华科大光波导往年考题
华中科技大学光学与电子信息学院考试试卷(A卷)2015～2016学年度第 2 学期
华中科技大学光学与电子信息学院考试试卷(A 卷)2015～2016学年度第 2 学期一、(20分，每小题5分)1计算：2(sin()ln())xe y z ∇。
2设r 为某位矢，ˆe为某固定方向的单位矢量，证明：()ˆˆr e 2e ∇⨯⨯=-。
3设电荷密度为()x ρ'，x '为源点，x 为场点，r x x '=-，证明()()0x x dV 4Vrρϕπε''=⎰满足Possion 方程。
4 证明：()()()VVSB A dV A B dV A B dS ⋅∇⨯=⋅∇⨯+⨯⋅⎰⎰⎰，其中S 为体积为V 的闭合区域的外表面。
二、(15分)自由空间的磁场强度为()x m ˆH eH cos t kz ω=-，式中的ω、k 、H m 为常数。
试求位移电流密度和电场强度。
三、(15分)对于半径为a 电容率为ε的球形介质，球内外均无自由电荷分布，球面电势分布0()cos r a V ϕθ==，其中V 0为常数。
根据对称性，可以取球心处电势为0，试求球内外的电势和电场分布。
(已知01(cos )cos P θθ=)四、(20分)设入射电磁波的电场强度为()()6ˆ2cos 6.2810y V E e x z t m ω⎡⎤=⨯--⎣⎦，入射到z =0处的折射率为1.5的玻璃表面，其中x 、z 的单位为米。
1)该电磁波的波长是多少？频率是多少？入射角是多少？ 2)请写出反射波的电场强度表示式； 3)请写出折射波的电场强度表示式； 4)请写出反射波的磁场强度表示式。
五、(15分)(1)写出边长为a 和b 的矩形波导中TE 11模电场量的瞬时表达式；(2)求其截止频率；(3)写出波导中磁场量的瞬时表达式。
六、(15分)一电量为q 的点电荷在z 轴方向进行振幅为a ，角频率为ω的简谐振动，请计算其在远处产生的辐射场。
并讨论说明为何在远离辐射源时该辐射场可以近似为平面电磁波。
华中科技大学光电06级本科保研复试题目
附录:『包括1.笔试试题 2.部分面试试题 3.英语面试介绍』【笔试试题】（根据记忆整理，仅供参考）〖物光〗：40分一、一光波波矢量(cosα , 0 , cosγ)，电磁场振动方向沿y轴方向，波长为λ，频率f，1.写出电磁波方程2.画出该波及其共轭波的方向二、杨氏干涉实验中，两小孔相距为d，沿x轴方向，单色点光源在z轴上，问下列状况中干涉条纹会发生何种变化？1.点光源为非单色点光源2.点光源沿y轴扩展3.非单色点光源沿x轴扩展三、N个光波（N>>1）叠加，所有光波的频率、波长、偏振方向、传播方向一致，求以下条件下叠加后总光强：1.若光束间相位差为随机值？2.若光束间相位差2π？3.若光束间相位差3π？本人注：题目中没有给出原始光强，也没有说原来的光强是否一样，可能要自己设。
〖激光原理〗：30分一、简答题1.画出TEM32模的强度花样图。
2.说出增益饱和的物理意义。
3.为什么连续激光器能连续稳定的输出激光？二、证明题腔内有其他光学元件的两镜腔中，除两面反射镜外的其余部分的变换矩阵元为ABCD，腔镜曲率半径为R1和R2，证明该谐振腔的稳定性条件为：0<g1g2<1其中：g1 = D – B / R1；g2 = A – B / R2〖单片机〗：30分一、选购A/D器件时你优先考虑哪5个因素？说明理由；有什么方法可以提高A /D器件的转换精度？（至少说三个）二、8051单片机晶振频率8MHz1.列式计算下列程序的执行时间：代码指令周期MOV R3, #35 2L1: MOV R4, #200 2L2: MOV P1, R4 3NOP 1DJNZ R4, L2 2NOP 1DJNZ R3, L1 2NOP 1END 12.描述P1口的变化规律及其周期。
