北京交通大学光电子学期末复习整理
光电子技术复习总结
1、光照调制按照调制方式分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及偏振调制。
2、运用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量–相位干涉型探测器。
3、半导体发光是由能带之间的电子空穴复合产生的。
4、固体激光器是以掺杂的离子型绝缘晶体和玻璃作为工作物质。
5、光探测器的要求：线性度好、灵敏度高、性能稳定。
6、光纤传感器常用的光电探测器有：光电二极管、光电倍增管、光敏电阻。
7、红外探测器的响应波长范围（光伏响应）是其电压响应率与入射的红外辐射的波长的关系。
8、光子探测利用的是半导材料在入射光的照射下产生光子效应。
9、光电导效应当红外照在半导体表面上，电子空穴对从原来的束缚状态到自由状态。
10．利用温差电势效应制成的红外探测器称为热电偶探测器。
11．任何物质的温度高于0K，就会向周围辐射红外线。
12．任何无损探测是通过测量热流、热量来鉴定被探测物的内部缺陷。
13、内光电探测器分为：光电导探测器、光伏特探测器、光磁电探测器。
14、红外探测器的性能参数：。
电压响应率、噪声等效功率、时间常数。
15、采用了红外技术的焊接、裂纹探测、军事侦察、夜视。
16、波长在1~1000um被固体吸收会显著的转变成热能。
17、完整的电磁辐射波谱：声频电磁振荡、无线电波、毫米波、红外光、可见光、紫外光、X射线、r 射线、宇宙射线。
18、红外射线传播过程中因空气分子、水分子的吸收、散射而衰减。
19、辐射出射度Me 辐射体单位面积向半空间发射的辐射通量。
附加：辐射通量：φe 单位时间内流过的辐射能量。
辐射强度：Ie 点辐射源在给定的方向上发射的在单位立体角内的辐射通量。
辐射亮度：Le 面辐射源在某一给定的方向上的辐射通量。
辐射照度：Ee 照射在面元上的辐射通量dΦe 与该面元的面积dA 之比。
20、光电池是利用光生伏特效应将光能转化成电能。
21、外光电效应：在光线作用下，使物体电子逸出表面的现象。
内光电效应：在光线作用下，使物质电导率改变的现象。
光电子技术复习要点
光电子技术复习要点第一篇：光电子技术复习要点第1章1.电磁波的性质：横波、偏振、色散2.光辐射：以电磁波形式或粒子形式传播的能量，它们可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程称为光辐射，波长在10nm-1mm，分为可见光（390nm-770nm）,紫外辐射（1nm-390nm）,红外辐射（0.77-1000um）3.表1-44.光视效能：同一波长下测得的光通量与辐射通量比值。
光视效率是光视效能归一化的结果。
5.光与物质相互作用的三个过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
图1-7自发辐射：处在高能级的原子，没有任何外界激励，自发地跃迁到低能级，并发射光子。
受激辐射：处在高能级的原子，受到外来光子的激励，跃迁到低能级并发射光子。
受激吸收：处在低能级的原子，受到光子的照射时，吸收光子而跃迁到高能级。
6．粒子数的反转，增益系数，增益曲线，损耗系数，激光器的三部分7.典型激光器组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。
作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。
泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。
谐振腔：(1)使激光具有极好的方向性(沿轴线)(2)增强光放大作用(延长了工作物质(3)使激光具有极好的单色性(选频)8.习题1-2Le亮度定义:强度定义:IedIe∆Arcosθr= dΦedΩ可得辐射通量：dΦe=Le∆AscosθsdΩ在给定方向上立体角为：dΩ第1.2题图∆Accosθc 2l0dΦeLe∆Ascosθscosc则在小面源在∆A上辐射照度为：Ee==2dAl0=c第2章1.大气衰减包括四个部分，瑞利散射和米氏散射2.大气湍流效应3.电光效应，相位延迟两种方式，相位差，半波电压，两种方式比较纵向调制器优点: 具有结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响等。
缺点: 电场方向与通光方向相互平行, 必须使用透明电极, 且半波电压达8600伏,特别在调制频率较高时，功率损耗比较大。
光电子技术复习要点
第一章 绪论1. 光电子技术（optoelectronic technology ）准确地应该称为信息光电子技术，是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术，涉及光显示、光存储、激光等领域，是未来信息产业的核心技术。
