北工大光电子课程复习讲义
北理工《电工与电子技术(1)》课程学习资料(二)23
北理工《电工与电子技术(1)》FAQ（二）第二章电路的分析方法一、电路产生暂态过程的必要条件是什么？1、电路中含有储能元件2、电路要发生换路3、换路前后储能元件中的储能发生变化二、用基尔霍夫定律和换路定律，可以确定暂态过程的初始值，步骤是怎样的？1、作出t=0-时的等效电路，并在此等效电路中求出iL(0-)和， uC(0-) 。
在作t=0-等效电路时，在直流激励下若换路前电路已处于稳态，则可将电容看作开路，而将电感看作短路2、作出t=0+时的等效电路。
在画t=0+的等效电路时，根据换路定律，若uC(0-)=0、iL(0-)=0 ，则将电容视为短路，而将电感视为开路;若uC(0-) ≠ 0 、 iL(0-) ≠ 0 ，则将电容用电压数值和极性都与uC(0-)相同的恒压源代之，而电感用电流数值和方向都与iL(0-)相同的恒流源代之3、在t=0+的等效电路中，求出待求电压和电流的初始值三、电路如下图所示，t=0时将S闭合。
试求开关闭合瞬间电路中各电压、电流的初始值。
已知开关闭合前电容和电感均无储能。
解：由已知条件知电感和电容均无初始储能，即uC(0-)=0、 iL(0-)=0作t=0+的等效电路，根据换路定律，有uC(0+)= uC(0-)=0、 iL(0+)= iL(0-)=0因此，在t=0+这一瞬间电容相当于短路，电感相当于开路，故t=0+时的等效电路如下图所示t=0+时的等效电路在t=0+的等效电路中，可求出各电压、电流的初始值为iL(0+)= 0iC(0+)= i1(0-)=US/R1因为iL(0+)= 0，所以u2(0+)= 0。
又因为， uC(0+)= 0 ，故， uL(0+)= u1(0+)= Us开关闭合后，电路中各电压和电流的暂态过程将分别由以上初始值开始。
四、RC电路的零状态响应是什么？RC电路零状态响应是指电容元件的初始储能为零，电路中的电压、电流是由外加激励引起的，称这种电路为零状态电路，其电压、电流的响应为零状态响应。
北工大光电子课程复习讲义
北工大光电子课程复习讲义概念题：一、激光器三要素、受激吸收、受激辐射、自发辐射二、电光效应、电光调制、折射率椭球、普克尔效应、克尔效应、半波电压、横向电光效应、纵向电光效应、声光效应、声光调制、布拉格衍射、声光光//磁光调制三、各项同性晶体、各项异性晶体、对称操作、坐标变换四、激光器的调Q技术、PRM 和PTM两种调Q技术的区别、可饱和吸收体被动调Q技术五、锁模技术、可饱和吸收、用可饱和吸收体被动锁模脉冲的形成过程、被动锁模、脉冲宽度、频谱宽度、峰值功率六、横模、单横模、单纵模、稳频技术、频率稳定性的定义、兰姆下陷、塞曼效应、兰姆下陷稳频原理七、损耗、色散、单模光纤、多模光纤、单模输出条件、3dB带宽、材料色散、延迟时间、脉冲展宽八、光纤激光器、增益光纤、双包层光纤、保偏光纤九、非线性光学效应、倍频、和频、差频、相位匹配条件、角度相位匹配、走离效应、耦合波方程、正单轴晶体、负单轴晶体、一类相位匹配、二类相位匹配简答题：一、电光调制原理二、声光调制原理三、调Q基本原理四、锁模基本原理五、稳频原理六、选单模方法七、光纤传输基本原理八、倍频基本原理九、光纤激光器基本原理绪论的作业：1．光电子学的定义是什么？有几方面内容？光学与电子学相结合形成的技术学科。
研究光频电磁波场与物质相互作用过程中的能量相互转换。
包括：激光与红外物理学，非线性光学；波导光学；半导体光电子学；傅里叶光学等。
2．举例写出几种光电子学应用实例。
激光矫正近视手术、飞秒激光器、光子晶体3．描述一下激光器的组成、特性、分类。
特性：单色性、相干性、方向性、高亮度4.人眼安全波段是多少？小于400nm，大于1400nm。
5.激光的时间相干和空间相干特性决定激光器的什么光学特性？单色性；高亮度。
第二章作业：1、调制有几种？a) 根据调制器和激光器的相对关系：内调制、外调制。
b) 根据调制波的振荡形式：模拟式调制、脉冲调制c) 根据激光被调制的性质：调幅、调频、调相、强度调制、脉冲调制 d)根据调制的光信号：声光、磁光、电光调制。
光电子技术复习资料.doc
1 •按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光互作用可以分为拉曼一纳斯衍射和布拉格衍射当超声波频率较低，光波平行于声波面入射（即垂直于声场传播方向），声光互作用长度L 较短时，产生拉曼一纳斯衍射。