三、执行下列语句后MOV A, #9DHADD A, #0E5H1.Cy，OV，AC及A中分别是什么？2.该段程序可以理解为：________(D)+________(D)=________(D)________(D)+________(D)=________(D)总的来说今年的题目也很简单，但是复试也可能拉开一两分的差距，希望大家还是要重视。
华中科技大学光电子器件导论2012级A卷参考答案
三、(本题 20 分)某一半导体的带隙 Eg 随绝对温度 T 变化的情况可以用 Varshni 方程描述：
四、(本题 20 分) (1)光学谐振腔是激光器的重要组成部分，它的作用是什么？激光输出中 的不同模式的产生原因是什么？(8 分) 答：(1) 激光器中光学谐振腔(常称谐振腔)的主要作用有两个方面：①提供轴向的光波模 的正反馈； ②控制振荡模式的特性， 从而提高激光器的相干性。 或①产生与维持激光振荡； ②控制输出光束的质量。谐振腔内可能存在的本正态称为腔的模式。(4 分) 由于每个模式的电磁场分布，特别是腔的模界面内场的分布不同，每个模的谐振频率 不同，每个模对应的发散角不同，每个模在腔内往返一次对应的功率损耗不同，从而产生 了不同模式。(4 分)
-1-
V
2
0
n1a 2 2.405
(4 分) 2.405 0 2.405 1.31μm 3.34 μm 2 n1 2 2 1.50 2 0.5%
a
(ii)若光纤的纤芯直径 d=10μm，即纤芯半径 a=5μm，保证光纤单模传输时，
V
2
0
题号 题分 得分
一 14
二 16
三 20
四 20
五 18
六 12
总分 100
在纤芯中向前传播的。(1 分)
可能需要的物理常数：真空中的光速 c=2.9979× 108ms–1；普朗克常数 h=6.6261× 10–34Js；电子电荷 e=1.60218× 10–19C；玻尔茨曼常数 kB=1.3807 × 10–23 J K–1；室温下 GaAs 的禁带宽度为 1.424eV；水的 折射率为 1.33。
华中科技大学半导体物理习题及解答
（2）x=0处 p(0) = 1015 + 1017 = 1.01×1017 cm−3 n(0) = 2.25 ×105 + 1017 ≈ 1017 cm−3
所以 n(0) = 0.99 p(0)
（3）此时，∆n = ∆p = 1017 cm-3 p0 = 1015cm−3
可见，注入的非平衡载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度还要大， 即不满足p型半导体的小注入条件“ ∆n <<且p0 ∆p <<”p0
5-2
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5-1
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例题
5-3
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=
k0T q
µp
=
0.026 ×180
=
4.7(cm2/s)
p
区电子：Dn
=
k0T q
µn
=
0.026 × 500
2010年华中科技大学838物理光学考研试题(回忆版)
2010年华中科技大学838物理光学考研试题物理光学考研试题（（回忆版回忆版））
本试题由 网友avrilrachel、nationalate 提供
简答题（5*4 20分）
1.人眼的反映时间是0.1s，问波长550nm 的光在这个时间段内振荡多少次？
2.坡印亭矢量S 反映电磁波什么性质的矢量?它与E 和H 的方向是什么关系？S
与光强I 是什么关系?
