第⼆章⼀、光波在⼤⽓中的传播1、光波在⼤⽓中传播时，引起的光束能量衰减和光波的振幅和相位起伏因素光波在⼤⽓中传播时，⼤⽓⽓体分⼦及⽓溶胶的吸收和散射会引起的光束能量衰减，空⽓折射率不均匀会引起的光波振幅和相位起伏2、⼤⽓分⼦散射的定义、特点；瑞利散射的定义和特点定义：当光线穿过地球周围的⼤⽓时，它的⼀些能量向四⾯⼋⽅反射。
特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。
瑞利散射定义：在可见光和近红外波段，辐射波长总是远⼤于分⼦的线度，这⼀条件下的散射为瑞利散射。
瑞利散射特点：波长越长，散射越弱；波长越短，散射越强烈。
所以天空呈蓝⾊。
3、⼤⽓⽓溶胶的定义、瑞利散射、⽶-德拜散射；⼤⽓⽓溶胶：⼤⽓中有⼤量的粒度在0.03 µm到2000 µm之间的固态和液态微粒，它们⼤致是尘埃、烟粒、微⽔滴、盐粒以及有机微⽣物等。
由这些微粒在⼤⽓中的悬浮呈胶溶状态，所以通常⼜称为⼤⽓⽓溶胶。
瑞利散射：散射粒⼦的尺⼨远⼩于光波长时，散射光强。
⽶德拜散射：散射粒⼦的尺⼨⼤于等于光波长时，散射光强对波长的依赖性不强。
⼆、光波在电光晶体中的传播1、电光效应的定义及分类电光效应：在外电场作⽤下，晶体的折射率发⽣变化的现象。
半导体光电子学复习
简答题
简要阐述半导体中电子扩散与漂移的区别. 扩散运动是由载流子的浓度差引起的， 浓度高处的载流子总是要向浓度低处扩散 运动。漂移：假设给半导体一个电场，此 场产生力作用在自由电子及空穴而产生漂 移。电子和空穴在电场E的作用下，要发生 漂移运动。电子逆场强方向运动，空穴则 顺场强方向而运动。 扩散(diffusion)：由浓度改变(浓度梯度)所引起 漂移(Drift)：由电场引起
• 半导体：邻近原子形成的键结合强度适中，热振 动会使一些键破裂，产生电子和空穴。能带图上 表现为禁带宽度较小，价带内的能级被填满，一 部分电子能够从价带跃迁到导带，在价带中留下 空穴。外加电场，导带电子和价带空穴都将获得 能量，参与导电。Eg≤1eV • 金属(导体)：导带或者被部分填充，或者与价带重 叠。很容易产生电流。
直接带隙与间接带隙
简答题
结合下图阐述太阳能电池(光伏元件)的基本工 作原理。
n型半导体很薄（p型通常是n型的100倍以上）掺杂比较高 鱼骨状电极，增透膜 掺杂浓度高，相应的空间电荷区（耗尽层）的宽度小 波长0.5~0.7μm 中波长 耗尽区； 波长0.4μm附近1μm范围吸掉； 0.9~1.1μm长波长的光 ▲在耗尽区产生的电子空穴对，在内建电场的作用下进行分离；而在n区 和p区要依据扩散作用。 ▲长波长光子在p区被吸收，Le少数载流子 穿透深度 ▲短波长光子在n区被吸收，Lh少数载流子
I ph0
是一次的没有经过倍增的光电流，这个电流是 在没有倍增之下测量的，比如在小的反向偏压下 测量。
名词解释
视敏函数
在等能量分布的光谱中，虽然各种波长的光 辐射功率相同，但是人眼感到最暗的是红 色，其次是蓝色与紫色，而最亮的则是黄 绿色。由此可见，人眼对不同波长的光具 有不同的视觉敏感程度。显然，人眼的视 敏度是波长的函数，我们通常将这一关系 称为视敏函数。
光电子技术复习资料-2011(1)
一、填空1.由黑体辐射的普朗克定律，随着温度T的升高，黑体的单色辐射出射度极大值所在位置λm移向___________(长波、短波)方向。
3.若原子在高能级E2到低能级的自发跃迁几率为A21，则原子在高能级E2的平均寿命为____。
4.热辐射的基尔霍夫辐射定律指出，在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的__________与___________之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。
固体摄像器件主要有三大类：电荷耦合器件（CCD)，互补金属氧化物半导体图像传感器（CMOS），电荷注入器件（CID），电荷耦合器件（CCD）与其他器件相比，最突出的特点是以电荷为信号。
CCD的工作过程就是电荷的________、________、________和________的过程。
构成CCD 的基本单元是________，它能够存储电荷。
CCD器件的积分时间越长，它的灵敏度越______(高、低)。
CCD的噪声可归纳为3类：________、________、________。
5.光束调制按其调制的性质可分为、、、。
要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程：、、。
6.光电二极管工作时，负载电阻上的光电流与、、、有关。
7.激光器的基本结构包含、、三部分，产生激光的两个必要条件是：(1) ________________________________;（2）___________________________________________。
常见的激光器有：、、、。
8.声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为两种类型。