厶二久厶2•相反情况为布拉格衍射，当入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质内各级衍射光会相互干涉，各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或・1级）（视入射光的方向而定）衍射光，即产生布拉格衍射（类似于闪耀光栅）可使入射光能量几乎全部转移到+1级（或・1 级）衍射极值上。
因而光束能量可以得到充分利用。
利用布拉格衍射效应制成的声光器件可以获得较高的效率。
sin 0B= \ /（2 n Xs ） = Xf s/ （2 n vs ）3•若取vs=616m/s, n=2.35, fs=10MHz,入0=0.6328屮n,试估算发生拉曼•纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?愿L _ 诡丹__ _______ 2.35x616? _______ L v厶）4入.尸计算得到max ~ 4^ ~ 4x0.6328x10_6xl00xl0124•描述大气衰减的朗伯定律，表明光强随传输距离的增加呈指数规律衰减。
5.大气中N2、02分子虽然含量最多（约90%）,但它们在可见光和红外区几乎不表现吸收，对远红外和微波段才呈现出很大的吸收。
因此，在可见光和近红外区，一般不考虑其吸收作用。
6•何为大气窗口？简单分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。
大气中N2、02分子虽然含量最多（约90%）,但它们在可见光和红外区几乎不表现吸收，对远红外和微波段才呈现出很大的吸收。
因此，在可见光和近红外区，一般不考虑其吸收作用。
大乞中除包含上述分子外，还包含有He, Ar, Xe, 03, Ne等，这些分子在可见光和近红外有可观的吸收谱线，但因它们在大气中的含量甚微，一般也不考虑其吸收作用。
光电子各章复习要点
各章复习要点第1章 激光原理概论1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布）• 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布 • 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗 •7.激光的特点？•(1)极好的方向性（θ≈10-3rad)•(2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.•(3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)•(4)极高的亮度•光亮度:单位面积的光源,在其法向单位立体角内传送的光功率.•8激光器构成及每部分的功能νh E =λνc h c h c E m ///22===1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性•9激光产生的基本原理(以红宝石激光器为例)•⑴Cr3+的受激吸收过程．•⑵无辐射跃迁•⑶粒子数反转状态的形成•⑷个别的自发辐射 •⑸受激发射 •⑹激光的形成 •10.模式的概念及分类11.纵模的谐振条件的推导及纵模间隔的计算。
第2章 激光谐振腔技术、选模及稳频技术 • 1.掌握三个评价谐振腔的重要指标•最简单的光学谐振腔是在激活介质两端适当的位置放置两个具有高反射率的反射镜来构成的，与微波相比，采用开腔。
1）平均单程功率损耗率πλπφ222⋅=⋅=∆q nL qnL q 2=λnLcqv q 2=反射损耗：衍射损耗：（圆形平行平面腔）2）谐振腔寿命3）谐振腔Q 值• 2.了解横模选择的两种方法(1)只改变谐振腔的结构和参数,使高阶模具有大的衍射损耗(2)腔内插入附加的选模器件 3两种常用的抑制高阶横模的方法 1.调节反射镜 ✓ 优点:方法简单易行 ✓ 缺点:输出功率显著降低 2.腔内加光阑高阶横模的光束截面比基横模大，减小增益介质的有效孔径，可大大增加高阶横模的衍射损耗• 4.理解三种单纵模输出的方法 •1）短腔法10ln21I I =δ4.12)(207.0aLd λδ=)1(R c Lt c -=dr L L R c L cQ δδλπλδπλπ+==-=1.22)1(.221210010ln 21ln 21ln21r r r r I I I I -===δ•2）法布里-珀罗标准距法•3）复合腔选纵模第5章 光电子显示技术• 1.黑白CRT 的构成及每部分的功能？ • 电子枪、偏转系统和荧光屏三部分构成• 2.黑白CRT 的基本工作原理？ndc m 2=∆ν•电子枪发射出电子束，电子枪受阴极或栅极所加的视频信号电压的调制，电子束经过加束极的加速，聚焦极的聚焦，偏转磁场的偏转扫描到屏幕前面的荧光涂层上，产生复合发光，最终形成满足人眼视觉特性要求的光学图像。