3.光纤包层的作用是什么？包层能不能无限薄？
4.麦克尔孙干涉仪是测量长度的，假设其测量长度范围为20mm，问对于波长
0.55um 的光照明麦克尔孙干涉仪，问对于波长的线宽有什么要求？
大题
第二题涉及一点激光的内容，第一小问是问激光的纵模间隔和模式数（这是激光
里很基本的内容，但我当时复习的时候压根就没看激光，5分的题啊~貌似物理
光学每年都会涉及一点激光的，希望大家注意一下，不过都是很基础的东西），
第二问是求布儒斯特角，第三问记不清了
第三题是F-P 标准具的题，很基础，复习的时候把这块全弄懂就OK 了
第四题是杨氏干涉有关条纹对比度K 的题，很基础，弄清楚K 的推导以及光源怎
么变化K 的相关变化就好了
第五题是薄膜的题，说的是照相机的镜头组，也就是多层膜的组合，只要记得公
式就可以了
第六题是光棚的题，这个题很活，但是要注意看题目，把光栅那部分弄清楚就没
问题了
第七题是晶体光学那块的，也很基础
还有一个题记不太清了，可以把04年的那套真题看看，有好几个原题
以上试题来自 网友的回忆，仅供参考，纠错请发邮件至suggest@。
2021考研华中科技大学901半导体物理真题完美回忆版
2021考研华中科技大学901半导体物理真题完美回忆版华中科技大学2021考研901半导体物理真题一.名词解释4*5’1.共计化运动2.自旋半导体3半导体的霍尔效应4.半导体的塞贝克效应二．填空题10题每题两觑每空一分（都就是书上原话，但两个觑就是半导体器件的科学知识）1.回旋共振一般是在（低温）下进行，回旋频率等于（共振频率）。
2.硅锗就是（金刚石）型晶格结构，砷化镓就是（闪锌矿）型晶格结构3.杂质分为间隙式和（替位）式。
缺陷分为（点）缺陷，线缺陷，面缺陷4.散射非为（电离杂质散射）和（晶格振动散射）。
5.（迁移率）就是载流子（电子和空穴）在单位电场促进作用下的平均值漂移速度，（扩散系数）就是沿蔓延方向，在单位时间每单位浓度梯度的条件下，横向通过单位面积所蔓延某物质的质量或摩尔数。
6.异质结通过（导电类型）的不同分为同型异质结和异型异质结，又通过（）分为ⅰ型和ⅱ型。
---（第二个空课本上没有，我也不知道填什么）7.频率对pn结性能存有非常大影响是因为pn砂藓（结电容），其中又分成（势垒电容）和扩散电容。
8.肖特基势垒二极管与pn结相比有更（大）的js,与更（低）的正向导通电压。
9.单异质结激光器有更（）的禁带宽度，和更（）的折射率。
---（这个真不会）10.mos型场效应管不需加电压就能形成沟道的是（）型，需要加偏置电压才能形成沟道的是（）型。
（这是半导体器件物理里面的知识，应该填增强型和耗尽型）三．作图题5*10’1.画出绝缘体，半导体，导体能带图，并作简要说明。
2.图画出来n型硅半导体电阻率与温度关系曲线，谢泽生详细表明。
3.金半接触的肖特基模型中n型阻挡层的形成条件是什么，画出其平衡能带图。
4.画出隧道pn结的伏安特性曲线，说明其负阻的原因。
5.图画出来p型半导体在理想mis结构下，少子反型状态能带图与电荷分布。
四．简答题3*10’1.表述无机中心与陷阱中心的联系与区别，详尽表明。
2.详尽表明pn结雪崩打穿与隧道打穿的打穿机理。
光波导试题及答案
光波导试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 光波导的传输模式是指（）。
A. 光波在波导中传播的路径B. 光波在波导中的传播速度C. 光波在波导中的传播方向D. 光波在波导中的传播特性答案：D2. 单模光纤是指（）。
A. 只能传输一种模式的光纤B. 可以传输多种模式的光纤C. 光纤的直径非常小D. 光纤的折射率分布是均匀的答案：A3. 光波导的截止条件是指（）。
A. 光波在波导中无法传播的条件B. 光波在波导中传播速度达到光速的条件C. 光波在波导中传播方向发生改变的条件D. 光波在波导中传播路径发生弯曲的条件答案：A4. 光波导的色散是指（）。
A. 光波在波导中传播速度的变化B. 光波在波导中传播方向的变化C. 光波在波导中传播路径的变化D. 光波在波导中传播模式的变化答案：A5. 光波导的损耗主要包括（）。
A. 材料吸收损耗B. 弯曲损耗C. 连接损耗D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每题2分，共10分）1. 光波导的折射率分布通常分为____和____两种类型。
答案：阶跃型；渐变型2. 光波导的模式场直径是指在该直径范围内，光功率的____超过总功率的____。
答案：95%；95%3. 光波导的截止波长是指当光波长大于该波长时，____模式无法在波导中传播。
答案：高阶4. 光波导的偏振依赖损耗是指不同偏振状态下，光波导损耗的____。
答案：差异5. 光波导的非线性效应包括自相位调制、交叉相位调制和____。