9.根据调制器与激光器的关系，光束的调制方法可以分为内调制和外调制两种。
内调制是指。
10.在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个λ/4波片，波片的轴向取向为时最好。
11.若光电探测器的电流灵敏度R i=100μA/μW，噪声电流i n=0.01μA，则噪声等效功率NEP=_______________________。
光电子技术复习题(一)
一．单项选择题1. 光电转换定律中的光电流与 BA 温度成正比B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 AA 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短3.光束调制中，下面属于外调制的是 ABDA 声光调制B 电光波导调制C 半导体光源调制D 电光强度调制4.红外辐射的波长为[ d ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770-1000 nm5.激光具有的优点为相干性好、亮度高与[ b ]A 多色性好B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱6．能发生光电导效应的半导体是 cA本征型和激子型 B本征型和晶格型C本征型和杂质型D本征型和自由载流子型7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子γ描述，在强辐射作用下AA. γ=0.5B. γ=1C. γ=1.5D. γ=28.电荷耦合器件分 [ A ]A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD9.光通亮φ的单位是[ C ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd)10.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光与红外光谱区 B可见光与紫外光谱区 C可见光区 D 可见光与红外光谱区13．光视效能Kλ为最大值时的波长是AA．555nm B.666nm C．777nm D.888nm14.可见光的波长范围为[C ]A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和C ]A 计算B 显示C 检测D 输出16. 辐射通亮φe的单位是[B ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)二.填空题1. 光在大气中传播，将会使光速的能量衰减，其主要因素来源于大气衰减、大气湍流效应。
光电子导论考试复习资料
普朗克是德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人，被尊称为 “量子之父” 1918年诺贝尔物理学奖金的获得者。
他的伟大成就，就是创立了量子理论，这是物理学史上的一次巨大变革。
从此结束了经典物理学一统天下的局面。
1900年，普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念，导出了与实验完全符合的黑体辐射经验公式。
在理论上导出这个公式，必须假设物质辐射的能量是不连续的，只能是某一个最小能量的整数倍。
普朗克把这一最小能量单位称为“能量子”。
普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难。
普朗克还进一步提出了能量子与频率成正比的观点，并引入了普朗克常数h 。
量子理论现已成为现代理论和实验的不可缺少的基本理论。
普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔奖金。
光的波粒二象性-----普朗克量子假设构成物体的分子、原子可视为在各自平衡位置附近振动的带电线性谐振子，这些振子既可以发射辐射能，也可以吸收辐射能。
谐振子发射和吸收辐射能量是某些分立状态，是最小能量单位 h ν的整数倍，即 发射或吸收电磁辐射只能以量子方式进行，每个能量子能量为ε = h ν 其中h 是普朗克常量，ν 为谐振子的振动频率。
一个频率为ν 的谐振子的最小能量是h ν ，它与周围的辐射场交换能量时，也只能整个地吸收或放出一个能量子 。
“量子”的概念量子（化）：微观世界的一个特殊概念，按某种规律取分立值的物理量。
如：电荷量子（化） 量量子（化）普朗克公式：能量不连续的概念与经典物理学是完全不相容的！ 普朗克公式：普朗克的量子假设：突破了经典物理学的能量连续的观念，在物理学史上第一次提出了微观粒子能量量子化的概念，这对量子物理学的诞生起了极大的推动作用。
设有一音叉，其尖端的质量为0.050kg ，其频率被调到480Hz ，振幅1.0mm 。
试求音叉尖端振动的量子数。