北工大光学期末总复习2013-1 (1)
物 最终像
o1
o2
中间像
ns 横向放大率： 2 0.387 ns
所以β =β 1β 2=-1.546；像为倒立的放大的实象， 像高为1.546mm。
解决N个折射球面的逐次成像问题关键： (1) 成像的位置：N次利用物象关系公式，n n n n s s r 计算得出最终成像的位置。
h d
2. 放大镜
一个短焦距凸透镜, f 明视距离s0
Q'
L
y'
F
P'
放大镜的视角放大率：
s0 M f'
25
以 cm 为单位
单透镜 3倍
组合透镜 20倍（记作20）
3. 显微镜
Q
光学筒长 FO FE
P1 ' ' Oe
Q1 '
P'
P
显微镜的视角放大率： 可替换的物镜、目镜 分别标有o 、Me 值
(2)振幅比Ex0/Ey0
3.光偏振状态的描述
光是电磁波。
横波 －－ 偏振性，光矢量与光的传播方向垂直
偏振态：光矢量在垂直于传播方向的平面内可能存 在的各种不同的振动状态
光的偏振态分类：
① 完全偏振（线偏振、圆偏振、椭圆偏振）
② 非偏振 (自然光) ③ 部分偏振
(1) 完全偏振光（线偏振光、圆偏振光、椭圆偏 振光）
(2) 圆偏振光:
2
且 r 1 ( 即 E y 0 E x 0 A)
y
z
O
光电子复习提纲汇总
《光电子学》复习讲义2014第一部分：光电物理基础【1】基本概念1)本征吸收：半导体吸收一个能量大于禁带宽度Eg的光子，电子由价带跃迁到导带，这样的过程称为本征吸收。
2)激子吸收：在半导体中受激电子与空穴构成的新系统可以看成一种“准粒子”，并称之为激子。
激子可以通过所含电子和空穴的复合而辐射光子和声子，其中能发射光子的激子复合过程对提高发光效率有很大的实用意义。
3)杂质吸收：杂质吸收有三种情况，1：从杂质中心的基态到激发态的激发可以引起线状吸收谱。
2：电子从施主能级到导带或从价带到受主能级的吸收跃迁。
3：从价带到施主能级或从被电子占据的受主能级到导带的吸收跃迁。
4)费米能级的概念：P225)热平衡状态下本征和杂质半导体的费米能级图1-14 P246)非平衡态载流子的产生、复合图1-157)直接复合：自由电子直接由导带回价带与空穴复合8)间接复合：自由电子和空穴通过晶体中的杂质、缺陷在禁带中复合9)非本征吸收：包括杂质吸收自由载流子吸收激子吸收晶格吸收10)本征发光：导带电子和价带空穴复合所产生的发光现象11)激子发光：激子在运动过程中，将能量从晶体的一处运输到另一处，电子空穴复合发光的过程称为激子发光。
12)杂质发光：杂质发光有三种发光方式，1：电子从导带到施主能级或从受主能级到价带的跃迁，主要是无辐射跃迁。
2:电子从导带到受主能级或从施主能级到价带。
3：施主受主对的辐射跃迁13)内光电效应：表现为光电导和光生伏特效应。
14)外光电效应：即光电子发射效应（金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大可以使电子从材料表面逸出的现象）15)金属逸出功：电子从金属中逸出需要的最小能量16)电子亲和势：导带体上的电子向真空逸出时所需要的最小能量17)光电发射第二定律：光电发射体发射的光电子最大动能随入射光频率的增大而线性增加，与入射光强无关。
18)辐射度量:与物理学对电磁辐射度的规定完全一致，适用于整个电磁波段19)光度量：以人的视觉特性为基础建立，只适用于可见光波段20)偏振光及偏振度：振动方向与传播方向不对称性叫做偏振，具有偏振性的光叫做偏振光。
光电子理论与技术复习资料(精简版)(DOC)
CH1光的电磁理论麦克斯韦方程：各向同性介质：波动方程： 对于金属导体： 起主要作用；对于半导体都考虑。
对于非导电介质(σ=0）： 起主要作用 电磁场的能量定律：（1）焦耳热；（2）电磁场能量密度随时间的变化率；（3）电磁场消耗在电偶极子上的功率；（4）消耗在磁偶极子上的功率。