答案：四波混频三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述光波导的基本工作原理。
答案：光波导通过内部的高折射率核心和外部的低折射率包层之间的折射率差异，利用全内反射原理来限制光波在波导内部传播。
2. 什么是光波导的色散，它对光传输有什么影响？答案：光波导的色散是指不同波长或不同模式的光波在波导中的传播速度不同，导致光脉冲展宽，影响信号传输质量和系统性能。
3. 光波导的非线性效应有哪些应用？答案：光波导的非线性效应可以用于实现光开关、光限幅器、光逻辑门、光存储器等光电子器件。
华中科技大学光电子器件导论2011级A卷参考答案
装
线
订
华中科技大学光学与电子信息学院
2013—2014 学年第二学期《光电子器件导论》试卷 (A 卷)
题号
一
二
Байду номын сангаас
三
四
五
六
总分
得分
解题过程中可能用到的物理常数：真空中光的速度 c=2.9979×108ms‒1；普朗克常数 h=6.6261×10‒34 Js； 电子电荷 e=1.60218×10‒19C；自由空间中电子的质量 me=9.10939×10‒28g
一、(15 分) 一由折射率为 n = 3.5 的半导体材料制备的腔长为 200 μm 的 Fabry–Perot 的光腔，两 端各有一反射率为 0.95 的镜面。计算自由空间波长最接近 1550 nm 时腔内的模式数、光洁度(或锐 度，finesse)和 Q 因子。 解：已知， L = 200×10-6 m, n = 3.5, R = 0.95
答：半导体中有三种与光有关 的电子跃迁过程，即受激吸 收、自发发射和受激发射。半 导体中三种光现象的关系为： 受激吸收与受激发射是互逆 的，而受激发射与自发发射的
hυ (a) Absorption
E2
E2
hυ
E1
E1
(b) Spontaneous emission
hυ In
E2 hυ
Out
hυ
E1
(c) Stimulated emission
（5分）
二、(18 分) 1966 年高锟(Charles Kuen Kao)发表了一篇题为“Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies”的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信 息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。2009 年因“在纤维中传送光以达成光学通讯的开 拓成就(for groundbreaking achievements concerning the transmission of light in fibers for optical communication)”获诺贝尔物理学奖，其获奖演说为“Sand from centuries past; Send future voices fast”。请你详细叙述石英光纤的制备原理及工艺步骤。光纤中的主要损耗有哪些？
华中科技大学光电子器件导论2010级A卷参考答案
一 10
二 20
三 20
四 16
五 20
六 14
总分 100
所在年级、班级
注意
四、试卷印刷不清楚。可举手向监考教师询问。 三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。 二、姓名、学号不许涂改，否则试卷无效。
在其单模工作的截止值以下(3 分)。大的包层直径是为了保证足够厚的包层以限制以 消逝波形式渗透到包层中的光的损失。(2 分) 一般而言，多模光纤主要用于短途通信。大的纤芯直径可以允许多模在光纤中传播， 所以光谱宽度不很重要。而且大的纤芯直径可以得到较大的接收角，这样发光二极管 就非常适用(2 分)。尽管在短途通信中从包层逸出的光的损失比较少，但是大的包层 直径同样可以保证足够厚的包层以限制以消逝波形式渗透到包层中的光的损失 (2 分)。此外，在工业上，标准化的生产设备也很重要(1 分)。
2 n2 − n1n3 1.52 − 1 × 4 如果用SiO2作防反射涂层，则n2= =1.5， Rmin = = 0.0784 (3分) 2 2 n2 + n1n3 1.5 + 1 × 4 2 n2 − n1n3 2.32 − 1 × 4 如果用TiO2作防反射涂层， 则n2=2.3 ， Rmin = = = 0.0193 (2分) 2 2 n2 + n1n3 2.3 + 1 × 4 2 2 2 2
装
所在年级、班级
L=40cm ，两端镜面反射率分别接近于 95% 和 100%. 线宽 Δυ 为 1.5GHz ，损耗系数 γ 为 0.05/m，自发衰减时间常数τsp约为100ns，He-Ne混合气体的折射率n ≈1。该激光器的阈 值增益系数和阈值粒子数反转分别是多少?