由谐振子的能量公式知，谐振子的能量为根据普朗克量子假设：νnh E = ，音叉尖端的振动量子数为光电效应当光照到某些金属的表面时，金属内部的自由电子会逸出金属表面，这种光致电子发射现象称为光电效应。
光电子复习提纲
Chapter 1 Beam Optics1.光束参数的计算，包括发散角、曲率半径、束腰等。
2.高斯光束的特征。
3.高斯光束参数通过薄透镜的变换计算。
4.ABCD法则。
Chapter 2 Resonator Optics1.平平腔特征，腔模间隔计算，谱线宽度计算。
2.光子寿命、Q值的含义。
3.谐振腔的定义，种类及稳定条件。
4.球面腔中高斯模的特点及计算。
Chapter 3 Photons and Atoms1.能级的概念。
费米分布的特点。
2.自发辐射、受激辐射、受激跃迁的概念。
3.跃迁截面（transition cross section）及线形函数(Lineshape Function)的含义。
4.爱因斯坦关系式。
5.谱线加宽的含义。
均匀加宽及非均匀加宽的种类和差异。
Chapter 4 Laser Amplifiers1.增益放大的概念、增益系数、线宽（洛伦兹线形函数）。
2.速率方程及稳态解。
二能级、三能级及四能级。
3.增益饱和的概念。
均匀加宽和非均匀加宽的增益饱和有什么不同。
4.非均匀加宽烧孔效应。
Chapter 5 Laser1.激光器的组成。
激光的特点。
2.阈值的概念，激光振荡条件。
3.频率牵引效应。
4.激光输出的参数：功率、光谱、可能的腔模个数。
最佳透过率。
均匀加宽模式竞争效应。
5.均匀加宽和非均匀加宽介质。
6.兰姆凹陷。
7.横模的定义，形式。
非稳腔选单横模。
8.选单纵模单横模方法。
偏振选择的方法。
9.激光器的种类。
典型激光器的输出波长。
10.获得脉冲激光的几种方法。
11.调Q的机理及过程。
锁模的机理。
锁模脉冲与调Q脉冲的差别。
Chapter 6&7 Semiconductors Lasers1.能带、电子、空穴的概念。
费米能级的含义。
2.PN结的定义。
异质结的定义。
3.LED发光机制及特点。
4.半导体注入激光器的发光原理及特点。
阈值，功率，光谱，选模等。
Chapter 8 Electro-Optics and Acousto-Optics1.什么是电光效应？什么是泡克尔效应、克尔效应？2.电光调制及电光开关的原理。
《光电子材料与器件》考试重点复习
1、能带形成的原理孤立原子的电子占据一定的原子轨道，形成一系列分立的能级。
如果一定数量的原子相互结合形成分子，则原子轨道发生分裂，形成的分子轨道数正比于组成分子的原子数。
在包括半导体在内的固体中，大量原子紧密结合在一起，轨道数变得非常巨大，轨道能量之差变得非常小，与孤立原子中的分立能级相比，这些原子轨道可视为能量是近似连续分布的。
这种能级近似连续分布的能量范围，即为能带。
2、半导体发光机理半导体材料中的电子由高能态向低能态跃迁的同时，会以光子的形式释放多余的能量，这称为辐射跃迁，辐射跃迁的过程也就是半导体材料的发光过程。
电子由高能态向低能态跃迁的同时，产生相应能量间隔的光子。
电子的跃迁，要求价带有价带电子，同时导带有相应的空穴，即在导带、价带中存在电子空穴对，通过电子空穴的复合，半导体可以发射光子。
3、光电探测原理将光辐射的作用，视为所含光子与物质内部电子的直接作用，也就是物质内部电子在光子的作用下，产生激发而使物质的电学特性发生变化。
4、pn结形成空间耗电区的原理形成PN结后，由于n区和p区载流子浓度的差异，n区的多数载流子电子、p区的多数载流子空穴分别向对方区域扩散并与其多数载流子复合。
这就造成PN 结n区一侧附近电子浓度降低，留下不能移动的施主离子，产生局部的正电荷区域。
PN结p区一侧的附近空穴浓度降低，留下不能移动的受主离子，产生局部的负电荷区域。
由于局部正负电荷的存在，PN结附近会产生一个由n区指向p 区的内建电场。
电场阻碍n区的电子继续向p区扩散，同时使n区的少数载流子空穴向p区漂移，同样，电场阻碍p区的空穴继续向n区扩散，同时使p区的少数载流子电子向n区漂移。
随着扩散的减弱，飘移的增强，最终实现载流子的动态平衡。
PN结附近载流子被耗尽的区域称为空间电荷区，或者耗尽区。
5、直接带隙半导体和间接带隙半导体的区别直接带隙：导带的最低位置位于价带最高位置的正上方；电子空隙复合伴随光子的发射。
光电子技术LectureNew12
调制时需要给晶体并联一电感L，L值大小由下式确定：
L
1
m2 C
此时，总阻抗为R>>Rs，所以调制功率能有效加载到晶体上。然而，
光电子技术（12）
此时调制器的最大有效信号带宽为： 1 2RC
（二）、电光调制的渡越时间
前面我们计算相位延迟量或相位调制量时，都是用折射率变化量 乘以调制器的同光方向的长度。这实际上隐含了一个假设：光通 过调制器时，调制电压不变化或光通过晶体所花费的时间，即渡 越时间为零。这个假设仅在低频调制时成立，即光通过调制器期 间调制信号变化很小，可以忽略，即低频近似。然而，高频调制 时，这个近似不成立，通过调制器的总相位变化应该由积分给出：