玻印亭矢量S ： 表示能流密度，即单位时间内，通过垂直于传播方向上的单位面积的能量。
一维电振子的运动方程: 光的吸收； 光的散射。
光波在各向同性介质中的传播: ()χω' :描述光波在介质中的色散特性。
()χω''：决定了吸收特性。
单位体积介质真正吸收的光功率，仅与极化率虚部()χω''有关。
光波在导电介质中的传播：波动方程： ，电磁场在传播时的衰减： 趋肤深度：电磁波穿入良导体中，当波的幅度下降为表面处 振幅的1/e 时，波在良导体中传播的距离，称为趋肤深度。
金属等离子体频率： 等离子体：光波在各向异性介质中的传播：正单轴晶体e o n n >;负单轴晶体e o n n <。
折射率椭球： 物理意义：过原点作波矢，同时通过原点再作一个与k 垂直的平面，该平面与椭球相交，得到一个椭圆：a.与该波矢k 相对应的两个折射率1()n k 、2()n k ，就是该椭圆的长短半轴的长度。
b.该椭圆的长、短半轴所指方向即为允许的两个偏振方向。
c.表征了对应某一波长的晶体主折射率在椭球空间各个方向上全部取值分布的几何图形。
椭球的三个半轴长分别等于三个主介电常数的平方根，其方向分别与介电主轴方向一致。
d.只要给定晶体，知道晶体的主介电张量，就可以做出相应的折射率椭球，并且确定波法线矢量o k 等物理量方向，以及偏振方向。
CH2光的量子理论1、量子力学的基本原理(1)物理系统的状态用波函数描述。
(2)描写物理系统的每一个力学量都对应于一个线性厄米算符。
(3)任一状态的波函数ψ，都可以用力学量算符的本征函数系，或一组力学量完全集的共同本征函数系来展开。
北理工微电子器件复习资料1综述
一、基础知识1、 基本概念（1） 本征、非本征；复合、产生；自由电子、空穴；（2） 简并、非简并： ngp n i2;（3） 平衡：费米能级一致性、非平衡：准费米能级；n 0 xn i exp E F E i ( x)（4） 费米分布、非简并玻尔兹曼分布：kTE i (x) E Fp 0 xn i expkT2、 三个基本方程r rq( pn N D N A )E（1） 泊松方程：s；x aVbix dxE- x pr q r qD n nJ n n nE（2） 漂移和扩散电流密度： rr，其中扩散系数与迁移J pq p pE qD p p率存在爱因斯坦关系 D / kT / q ，爱因斯坦关系推导是由载流子浓度与能量关系的方程得到的；n1 rU n tqJ n，其中 U 为载流子的净复合率， U >0（3） 连续性：r p1J p U ptq为净复合， U <0 为净产生。
二、PN 结突变 PN 结；非简并平衡状态； 电压 -电流特性、准费米能级、大注入；击穿；电容；开关与频率的关系。
0、 PN 结简介突变结、线性缓变结；定义冶金界面和 X 轴垂直。
1、 PN 结平衡平衡：温度均匀稳定，无外加能量。
突变结：空间电荷区（耗尽区、势垒区）、中性区（耗尽近似和中性近似矛盾） 、内建电场、内建电势、耗尽区宽度、能带图。
（1） 电场和电势思路：首先根据基本方程 1 得到内建电场、耗尽区宽度与内建电势的关系，然后根据基本方程 2 得到内建电势与掺杂浓度的关系。
----书上是反过来计算的。
由平衡时，电流J p qD p dpq p pE 0 ，得到电场分布与载流子分布的关dx系： E x D p1dp kT d ln p，对电场做积分，计算内建电势为：p dx q dxpV bi x n x dx kT p p0kT p p0E d ln p ln，结合多子与掺杂近似相等以及非简x p q p n 0q p n0并条件 ngp n i，得到 V bi kTlnNAND。
光电子学学习课件
Calculate the coherence length
lc
2
k (2 ) 2k ()
2 2 [n(2 ) n() ]
Phase-Matching
2. Second-Harmonic Generation
SHG inside Resonator
3. Parametric Oscillation
4. Frequency Up-Conversion
参考书：《光电子学基础》，李家泽，阎吉祥著，北京理工大学出版社
§8.0 Introduction to Nonlinear Optics
frequency 1, 2, 3
e(1) (z, t)
1 2
[
E1
(
z
)ei
(
1t
k1z
)
c.c.]