2. 本课程主要讲了四大部分分别是：激光光源、光波的传输、光波的调制与控制、光波的探测。
第二章 激光原理与半导体光源1. 世界上第一台激光器是1960年梅曼制作的红宝石激光器。
2. 原子从高能级向低能级跃迁时，相当于光的发射过程；而从低能级向高能级跃迁时，相当于光的吸收过程；两个相反的过程都满足玻尔条件：n m n m E E h E E hνν-=-=或。
3. 处于热平衡状态的原子体系，设其热平衡绝对温度为T ，则原子体系的各能级上粒子数目的分布将服从波尔兹曼分布律：exp(/)n n N E kT ∝-，其中N n 为在能级E n 上的粒子数，k 为波尔兹曼常数， k=1.3807×10-23 J·K -1。
即，随着能级增高，能级上的粒子数N n 按指数规律减少。
4. 爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。
该文提出的受激光辐射理论是激光理论的核心基础。
在这篇论文中，爱因斯坦将光与物质的作用分为三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。
5. 在二能级系统中，粒子在高能级E 2 能级上停留的平均时间称为粒子在该能级上的平均寿命，简称寿命6. 下面三个图分别描述了二能级系统中光与物质的作用的三种过程：它们可以由下面三个方程描述：对于受激辐射过程（E2→E1 ）：21212()dN B u v N dt= 对于受激吸收过程（E1→E2）：12121()dN B u v N dt= 对于自发辐射过程（E2→E1 ）：21212dN A N dt = 其中u(v)为辐射场中单色辐射能量密度：()()30348(),exp 1h u v T c c hv kT πνγν==-7. 二能级系统中，当（N 2/N 1）＞1时，高能级E 2上的粒子数N 2大于低能级E 1上的粒子数N 1，出现所谓的“粒子数反转分布”情况，它是形成激光的必要条件之一。
光电子技术期末知识点总结
光电子技术期末知识点总结一、光电子技术基础知识1. 光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动，也可以表现为光子。
光的波动特性可以用来解释干涉、衍射等现象，而光的粒子特性可以用来解释光电效应等现象。
2. 光的传播光在真空中的传播速度等于光速，光在不同介质中传播时会发生折射和反射。
光的衍射、干涉等现象也表明光是一种波动。
3. 光的产生光的产生可以通过一些原子、分子等的激发和退激发过程，这些过程会导致光的辐射。
在实际应用中，常用的光源包括激光器、LED、半导体激光器等。
4. 光的检测光的检测可以通过光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等光电探测器实现。
这些探测器可以将光信号转化为电信号，并输出到后续的电路中进行处理。
5. 光的调制光信号可以通过调制技术来进行信息传输。
在光通信中，常用的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
二、光电子器件1. 光纤光纤是一种用来传输光信号的导光材料，具有较低的损耗和较大的带宽。
光纤的制备工艺和材料选择对光纤的性能有着重要的影响。
2. 激光器激光器是产生激光的器件，它可以将电能转化为光能，并形成一束集中的光束。
激光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等类型。
3. 光电子器件光电子器件包括光电二极管、光电倍增管、光电探测器等，在光通信、光测量、光探测等领域有着重要的应用。
4. 光电调制器件光电调制器件可以实现对光信号的调制，包括调制器、光电调制器、半导体光调制器等。
5. 光电子器件的集成在光电子器件集成电路中，可以将多种光电子器件集成到同一芯片上，实现多功能和高集成度的光电子系统。
三、光电子技术应用1. 光通信光通信是一种基于光波传输的通信方式，它具有大带宽、低损耗、抗干扰等优点，在长距离通信和高速数据传输中有着重要的应用。
2. 光存储光存储是通过利用激光或其它光源记录和读取信息的技术，包括光盘、DVD、蓝光光盘等媒体。
3. 光测量光测量是利用光进行各种参数的测量，包括光谱分析、光学显微镜、激光雷达等。
光电子技术期末知识点总结
光电子技术期末知识点总结一、光电子技术概述光电子技术是指利用光电效应，将光与电子相互转换的一种技术。
光电子技术主要应用于：信息传输、信息显示、信息储存、光学仪器、光电子器件等领域。
二、光电效应光电效应是指当光照射到物质表面时，物质会产生电子的现象。