五、电光调制应用 （一）、强度调制
电光强度调制器结构如图62。设通过起偏器P1后的偏振光振幅为 Ex
光电子技术（12）
进入电光晶体后，分解为Ex’和Ey’两个分量：
Ex' Ex cos
E
y
'
Ex
s in
设通过电光晶体后，Ex’和Ey’两分量的相对相位延迟量为，则 两分量的复振幅为：
Ex' (lz ) Ex cos Ey' (lz ) Ex sinei
光电子技术（12）
（三）、外加电场沿X方向
Ey=Ez=0，椭球方程为：
x2 y2 n02
z2 ne2
2 41Ex yz
1
情况与沿Y方向加电场一样，电光效应太弱，没有使用价值。
结论：KDP晶体仅沿光轴方向施加电场时有显著的电光效应，纵向 应用无自然双折射引起的相位延迟，而横向应用有自然双折射引起 的相位延迟。
n03 63Ezlz
n03 63Vz
光电子技术复习总结
光电子技术复习题总结（2012.6.1）第一章：光的基础知识及发光源1.光的基本属性？光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。
2.激光的特性？（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。
原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、……、En ，而不能采取其它值。
（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为h4.光与物质的共振相互作用的三种过程？受激吸收、自发辐射、受激辐射5.亚稳态？自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。
寿命特别长的激发态称为亚稳态。
其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。
6.受激辐射的光子性质？受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。
7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。
当吸收过程比受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。
8.受激辐射与自发辐射的区别？最重要的区别在于光辐射的相干性，由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性，而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致，即有高度的简并性。
9.光谱线加宽现象？由于各种因素影响，自发辐射所释放的光谱并非单色，而是占据一定的频率宽度，分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内，自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。
10.谱线加宽的原因？由于能级有一定的宽度，所以当原子在能级之间自发发射时，它的频率也有一个变化范围△vn.11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类？它们的区别？分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。
光电子(1,2章)复习题(1)
光电器件基础·期末复习指导第一章半导体光学基础知识[基本概念]1.光电子技术:光子技术和电子技术相结合而形成的一门技术。
2.光的波粒二象性：某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
3.直接带隙半导体:导带底和价带顶在k 空间同一点的半导体4.间接带隙半导体:导带底和价带顶不在k 空间同一点的半导体5.内建电场:半导体pn结界面处两侧的离子带电类型不同，使得空间电荷层中存在着从n 型区一侧指向p 型区一侧的电场6.半导体异质结构：专指不同单晶半导体之间的晶体界面。
[基本理论]1.光的电磁波谱众所周知，光是一种电磁波。
如图1.5 所示，从无线电波到γ射线的整个电磁波谱中，光辐射只是从波长1 nm ~ 1 mm（频率为3×1011 Hz ~ 3×1017 Hz）范围内的电磁辐射，它包括真空紫外线、紫外线、可见光、红外辐射等部分。
可见光是波长为380 nm ~ 780 nm 的光辐射，这一波段范围内的电磁波被人眼所感知。
图1.5 光的电磁波谱2.pn 结的伏安特性pn 结加正向偏压时，通过pn 结的电流主要为扩散电流，电流随电压成指数增加；加负向偏压时，扩散运动受到严重抑制，通过pn 结的电流主要是很小的漂移电流。
这里仅给出电流电压关系为[exp(/)1]s a b J J eV K T =-其中0[]p n n p p n eD P eD n Js L L =+上式称为理想二极管方程。