华中科技大学光电子器件导论2007级A卷参考答案
华中科技大学2009—2010学年第二学期电子科学与技术专业《光电子器件导论》试卷（A 卷）(开卷)一、写出下列叙述的名词或术语（2分×10=20分）1、反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和入射光线处于法线的两侧，并且反射角等于入射角，即：θ1′＝θ1，称为反射定律。
2、折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和入射光线位于法线的两侧，且满足：n 1sinθ1=n 2sinθ2 ，称为折射定律。
3、光在被反射过程中，如果反射光在离开反射点时的振动方向与入射光到达入射点时的振动方向恰好相反，这种现象叫做半波损失。
4、光功率为e -1E 0时的光场半径宽度(E 0为轴心的光功率)，即光纤截面的光斑尺寸，称为模式场直径。
5、光在谐振腔内传播，介质的光放大能够克服工作物质的吸收、介质不均匀引起的散射、 端面反射镜的透射及散射等损耗，称为激光器的阈值增益。
6、把一个输入光信号分配给多个输出，或把多个输入的光信号组合成一个输出的器件，称为光耦合器。
7、在外加电场作用下，材料的折射率发生变化的现象称为电光效应。
8、在一定波长的光照射下，光电检测器的平均输出电流与入射的平均光功率之比称为响应度(或响应率)。
9、两边采用相同的半导体材料进行不同的掺杂构成的pn 结，称为同质结。
10、太阳能电池最大输出功率I m V m 和I sc V sc 之比称为太阳能电池的填充因子，表示太阳能电池伏安特性曲线与矩形（理想的形状）的接近程度。
二、填空。
（2分×15=30分）1、以布儒斯特角入射时反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光。
一块折射率n =1.50的平面玻璃浸在水中，已知一束光入射到水面上时反射光是完全偏振光，若要使玻璃表面的反射光也是完全偏振光，则玻璃表面与水平面的夹角应为11.5°。
2、当光从光疏介质向光密介质入射时，反射光相位发生变化。
但只有入射角接近0°。
光电子器件的光学光波导技术考核试卷
C.非线性效应
D.传输损耗
18.以下哪些技术可以用于光波导的制造？（）
A.光刻技术
B.离子刻蚀技术
C.化学气相沉积
D.电子束曝光
19.以下哪些波导结构可以用于光开关的实现？（）
A.阶跃折射率波导
B.梯度折射率波导
C.数字光开关
D.相位调制光开关
20.以下哪些方法可以减少光波导中的非线性效应？（）
8.以下哪个因素会影响光波导的数值孔径？（）
A.波导宽度
B.波导长度
C.折射率
D.波长
9.以下哪种方法可以减小光波导中的非线性效应？（）
A.增加波导宽度
B.减小波导长度
C.提高波长
D.降低折射率
10.在光电子器件中，以下哪种耦合器用于实现多路复用？（）
A.耦合器
B.多模干涉耦合器
C.光开关
D.波长选择耦合器
1.光波导中，所有模式都以相同的速度传播。（）
2.光波导的数值孔径越大，其模式容量也越大。（）
3.在光波导中，基模的传输损耗小于高阶模的传输损耗。（）
4.光波导的制造可以使用与微电子制造相同的工艺。（）
5.光波导中的光开关可以在不消耗光能量的情况下切换信号。（）
6.光波导的弯曲半径越小，模式的传输效率越高。（）
A.硅材料
B.铜材料
C.塑料材料
D.铁材料
2.下列哪种波导是利用全反射原理传输光信号的？（）
A.基模波导
B.阶跃折射率波导
C.平面波导
D.光纤
3.光电子器件中，以下哪个部件不涉及到光学光波导技术？（）
A.光源
B.光耦合器
C.光开关
D.电池
4.下列哪种现象会导致光波导中的信号衰减？（）
(仅供参考)导波光学试卷
2014导波电子整理——by王小丰一、填空题。
（每题1分）1、光纤的基本结构是、和。