光电效应实验证明了光的粒子性，同时也说明了光的能量是离散分布的。
光电效应的主要特点有：阈值频率、最大电子动能、光电流等。
三、半导体光电子器件1. 光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种能将光能直接转换为电能的器件，主要用于光电探测和光电转换。
光电二极管的特点有：高响应速度、高量子效率、低噪声等。
2. 光电倍增管（Photomultiplier Tube）光电倍增管是一种利用光电效应将光信号放大的器件，主要用于弱光信号的检测和测量。
光电倍增管的工作原理是：光电效应 - 光电子倍增 - 电子放大。
3. CCD（Charged Coupled Device）CCD是一种能将光信号转换为电信号并储存起来的器件，主要用于图像传感和图像采集。
CCD的特点有：高灵敏度、低噪声、高分辨率等。
4. 光电晶体管（Phototransistor）光电晶体管是一种带有光电二极管和晶体管结构的器件，能够将光能转换为电能并放大。
光电晶体管的特点有：高增益、高速度、低功耗等。
五、光通信技术光通信技术是利用光信号传递信息的一种通信技术。
光通信技术主要包括：光纤通信、光无线通信和光备份通信。
1. 光纤通信光纤通信是利用光纤传输光信号的一种通信方式。
光纤通信的优点有：大容量、传输距离远、抗干扰能力强等。
2. 光无线通信光无线通信是一种通过空气中传输光信号的通信技术，无需光纤。
光无线通信的优点有：无线传输、容量大、传输速度快等。
3. 光备份通信光备份通信是一种利用光信号进行备份传输的通信方式，常用于保护重要数据的传输。
六、光电信息显示光电信息显示技术主要包括：光电显示器、光电显示模块等。
光电子技术课后答案期末考试
光电子技术课后答案期末考试一、简答题（共10题，每题2分）1.光电效应是指什么现象？请举例说明。
光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子被光子激发后脱离金属表面成为自由电子的现象。
例如，太阳能电池中的光电效应将太阳光转化为电能。
2.光纤通信的工作原理是什么？光纤通信是利用光纤作为传输介质，通过光的全反射来传输信号。
光信号被转换为光脉冲后，通过发射器发送到光纤中。
光脉冲沿着光纤传输，在传输过程中会发生衰减和色散，因此需要使用光纤放大器和补偿器来补偿这些损耗。
最后，光脉冲到达接收器，转换为电信号进行解析和处理。
3.请简述激光有哪些特点，并说明其应用领域。
激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特点。
单色性指激光是单一频率的光束；方向性指激光具有非常狭窄的束发散角，能够聚焦在非常小的区域；相干性指激光光束的波长相位关系保持稳定；高亮度指激光具有很高的光功率密度。
激光的应用领域非常广泛，包括激光加工、医疗器械、通信、测量仪器等。
它在材料切割、焊接、打标、光刻等方面有重要应用；在医学领域，激光被用于手术切割、皮肤美容等；在通信领域，激光被用于高速光纤通信；在测量仪器中，激光被用于测距、测速等。
4.光栅的工作原理是什么？光栅是一种光学元件，可以通过光的干涉作用将入射光分解成多个不同波长的次级光波。
光栅的工作原理基于光的干涉，当入射光线通过光栅时，光栅上的间隙会产生光的干涉，使得光被分解成不同波长的光，从而形成光的光谱。
光栅的分辨本领取决于光栅的刻线数量和入射光的波长。
5.请简述光电二极管的结构和工作原理。
光电二极管是一种半导体器件，其结构由P型半导体和N型半导体组成。
当光线照射到P-N结上时，光子激发了半导体材料中的电子，使其跃迁到导带中，产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对在电场的作用下会转移到两侧的电极上，产生电流。
6.光电二极管的特性曲线是什么样的？光电二极管的特性曲线呈现出光电流和反向饱和电流之间的关系。
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。
光电子技术复习
液晶材料用于显示是利用它在电场 作用下，光学性质发生变化从而对外
部入射光产生调制。
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液 晶 显 示 的 主 要
向 列 相 液 晶 分 子
(fēnzǐ)
材
料
。是
实用中是用30多种单质液晶组成(zǔ chénɡ)混 合液晶。
材料常数B是用来描述热敏电阻材料物理特性的一个参数，又称为热 灵敏指标。在工作温度范围内，B值并不是一个严格的常数, 而是随温度的升 高而略有增大，一般说来，B值大电阻率也高，对于负温度系数的热敏电阻器， B值可按下式计算：