e(2 ) (z,t)
1 2
[
E2
(
z
)ei
(
2t
k
2
z
)
c.c.]
e(3) (z,t)
1 2
[
E3
(
z
)e
i
(
3t
k3
z
)
c.c.]
e e(1) (z, t) e(2 ) (z, t) e(3 ) (z, t)
direction.
eE (m02 x mDx2 )
Indicate at the same E, electron moves shorter length in positive direction
光电子学复习提纲
光电子学复习提纲光电子学是研究光与电子之间相互作用的学科，它涉及到光的产生、传播、探测以及与物质的相互作用等方面。
本文将为您提供一份光电子学复习提纲，帮助您全面复习光电子学的相关知识。
一、光的基本概念和特性1.光的波动性和粒子性：光的波粒二象性以及爱因斯坦对光的解释。
2.光的电磁波性质：光的振荡特性、光的波长、频率、波速等基本概念。
3.光的干涉和衍射现象：干涉和衍射的基本原理以及干涉条纹和衍射图样的特点。
二、光的产生与传播1.光的产生方式：自发辐射、受激辐射和受激吸收等。
2.激光原理和特性：受激辐射的产生、激光的特点和分类、激光的放大和调谐等。
3.光纤通信：光纤的结构和工作原理、光纤传输的优势和应用领域、光纤通信系统的组成和性能。
三、光的探测和测量1.光电二极管：光电二极管的结构和工作原理、灵敏度和响应速度等。
2.光电倍增管：光电倍增管的基本原理、增益特性和应用。
3.光谱仪：光谱仪的工作原理、光栅和衍射光栅的特性、光谱分析的应用等。
四、光与物质的相互作用1.光电效应：光电效应的基本原理、光电效应的实验和测量以及应用。
2.光电导效应：光电导效应的概念和原理、光电导材料的特点和应用。
3.光致发光和光致发色：光致发光的基本原理、光致发光技术的应用。
4.光致变色：光致变色的基本原理、光致变色材料的种类和应用。
五、光电子学的应用1.光电子器件：光电二极管、激光器、光纤传感器等光电子器件的原理和应用。
2.光电子技术在生物和医学领域的应用：光纤光谱仪的生物分析应用、激光在医学中的应用等。
光电子学是一门重要的学科，它在现代科学和技术中有着广泛的应用。
通过对光的产生传播、探测测量以及光与物质的相互作用等方面的研究，我们可以更好地理解光学现象，并将光电子学应用于光通信、光信息处理、生物医学等领域，为人类社会的进步做出贡献。
以上就是光电子学复习提纲的内容，希望能对您的复习有所帮助。
祝您复习顺利！。
光电子技术复习课件
子午光线的平面称为子午面。
2.5光波在光纤波导中的传播
设光线从折射率为n0的介质通过波导端面中心 点入射，进入波导后按子午光线传播。根据折射定
律，当产生全反射时，要求1 0 ，因此有：
sin 0
1 n0
(n12
n22 )1/2(2.6
5)
一般情况下，n0=1（空气），则子午光线对应
(1.3 3) 1)
令 C1 2hc2 ，C2 hc / kB ，则(1.3-3)式可改写为 ：
Mvb (T )
C1
5
1 eC2 / T
(W/cm m)
1
其中： C1 (3.741832 0.000020 ) 10 12 W cm2 数 C2 (1.438786 0.000045 ) 10 4 μm K
角 和光线与光纤轴线的夹角。 (b) 偏斜光线的螺旋路经及其在纤芯横截面上的投影
2.5光波在光纤波导中的传播
（i）子午光线
当入射光线通过光纤轴线，且入射角1大于界面
临界角
0
s in 1
n2 n1
时 ，光线将在柱体界面上不断
发生全反射，形成曲折回路，而且传导光线的轨迹始
终在光纤的主截面内。这种光线称为子午光线，包含
光纤是一种能够传输光频电磁波的介质波导。光纤的典 型结构如图1（a）所示，它由纤芯、包层和护套三部分组成。 纤芯和包层构成传光的波导结构，护套起保护作用。波导的 性质由纤芯和包层的折射率分布决定，图1（b)、(c) 是两 种典型的纤芯折射率剖面图。
护套
包层
(a)
2a
纤芯
阶跃 剖面n(r) n1
纤芯 a
光电子复习(知识点)..共96页文档