它是在很大电流与电压范围内pn 结电流电压特性的最佳描述。
图1.17 为pn 结电流电压关系曲线。
假如V a 为负值（反向偏压），反偏电流会随着反偏电压的增大而迅速趋向于一个恒定值-J s ，与反向偏压的大小就无关了。
J s 称为反向饱和电流密度。
很显然，pn 结的电流电压特性是非对称的。
[综合问题]1.单晶硅、锗与砷化镓能带结构有何特点？硅和锗的能带结构有何特点：硅和锗的导带在布里渊区中心虽然都有极小值，但导带中最小的极小值却不在布里渊区中心Γ 点，如图1.10所示，硅导带中的最小极值在空间[1 0 0]方向上，Γ 点之间的距离约为Γ 点和X 点间距的5/6，锗导带中的最小极值在空间[1 1 1]方向上的L 点处。
光电子技术复习提纲(含标准答案)要点
第1章绪论1.半导体光电器件是利用什么效应制作的器件？答：利用半导体光电效应制成的器件。
2.半导体光电器件是哪两种粒子相互作用的器件？答：是一种利用光子与电子相互作用所具有的特性来实现某种功能的半导体器件。
3.半导体发光器件主要包括哪两种？答：（1）发光二极管；（2）半导体激光器。
4.光电器件主要有利用哪些效应制作的器件？答：光电器件主要有利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。
5.什么是半导体发光器件？答：利用半导体PN结正向通过电时载流子注入复合发光的器件称为半导体发光器件。
6.光电探测器件是如何转换信号的器件？答：通过电子过程探测光信号的器件，即将射到它表面上的光信号转换为电信号。
7.光电检测器工作在反向偏置状态。
8.光电池是利用什么效应制作的？答：光伏打效应。
9. 光纤通信的两个重要窗口是哪些？答：1.55um和1.3um。
第2章1. 光信号的频率在哪个频段？需要用什么器件检测？答：光信号的频率在1014 Hz以上，常用的电子器件无法对这一频率段产生良好的响应，必须使用光电子器件。
2. 常用的光电检测器：PIN、APD3. 光电检测器的工作过程？答：光电检测器件的工作过程：（1）光吸收——（2）电子-空穴对产生——（3）载流子扩散和漂移——（4）检测4. 光信号（光束）入射到半导体材料后，如何产生电子空穴对？答：光信号（光束）入射到半导体材料后，首先发生的过程就是半导体材料对光子的吸收，吸收光子以后才能产生价带电子的跃迁，从而产生电子空穴对。
5. 半导体材料中的吸收过程可以分为哪两大类？答：本征吸收和非本征吸收6. 本征吸收又包括哪些？答：（1）直接吸收；（2）间接吸收7. 非本征吸收包括哪些？答：（1）激子吸收；（2）带内吸收；（3）杂质吸收8．本征吸收的必要条件？9.直接吸收中参与的粒子是什么？遵守哪两种守恒？答：只有电子和光子的参与，没有第3种粒子的参与。
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光电子复习
第一章
1、原子有哪三大跃迁过程，热平衡时粒子，数密度按能级的分布规律是什么？
2、根据激光器输出光斑图样判断他们的模式（用TEMmn表示）
3、某原子符合选择定则的两个能级之间的自发跃迁几率A21=105s-1，则其自发发射寿命是多少？
4、什么是亚稳能级？和一般能级的区别是什么？
5、光学的谐振腔的基本结构是怎样的？腔的谐振条件是什么？什么是谐振频率？怎么表示？
6、稳定共轴球面腔中的模可表示成怎样的形式？基膜高斯光束的等相位面上的光斑半径，等相位面的曲率半径，高斯光束的共焦参数分布是什么？
第二章
1、激光的损耗有哪些表示？光学谐振腔用品质因数Q表示它的损耗，Q为多少？
2、激光内调制有哪些调整方法？其结果怎样？
3、什么是激光的纵模和横模？
4、激光腔的主要作用有哪些？
第三章
1、典型的激光器中，产生激光的是工作物质中的某一元素，四种主要的激光器所产生的激光波长分别是多少？
第六章
1、激光的全息存储的特点是什么？
2、光盘的主要类型有哪些？
3、可擦重写光盘是如何写、读信息的？
第七章
1、光伏探测器的工作模型有哪两种？分别是怎样的？
2、常用的探测器有哪些？
3、画出三相线阵CCD的脉冲信号图，并根据信号图说明三相线阵CCD的工作原理。
4、几种主要光敏电阻的光照特性曲线。
5、画出光电二极管和光电三极管的工作电路图，其工作原理是什么？
第八章
1、KDP晶体沿Z轴加电场后，折射率发生怎样的变化?
2、什么是布喇格方程？
3、光纤按传播的模式的多少可分成几种光纤？按折射率分布特点分呢？按材料分常见有什么光纤？
4、光在介质中的线性效应又叫什么效应？光在介质中的非线性效应主要有哪些效应？
5、发生拉曼-纳斯衍射做允许的最大晶体长度是多少？
第九章
1、按辐射波长级人眼的生理视觉效应，可将光辐射分成几个部分？
2、如何实现电光调整？声光调整？磁光调整？电光波导调制？声光波导调制？
第十二章
1、光纤通信系统中，系统的重要组成部分有哪些？
29、莫尔条纹的计数原理是什么？
30、激光在工业、军事上有哪些应用？。