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B 2.303 T1T2 lg R1 T2 T1 R2
（5-21）
❖ （2）热敏电阻阻值(zǔ zhí)变 化量
已知热敏电阻温度系数aT后，当热敏电阻接收入射辐射后温度变化
(biànhuà)△T，则阻值变化(biànhuà)量为
ΔRT=RTaTΔT 式中，RT为温度T时的电阻值，上式只有在△T不大的条件下才能成立。
（3）热敏电阻的输出特性
热敏电阻电路如图5-5所示，图中
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热敏电阻(rè 热敏m电ǐ阻n探d测i器à的n 主z要ǔ参)的数有参：数
（1）电阻-温度特性
热敏电阻的阻温特性是指实际阻值与电阻体温度之间的依赖关系，这是它 的基本特性之一。电阻温度特性曲线(qūxiàn)如图5-1所示。
热敏电阻器的实际阻值RT与其自身温度T的关系有正温度系数与负温度系数 两种，分别表示为：
I2 ns
2q(Id
IS
Ib ) f
(3-7)
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光电子期末考试参考资料
1-1光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件、光显示器件。
光源器件分为相干光源和非相干光源。
相干光源主要包括激光器和非线性光学器件等。
非相干光源包括照明光源、显示光源和信息处理用光源等。
光传输器件分光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等）、光波导和光纤等。
光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。
光探测器件分光电导型探测器、光伏型探测器、热伏型探测器、各种传感器等。
光存储器件分为光盘(包括CD 、VCD 、DVD 、LD 等)、光驱、光盘塔等. 光显示器件包括CRT 、液晶显示器、等离子显示器、LED 显示.1—2谈谈你对光电子技术的理解光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术，以光源激光化，传输波导（光纤)化，手段电子化，现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征，是一门新兴的综合性交叉学科。
1—5据你了解，继阴极射线管显示（CRT ）之后，哪几类光电显示器件代表的技术有可能发展成为未来显示技术的主体?等离子体显示（PDP ），液晶显示（LCD)，场致发射显示(EL ），LED 显示。
第二章光学基础知识与光场传播规律2—1填空题⑴ 光的基本属性是光具有波粒二象性,光粒子性的典型现象有光的吸收、发射以及光电效应等；光波动性的典型体现有光的干涉、衍射、偏振等.⑵ 两束光相干的条件是频率相同、振幅方向相同、相位差恒定；最典型的干涉装置有杨氏双缝干涉、迈克耳孙干涉仪；两束光相长干涉的条件是(0,1,2,)m m δλ==±±，δ为光程差。
⑶两列同频平面简谐波振幅分别为01E 、02E ，位相差为φ,则其干涉光强为22010201022cos EE E E φ++，两列波干涉相长的条件为2(0,1,2,)m m φπ==±±⑷波长λ的光经过孔径D 的小孔在焦距f 处的衍射爱里斑半径为1.22fDλ.2—2在玻璃( 2.25,1)r r εμ==上涂一种透明的介质膜以消除红外线(0.75)m λμ=的反射。
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 Mbit/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μm、μm和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) ，光纤的中文名称是常规单模光纤，它的0色散点在微米附近。
25、光电检测器的噪声主要包括量子噪声、暗电流、热噪声和放大器噪声等。
光电子技术复习总结
光电子技术复习题总结（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。
均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的。
北京交通大学激光原理期末A4