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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北工大光电子课程复习讲义概念题：一、激光器三要素、受激吸收、受激辐射、自发辐射二、电光效应、电光调制、折射率椭球、普克尔效应、克尔效应、半波电压、横向电光效应、纵向电光效应、声光效应、声光调制、布拉格衍射、声光光//磁光调制三、各项同性晶体、各项异性晶体、对称操作、坐标变换四、激光器的调Q技术、PRM 和PTM两种调Q技术的区别、可饱和吸收体被动调Q技术五、锁模技术、可饱和吸收、用可饱和吸收体被动锁模脉冲的形成过程、被动锁模、脉冲宽度、频谱宽度、峰值功率六、横模、单横模、单纵模、稳频技术、频率稳定性的定义、兰姆下陷、塞曼效应、兰姆下陷稳频原理七、损耗、色散、单模光纤、多模光纤、单模输出条件、3dB带宽、材料色散、延迟时间、脉冲展宽八、光纤激光器、增益光纤、双包层光纤、保偏光纤九、非线性光学效应、倍频、和频、差频、相位匹配条件、角度相位匹配、走离效应、耦合波方程、正单轴晶体、负单轴晶体、一类相位匹配、二类相位匹配简答题：一、电光调制原理二、声光调制原理三、调Q基本原理四、锁模基本原理五、稳频原理六、选单模方法七、光纤传输基本原理八、倍频基本原理九、光纤激光器基本原理绪论的作业：1．光电子学的定义是什么？有几方面内容？光学与电子学相结合形成的技术学科。
研究光频电磁波场与物质相互作用过程中的能量相互转换。
包括：激光与红外物理学，非线性光学；波导光学；半导体光电子学；傅里叶光学等。
2．举例写出几种光电子学应用实例。
激光矫正近视手术、飞秒激光器、光子晶体3．描述一下激光器的组成、特性、分类。
特性：单色性、相干性、方向性、高亮度4.人眼安全波段是多少？小于400nm，大于1400nm。
5.激光的时间相干和空间相干特性决定激光器的什么光学特性？单色性；高亮度。
第二章作业：1、调制有几种？a) 根据调制器和激光器的相对关系：内调制、外调制。
b) 根据调制波的振荡形式：模拟式调制、脉冲调制c) 根据激光被调制的性质：调幅、调频、调相、强度调制、脉冲调制 d)根据调制的光信号：声光、磁光、电光调制。
2、什么叫电光调制？调制晶体在外加电场作用下，其折射率发生变化，当光波通过介质时，传输特性受到影响而改变。
3、晶体的折射率通常用什么方程描述？请写出KDP 晶体加电压和不加电压时的晶体折射率方程。
折射率椭球方程（1（2）有外加电场：得：4、请推导KDP晶体沿Z轴加电压时不含交叉项的折射率方程，并写出三个主轴的折射率表达式。
若E||Z ，则（1）设坐标变化为：代入（1），得另角度为45度，则636241514143210γγγ=∆=∆=∆=∆=∆=∆B E B E B B B B令，得5、试设计一种电光调制实验装置，如何检验入射光的偏振态（线偏振光、椭圆偏振光、自然光）。
如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强调制？为什么？6、某电光晶体，工作波长1.06 微米，n 0=1.76， r 63 ＝12.3×10-12m/V ，求非线性晶体上的半波电压。
7、请证明KDP 纵向（ r63 ）电光调制装置中加入四分之一波片后的透过率近似为：8、什么是声光调制效应？声波是一种弹性波（纵向应力波），在介质中传播时介质产生弹性形变，激起介质中的质点沿着声波传播方向振动，使介质呈现的疏密相间的交替变化，即使得介质的折射率也随着发生相应的周期变化。
这种疏密相间的变化，即形象的描述了一种光学元件—光栅。
该光栅常数等于声波波长。
再当光波通过介质时，光产生衍射。
其衍射光的强度、方向、频率将随着加在介质上的声波场的变化而变化。
9、一钼酸铅声光调制器，对He-Ne 激光进行调制，已知声功率为1W ，声光互作用长度为1.8mm ，换能器宽度H=0.8mm ，M2=36.3*10^-15 S^3.Kg^-1, 试求钼酸铅声光调制器的布拉格衍射效率。
P s 超声驱动功率、M 2是品质因数、L 长度、H 为换能器宽度、λ为光波波长。
10、一束线偏振光通过长25cm ，直径1cm 的实心玻璃棒，外绕250匝导线，通电流5A ，韦尔代常数V=0.5分/G.cm ，计算光的旋转角。
θ=VBL =VuNILL =VuNI第三章作业：1、晶体分为几大晶系，分别是什么？七大晶系：立方、三方、四方、六方、正交、单斜、三斜2、晶体的对称性如何定义？对称操作有哪几种？对称要素：对称中心、对称面、旋转轴、旋转倒反轴(复合3、什么叫张量？二阶张量和三阶张量的区别是什么？描述作用物理量与感生物理量关系的系数矩阵。
二阶张量有9个分量，三阶有27个。
4、在本章中，坐标变换的意义是什么？ 坐标变换可以简化系数矩阵，消除交叉项。
5、已知对称操作的变换矩阵是Ac ，四次旋转轴操作的变换矩阵是AL4， 求四次旋转倒反轴操作的变换矩阵。
6、推导KDP 电光晶体的电光系数矩阵的简化矩阵。