2、光纤的制造过程中两个基本的步骤是、。
3、单模光纤是在光纤中传播的光纤。
4、弱导光纤是的光纤。
5、一般情况下，光纤中传输的模式有、以及。
6、坡印廷矢量的物理意义是。
7、等离子表面波只能是。
8、等离子表面波只存在于分界面两侧。
9、矩形波导是。
10、马卡提里假设是。
11、光纤中的基模是。
12、导播耦合是。
13、光波导的横向耦合是指。
14、光束耦合是指。
15、光波导理论的核心是。
16、五层平板波导比三层平板波导要强。
17、与全介质波导相比，金属包层介质波导中，TMo模式的特点有、、。
18、波导耦合的相位匹配条件是指。
19、棱镜耦合是耦合。
20、古斯汉欣位移是指。
二、问答题。
（每题3分）1、已知光纤的纤芯折射率是n1，包层折射率是n2，模折射率是N。
问：在什么情况下，光纤的导模截止？在什么情况下，光纤中的导模远离截止状态？2、弱波导光纤中LP31模式对应EH和HE的什么模式？3、马卡提里假设在解决二维受限的电磁场传播时有什么优势和弱点？4、光纤中求各类模式场分布的思路是什么？5、金属包层平板介质波导中长度等离子波存在的理由是什么？6、为什么金属中的电荷密度可以视为零？7、对于平板定向耦合器，定性说明其耦合系数与间隙厚度、芯区厚度的关系各是什么？8、为什么说自有传播常数相等或是接近相等的模式之间才能发生有效耦合？三、推导题。
（22分）1、如图所示为均与的三层平板波导以及所选用的坐标系，在时谐电磁波的情况下，TM波的各个分量满足标量赫姆霍兹方程，亦称为波动方程。
（1）试着推导TM模式的模式方程。
（8分）（2）推导光纤中单模传输存在的条件。
（6分）（3）推导光纤中电磁波EH模式的截止方程。
已知光纤中模式本征方程为（8分）J′UJ +K′WKn12U·J′J+n22W·K′K=m2β2k021U2+1W22四、 证明题。
华中科技大学光电子工程系光纤光学试题2014答案
2014试卷2017年5月1日20:56CDVADBOH-吸收峰：1390，1240，950nmB 紫外为电子跃迁，红外为材料振动或多声子吸收C偏斜光线收光角大于子午光线相对折射率差值越大，NA越大，能够提高光纤耦合效率，但是会降低通信容量多模SIOF通信容量低SIOF不适合传输图像同辐射模之间的本 SIOF 不适合传输图像TE/TM 对于子午，EH 、HE 对于偏斜D1*0.8+2*0.2=1.2mW泄漏模-隧道光线 A辐射模-折射光线第一射线不变量-轴向传播速度不变不同导模之间的本征值时分立的，不 第二射线不变量-角向速度与半径成反比D征值连续CCB材料色散小于0为正常色散减小非线性效应材料色散是波长的二阶微分CB非互易性器件：传播方向改变但是性质不变只能针对特定波长980nm反转完全，噪声好，量子效率低C1480nm量子效率高，但是反转不完全，噪声性能差后向泵浦用于高输出功率C待测光纤长度越长，则截止波长测量越短WKB假设导模场的变化主要表现在相位变化上，可以将导模场解认为是缓慢变化的振幅部分和快速变化的相位部分的乘积，将F(r)的求解归结于光程函数表达式，利用相位匹配条件求解本征值。
纵向传播常数β表示在轴向上相速度，即单位长度变化的相位。
横向传播常数U反映导模在纤芯中横向振荡快慢，W反映导模在包层中衰减快慢。
导模截止时，W趋于无穷，U趋于0，模式主要在包层中损耗。
导模远离截至时，W趋于0，U趋于导模截止条件Vc，模式束缚在纤芯中。
布拉格光栅是利用向前传输和反射的导模之间进行耦合，得到反射谱上特定波长的极大值，工作波长与光栅周期和等效折射率相关。
长周期光栅利用向前传输的包层模和纤芯模进行耦合，得到透射谱上特定的峰值，工作波长与光栅周期和两个模式之间的有效折射率差值决定。
半导体激光器近场光斑和远场光斑均不对称，并且具有较大的光束发散角，与单模光纤模场半径相差较大，所以耦合效率低，损耗的来源主要有：场型失配损耗、输出场非圆对称损耗、模场半径失配损耗、端面菲尼尔反射损耗可以在LD输出端面和光纤端面之间用透镜进行变换，使其与光纤进行匹配。