4.1谐振腔的稳定性 均匀的各向同性自由空间 薄透镜 球面反射镜(凸面球面反射镜，曲率半径取负值)⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=10112z z T L ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=1101FT F ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=1201F R T 2R F = 21det ηη=-=BC AD T // ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-1201R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡1001 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-2121201n n R n n n ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡21001n n ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡101n L ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---1021n d ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++2002121L L n n L L γγγ 稳定性 1)(21<+D A 对于球面镜谐振腔 111R L g -=，221R L g -= 1021<<g g nll L +=(有介质,长度为l ，折射率为n )4.2光学谐振腔的模式 纵模数与下列两个因素有关：1）粒子（分子或离子）自发辐射的荧光线宽越大，可能出现的纵模数越多2）激光器腔长越大，相邻纵模的频率间隔越小，因而同样的荧光谱线宽度内可容纳的纵模数越多。
λL a N 2= I I 0ln 21=δ c L R δτ'= c π2π2δνντL Q R '== L '==∆π2c π21R R δτνQν= 21211ln 'π41ln21r r L c r r R =∆→⎪⎩⎪⎨⎧=νδ '2c c L q q q ⋅==λν '2c 1L q q q =-=∆+ννν 4.3衍射积分理论 βαγi +=e βαγi 1e )e (1--+==q q q u u u α-e 表示腔内单程传播后自再现模的振幅衰减，β表示单程传播带来的自再现模的相位滞后。
22111e1γδα-=-=-=-+qq q I I I π1a r g q Φ±=-==βγ由于谐振腔谐振的要求，积分本征方程的本征值只能取分立值。
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！。
北京交通大学光电子学期末复习整理
北京交通大学光电子学期末复习整理1影响光钎传输损耗的主要因素是什么？光纤损耗主要包括:吸收损耗、散射损耗。
吸收损耗：在光纤中，对光吸收有贡献的主要是杂质吸收，本征吸收和原子缺陷吸收散射损耗：光在光纤中传播时，遇到了不均匀性或不连续造成的损耗。
主要包括材料散射和光波导散射2自聚焦透镜自聚焦透镜又称梯度折射率透镜，是指其内部的折射率分布沿径逐渐减小的柱状透镜。
在梯度性光波导中传输的光钎螺旋折线会聚于一点，就如一个能够自发汇聚的透镜。
3光钎的模间色散与模内色散有什么不同？模内色散使指光频率不同而引起在介质传播中折射率不同和传播常数不同而引起的色散。
模间色散是多模光纤中的一种弥散效应，是光纤不同传输模传播速度不同而造成的脉冲展宽。
4光子效应指单个光子对产生的光电子直接作用的一类光电效应。
对频率有选择性，可分为外光电效应和内光电效应。
5光电转换定律告诉我们的信息光电探测器是将辐射能量转化为电流的器件，可以看做一个电流源；光电探测器是一个非线性器件6影响光盘数据储存的因素激光波长和物镜数值孔径。
7为什么当两条波导相互靠近时光波会从其中一条转换到另一条？光线在波导内全反射时会产生传播常数β为虚数的消失场，当两条波导相互靠近时，两个波导产生的消失场发生重叠，引起光功率的交换，使光从一波导传到另一条。
8HDT（主数字终端）\MIS（异质结势垒）\AC-PDP（交流等离子显示）\SCCD（表面沟道电荷耦合器件）\WDM（波分复用技术）FTTB（光钎到户）\CRT （阴极射线管）\LCD（液晶显示）8 CCD的电荷转移沟道有几种？它们结构和性能的差别是什么？有两种，是SCCD和BCCD，性能与差别：SCCD比BCCD处理信息量更大，制作方便，但效率低；BCCD比SCCD 电荷转移速率快，处理频率高；SCCD的转移载流子是少子，BCCD是多子。
9光伏探测器在实际应用中有哪两种工作模式？画出其等效电路？光导工作模式和光伏工作模式。
光电子学复习提纲
11. 单模条件、光纤中模式数目的估算。
当 m＝0 时，TE01 和 TM01 的本征方程为：
uJ
0
(
ua
)
K
′
0
(
wa
)
+