（KDP 为四方晶系，4_2m 点群）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=100010001c A ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100010104L AHomework 1：1.Please illustrate the physical processes involved in the formation of relaxation oscillation insolid-state lasers。
请阐述固体激光器形成驰豫振荡的物理过程。
产生持豫振荡的主要机理：1)当激光工作物质被泵浦，激光上能级的反转粒子数密度超过域值条件时，腔内光子数密度增加，发射激光。
2)随着激光的输出，激光上能级的反转粒子数大量消耗，导致粒子反转数下降，当低于域值时，激光振荡停止。
3)由于光泵的继续抽运，上能级粒子数反转数重新积累，当再次超过域值时，又产生第二个脉冲，4)如此不断重复，直至泵浦结束。
2.In Q-switching, we have two approaches to achieve energy storage: by the gain medium andby photons in the cavity. Please describe their principles and differences.调Q技术有增益介质储能和光子储能，请简述它们的原理和区别。
a.激活介质储能当光泵的能量被激光介质吸收后，使激活离子贮存在激活介质的高能态上（该能级有一定的寿命）。
不产生激光辐射，从而使反转粒子数达到最大值。
实现这一过程，满足的条件：G<d。
Dn达到最大值，增益达到最大，而d很大，阈值高，满足Gmax<d,Q值低,激光不振荡。
b.光子储能：激活介质－谐振腔组合储能先使反转粒子数达到最大值,但满足Gmax<d。
然后使Gmax<d～产生激光－又以光子的形式贮存在腔内。
3. Please show that the maximum number of photons in the cavity of a Q-switched laser can beexpressed as ：which can be approximated as:解：两式相除：第二问：？Homework 2：1. Please describe the Q-switching process using double- and single-polarizer devices.请简述单双偏振器调Q 过程。
（双）第一阶段： V λ/2荧光经P2变成线偏光。
偏振光通过KDP 晶体，偏振方向旋转90度。
因为P1//P2，从晶体出来的光不能通过P1，被P1反射掉。
不能形成腔内振荡。
相当于腔内光子的损耗很大，Q 值很低，处于“关门”状态。
偏振光通过KDP 晶体时分解为沿X 和Y 方向振动的振幅相等的两束光，两束光的振动方向垂直，频率相同，沿相同方向传播时，其合成的轨迹由两光的相位差来决定，当时，两束光合成为一线偏光，它的振动方向相对入射光的原振动方向旋转90度。
第二阶段：V=0脉冲形成阶段，Q 开关完全打开 在第一阶段工作物质的反转粒子数达到最大值nmax 时，突然退去晶体上的电压，这时晶体又恢复了原来的状态，光在腔内形成振荡,输出巨脉冲。
（单）第一阶段：V=V l/4从YAG 来的光通过P 变成x(y)方向振动的线偏光，通过KDP 后变成圆偏光（偏振面旋转45度），这束圆偏光通过全反射后第二次通过KDP ，又变成线偏光，偏振方向和入射光的偏振方向成90度，不能通过P ，无腔内振荡。
相当于腔内光子的损耗很大，Q 值很低，处于“关门”状态。
第二阶段：V=0Q 开关完全打开，处于“开门”状态。
光在腔内形成振荡,输出巨脉冲。
2. Please describe the principles for Q-switching using a single tetragonal prism of electro-opticalmodulation crystal with double 45o vertex angles.请简述单块双45°电光调Q 原理。
Vx=0，LN 处于开启状态。
V= V λ/2，双45°LN 等效于在两个偏振起间加一块调制晶体，LN 处于调Q 关闭状态。
第一阶段：V= V λ/2，e 光和e 光均偏离原传播方向，高损耗，低Q ，不能形成振荡。
第二阶段：V=0，Q 增加到Qmax ，反转粒子数减小到阈值，输出巨脉冲。
3. Please compare the two Q-switching techniques using PRM and PTM.请简述PTM 和PRM 调Q 区别。