wJ
′
0
(
ua
)
K
0
(
wa
)
=
0
un
2 2
J
0
(
ua
)
K
8. 什么是子午光线？ 沿子午面传播的光线，子午面指光纤的直径所在平面。
9. 什么是自聚焦光纤？ 为了使模式色散趋于最小，必须选择折射率最优化分布，使任一方向入射的子午 光线在一周期内的平均轴向速度相等，或者各子午线在一周期沿轴向传播相等的 距离，这种光纤称为自聚焦光纤。
10. 光纤的标量理论和矢量理论有什么区别和联系？矢量模式和标量模式有什 么关系？ 标量理论是矢量理论的分支。
′
0
(
wa
)
+
wn12
J
′
0
(
ua
)
K
0
(
wa
)
=
0
当 w＝0 时模式截止，即
解得 V＝2.405
结论：阶跃折射率分布光纤的（只传输 HE11 模）的条件是
V＝ 2πa λ
n12 − n22
度 v 朝向或背离观察者（接收器）运动，则被探测到的频率为
ν± =ν0
c±v cmv
≈ ν 0(1 ±
v) c
多普勒加宽谱线具有高斯函数形式。
光电子学_pub
南京邮电大学 2011 /2012 学年第 二 学期《光电子学》期末复习提纲（A ）本复习提纲共 37 页； 考试时间 110 分钟；专业光电信息工程 班级090060 学号姓名一、1.折射率虚部和实部对光传播的影响： 答：()⎪⎭⎫ ⎝⎛-'''--⋅==t z c n i z c n t r k i rr e e F e F F ωωω00半导体材料折射率的实部决定了电磁波在材料中传输时的速度，通常所讲的材料折射率就是指这一参数。
而折射率的虚部则表征了电磁波在材料中衰减的快慢程度，也就是材料对电磁波的吸收速度。
2.直接跃迁和间接跃迁是否遵循能量守恒或者动量守恒： 答：（1）直接吸收整个过程中遵守动量守恒和能量守恒。
（2）在间接吸收过程中，为保持吸收过程的动量守恒，必须有声子的参与，是一种典型的“二次”过程。
3.直接带隙材料和间接带隙材料吸收系数的区别：答：（1）直接带隙材料的吸收系数：()ωα N ∝，可得()21gE A -=ωα ；式中，A是常数，与材料的能带结构有关，不同材料的A 值不同。
一般情况下，对于直接带隙材料而言，吸收系数的值16410~10-≈cm α；（2）间接带隙半导体吸收系数：()()q in N f N ωα ∝，()q N f 是关于电子和声子相互作用的一个概率函数：()()[]()210g in E T K K -+=ωωα ，0K 是常数，()T K 1与温度有关。
常见间接带隙半导体材料的吸收系数为：13010~10-cm 。
4.LED 和LD 在光纤通信系统中应用的区别：答：LED 无法用于高速、远距离通信，只能用于低速、短距离传输。
5.LD 和LED 的线宽比较：答：LED 的输出线宽大约比LD 的输出线宽大2个数量级，而其带宽则比LD 带宽小得多。
6.线宽与带宽：机密★机密答：（1）LED 线宽的估算（以能量表示）：()λλλλλλλλνν∆=-=-=-=∆221122121hchc hc hc h h E（a ）在低注入条件下：eV kT E 026.0~~∆（室温300K ）； （b ）在高注入条件下：kT N nE c~∆。
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1影响光钎传输损耗的主要因素是什么？光纤损耗主要包括:吸收损耗、散射损耗。
吸收损耗：在光纤中，对光吸收有贡献的主要是杂质吸收，本征吸收和原子缺陷吸收散射损耗：光在光纤中传播时，遇到了不均匀性或不连续造成的损耗。
主要包括材料散射和光波导散射2自聚焦透镜自聚焦透镜又称梯度折射率透镜，是指其内部的折射率分布沿径逐渐减小的柱状透镜。
在梯度性光波导中传输的光钎螺旋折线会聚于一点，就如一个能够自发汇聚的透镜。
3光钎的模间色散与模内色散有什么不同？模内色散使指光频率不同而引起在介质传播中折射率不同和传播常数不同而引起的色散。
模间色散是多模光纤中的一种弥散效应，是光纤不同传输模传播速度不同而造成的脉冲展宽。
4光子效应指单个光子对产生的光电子直接作用的一类光电效应。
对频率有选择性，可分为外光电效应和内光电效应。
5光电转换定律告诉我们的信息光电探测器是将辐射能量转化为电流的器件，可以看做一个电流源；光电探测器是一个非线性器件 6影响光盘数据储存的因素激光波长和物镜数值孔径。
7为什么当两条波导相互靠近时光波会从其中一条转换到另一条？光线在波导内全反射时会产生传播常数β为虚数的消失场，当两条波导相互靠近时，两个波导产生的消失场发生重叠，引起光功率的交换，使光从一波导传到另一条。
8HDT（主数字终端）\MIS（异质结势垒）\AC-PDP（交流等离子显示）\SCCD（表面沟道电荷耦合器件）\WDM（波分复用技术）FTTB（光钎到户）\CRT（阴极射线管）\LCD（液晶显示）8 CCD的电荷转移沟道有几种？它们结构和性能的差别是什么？有两种，是SCCD和BCCD，性能与差别：SCCD比BCCD处理信息量更大，制作方便，但效率低；BCCD比SCCD 电荷转移速率快，处理频率高；SCCD的转移载流子是少子，BCCD是多子。
9光伏探测器在实际应用中有哪两种工作模式？画出其等效电路？光导工作模式和光伏工作模式。
10光波导偏振器的作用，如何实现光波导偏振器？光波导偏振器能从光波导中选择某一偏振方向的光或从光波导中耦合出某一方向的光。
为实现光波导偏振器，可在波导表面加一层金属膜。
可改变TE，TM波的损耗系数和在金属表面的半波损失，使某一振动分量不能透出，出射光只有一个振动分量。
11在AC-PDP中维持脉冲、书写脉冲、擦除脉冲的作用？书写脉冲：在一个单元中加入书写脉冲，超过该单位的燃点电压，这时单元将产生放电发光。
擦除脉冲：在维持脉冲前加上擦除脉冲，产生一个弱电场，单元中产生一个反向电荷中和发光介质的电荷，但由于反向电荷积累不够，不会再次放电发光，从而转入熄火状态。
维持脉冲：若想要维持单元的发光或熄火状态，只要引入一个维持脉冲，就能保持单元之前的状态。
12画图并说明集成光学电光波导相位调制器的基本原理？在光波导中插入两电极，通电之后，两电极间产生电场，电极间LiNbO3材料就会由于电光效应改变折射率，使波导中导模的相位常数β发生相应的改变。
光由波导出射后，会发生相位变化，通过调整所加电场，可对入射光波导的光进行调制。
所加信号的幅度愈大，电信号变化愈快，产生的相位变化也愈快。
13简述声光波导调制器的工作原理声光波导调制器衬底材料为同时具有良好声光性能与压电性能的LiNbO3。
为在波导内激励声表面波，在波导表面安装叉指换能器。
激励信号施加于换能器上之后，由于压电作用晶体表面激励起与信号频率相同的声表面波。
当波导里传输的光以一定角度θ穿越声波区后即会产生偏转。
在一定输入信号频率下只要对声波进行强度调制即可实现对偏转光强的强度调制或产生开关作用。
若连续改变输入信号频率从而改变声波频率，这时偏转光将会在波导中作扫描偏转。
/////1、CCD由几部分组成?各部分的作用是什么?一、输入部分：作用是将信号电荷引入到CCD的第一个转移栅下的势阱中。
引入的方式取决于应用。
二、信号转移部分：作用是存储和转移信号电荷。
三、输出部分：作用是将CCD最后一个转移栅下势阱中的信号电荷引出，并检测出电荷包所输出的信息。
1.等离子体的含义等离子体：是指正负电荷共存，处于电中性的放电气体的状态。
等离子体是由大量的自由电子和离子组成且在整体上表现为近似电中性的电离气体．1.光电探测器有那几种类型?它们是根据什么物理效应制成的? 真空光电器件，固体光电器件；光子效应和光热效应。
2、光电探测器的噪声有哪些？散粒噪声，产生-复合噪声，光子噪声，热噪声，1/f噪声 3.光电探测器的本质是什么？凡是把光辐射量转换为电量（电流或电压）的光探测器，都称为光电探测器。
光电探测器本质是一个外电压偏置的电流输出器件，通过负载电阻又可变为电压输出器件。
4.光电导效应？光生伏特效应？光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化。
当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为本征半导体材料，且光辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使光导体的电导率变大// 光照零偏p-n结产生开路电压的效应，称为光伏效应。
3.光电倍增管\光敏电阻的工作原理.光电倍增管：逐级倍增使电子数目大量增加，被阳极收集形成阳极电流。
当光信号变化时，阴极发射的光电子数目发生相应变化．由于各倍增极的倍增因子基本上是常数．阳极电流随光信号而变化．阴极在光照下发射光电子，光电子被极间电场加速聚焦，轰击倍增极，倍增极在高速电子轰击下产生更多的电子，电子数目增大若干倍。
//光敏电阻：当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而光辐射能量有足够强，光电材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使倒带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。
2. 对于湮没在噪声中的信号的提取方法的基本考虑是什么？要能够测量到微弱光信号，基本原则就是要使光信号通过检测系统后，S／N>1。
2.光盘的写入和读出原理? 写入原理：利用激光束能量作为强度大、高度集中地热源a促使介质局部熔化或蒸发，通常称为烧蚀记录 b使其产生磁化方向的变化，像磁光型记录介质那样 c使光照点的结晶态发生变化，即所谓相变型//读出原理：对反射层反射回来的光的特征进行判断，以此来确定激光携带的信息是“0”或“1”。