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆∆+∆-∆=tt t t i n n n n n ln 21max φ2max 14⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆∆∆≈t i tn n n φφδφφ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=∆--=∆g A n dt d g An A n W n dt n d P 2122δφφδφ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆∆=∆∆-=∆12t tn n dt d n ndt n d①概念：PRM：由输出反射镜输出激光脉冲的调Q方式。
PTM：由腔内特定光学元件输出激光脉冲的调Q方式。
②输出方式：PRM的光输出方式为经过透反镜输出，PTM的光由腔内的特定光学器件输出。
③效率：PTM>PRM PRM振荡与输出同时进行，PTM先振荡，腔内储存光能后再输出。
④脉冲宽度：PTM<PRM⑤储能方式：PRM工作物质(激活介质)储能，PTM谐振腔内光子储能。
Homework 3:1. The oscillation linewidth（震荡线宽）of a mode-locked laser is ∆λ=40 nm at FWHM. The cavity length（腔长）of this laser is 1.87 m. The laser outputs laser pulses at a center wavelength of （中心波长）λ0=800 nm with an average power（平均功率）of 1 W.(1) Please calculate the period of the output pulse train（脉冲序列周期）, the pulse width（脉冲宽度）and the peak power of a single pulse（单脉冲峰值功率）.(2) Using active mode-locking by acouto-optical modulation and assuming the modulation of the electric field applied o, please find the value of w m.(Hint: for Gaussian pulses the product between the pulse width and frequency bandwidth is a constant of 0.441)2. The output pulse intensity of a mode-locked laser can be expressed as:Where E0 denotes the amplitude of the electric field of each locked longitudinal mode, assuming that all longitudinal modes have equal amplitudes, N is the number of locked modes, Df and Dw are the frequency- and phase-difference between each two adjacent modes, respectively. The variation of the pulse intensity with time is depicted in the figure with t p denote the pulse width, L denote the cavity length, and c denote the velocity of light in vacuum.Please show that the pulse width can be evaluated by: t p=2L/Nc3.Please describe the formation process of the ultrashort pulses in passive mode-locking using saturable absorbers（可饱和吸收体、被动锁模）.线性放大阶段：初始的激光脉冲具有荧光带宽的光谱含量，脉冲总量很大。