3.影响光盘数据存储的因素?光的衍射极限下光线的聚焦直径d与光波长成正比、与镜头的数值孔径成反比，而存储密度与光束直径成反比，所以要提高存储密度可以使用短波长激光或提高物镜的数值孔径 4.光盘存储发展的主要技术有哪些？缩小记录点、复用记录点、增加存储维度 1.光盘由哪几个部分组成？其作用是什么？1.基板：基板是无色透明的聚碳酸酯板，激光头面向的一面。
2.记录层(染料层)：这是烧录时刻录信号的地方,在基板上涂抹上专用的有机染料，以供激光记录信息。
由于烧录前后的反射率不同,经由激光读取不同长度的信号时,通过反射率的变化形成0与1信号，借以读取信息。
3.反射层：反射激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。
4.保护层：保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。
5.印刷层：盘片的客户标识、容量等相关资讯的地方4．什么是单模光纤?多模光纤?产生单模运转的条件是什么?仅传播基模的光纤叫单模光纤。
能够传播多个传输模的光纤，叫多模光纤。
当传播的波长λ＞λc时，将处于单模工作，而当λ＜λc时，将处于多模工作。
2、什么是光纤的色散?为什么要研究光纤的色散特性?为什么长距离通信要采用单模光纤? 色散：是指组成光脉冲的各模分量和频谱分量的传播常数不同，因而传播速度不同，导致了群时延的弥散。
原因：光纤的色散特性将直接影响传输带宽。
色散效应的危害很大，对于光纤通信中的码速较高的数字信号传输，会引起码间干扰、降低传输信号的带宽能力、限制了信息传递容量。
长距离通信采用单模光纤是为了降低多模色散。
3．什么叫传输模、辐射模、消逝模? 满足光在波导中全反射条件和传播条件的光被称为光波导的传输模//辐射模：光将在纤芯与包层界面上产生折射，并透射进入包层介质内，在包层内有沿横向传播的分量。
这种光波结构，称为辐射模//消逝模：相应这种膜的传播常数β为虚数，它沿着轴向衰减，只能在光波导内储能，而不能传播。
1．什么是光波导?光波导传输光的基本原理是什么? 能够把光(电磁波)封闭在其中，并将其定向传播的构件总称为光波导。
平面光波导传光原理：n1为波导层折射率，n2、n3 分别为衬底和包层折射率，有n1>n2>n3。
光从光密(折射率大)介质进入光疏(折射率小)介质时存在一产生全反射的临界角，当光线的入射角小于临界角时，光线将从光密介质折射进入光疏介质，仅当光线入射角大于临界角时才可能在界面上产生全反射。
此时光线在波导上下界面来回反射，从而得以在波导中传输 2.光电探测器的物理效应有那两大类型?主要基本特征是什么? 光子效应：是指单个光子对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
特点：探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小。
因为，光子能量为hv，所以，光子效应对光波频率v表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快。
// 光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件的电学性质或其它物理性质发生变化。
特点：光热效应与单光子能量hn的大小没有直接关系。
原则上，光热效应对光波频率没有选择性。
只是在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，广泛用于红外光辐射的探测。
3、描述太阳能电池的四个输出参数? （1）短路电流Isc，是V=0时的输出电流。
在理想情况下，它等于光生电流Iph （2）开路电压Voc。
（3）填充因子F．F．。
第四象曲线上任一工作点上的输出功率等于该点所对应的矩形面积，其中只有一个特殊工作点(Vmp、Imp)是输出最大功率。
(4）太阳电池的光电转换效率4、影响太阳能电池效率的因素? 1.光生电流的光学损失 2．光生少子的收集几率fc 3．太阳电池的光谱响应SR（λ） 4．影响开路电压的实际因素 5．串联电阻Rs和旁路电阻Rsh引起效率下降 6．温度效应7．辐照效应 3. 为什么要采用相干探测？相干探测方法与直接探测方法相比较的优越性能表现在何处？所要研究的光信号往往是极微弱的，由于信号已被噪声湮没，所以用常规的检测方法已无法提取信号。
相干检测的优点以及关键问题：(1)有利于对微弱信号的检测(2)提高了选择性1.OEIC，IOC，混合集成，单片集成的含义？ OEIC：光电子集成回路 IOC：集成光学回路混合集成：所用的全部光学器件包括激光器与探测器并非采用同一衬底材料。
单片集成：它的全部光学器件乃至电子学器件都集成在同一衬底材料上。