华中科技大学光电子器件导论2013级期中考试卷B卷参考答案
τ 37.5 = = 0.625 τr 60
Photons emitted per second Φ ph Po (int) / hυ el = = = Po (int) Total carriers lost per second I / e I /e hcI
当光波长为 1.00μm 时的损耗 1.432 × 10−28 1.432 × 10−28 = 4 = 1.432 × 10−4 m−1=1.432×10−1 km−1 −6 (1 × 10 )
αR ≈
λ4
α dB = 4.34α R =4.34×1.432×10−1 km-1 = 0.621 dB km-1
2013 级《光电子器件导论》期中考试卷(B 卷)
姓 名： 开卷 学号：U201 考试时间： 100min 班级： 得分 13 班 考试方式：
一、 在折射率为 3.6 的 GaAs 晶体和折射率为 1.0 的空气之间的边界有一正入射光线， (1)如果光 线是从空气射向 GaAs 晶体，反射系数和反射的光强度分别是多少？(2)如果光线是从 GaAs 晶 体射向空气，反射系数和反射的光强度分别又是多少？由此，你能得出什么结论？(本题 15 分) 解：(1) 如果光线是从空气射向 GaAs 晶体，在 GaAs 晶体表面会发生部分反射，这种反射是外 反射。于是，n 1 = 1，n 2 = 3.6。反射系数为 n − n 1 − 3.6 r/ / = r⊥ = 1 2 = = −0.565 n1 + n2 1 + 3.6 这是一个负值，意味着有 180°的相位移。反射的光强度为： R= 0.319 = 31.9 % ( r⊥ ) = ( −0.565) =
华中科技大学博士研究生入学考试《光波导技
华中科技大学博士研究生入学考试《光波导技术》考试大纲
一、考试性质
《光波导技术》是电子科学与技术、光学工程、光电信息工程等专业的核心课程，研究有关光波导理论与分析的基本方法、光波导器件与集成光子技术以及光波导技术在光传输、光传感和光检测等领域的重要应用。
评价标准是高等学校相关专业硕士毕业生能达到的水平，以保证被录取者具有较好的专业理论和技术基础以及开展相关科研工作的能力。
二、考试形式与试卷结构
1．答卷方式：闭卷、笔试
2．答题时间：180分钟
3．题型比例：
（1）概念题：20%
（2）简答题：40%
（3）计算题：20%
（4）论述题：20%
4．参考书目：
（1）刘德明等编著，《光波导技术》，华中科技大学讲义
（2）刘德明等编著，《光纤光学》，国防工业出版社
（3）范宗澄等编著，《导波光学》，清华大学出版社
三、考试要点
1．光波导基础理论与分析方法：光波导技术研究的数学物理模型、基本研究方法。
2．平板光波导：几何光学分析、波动光学分析、光波导设计与性能分析。
3．矩形光波导：几何光学分析、波动光学分析、光波导设计与性能分析。
4．圆柱光波导：几何光学分析、波动光学分析、光波导设计与性能分析。
5．光波导器件：光放大器、光纤光栅、光隔离器与环行器、光开关与光交叉连接器、光耦合器、波分复用器、光调制器等无源与有源器件的理论分析、设计方法与应用性能。
华科大光波导往年考题
（一）1、比较光纤波导和平板波导，简述2种波导方程，求导模本征解和本征值方程。
2、阶跃、平方率、平板三种波导的基模场分布曲线并比较.阶跃：besell曲线，平方率：guass曲线平板：正余弦曲线3、LP68模图，特点（线偏振模）R取值径向：J5=0和J6=0的第8个零根之间。
角向：cos6p=0，p的取值有14份。
4、平板波导的近场、远场分布图、分析光的偏振态5、一个高反镜，一个波分复用器，两段掺Er光纤，1个FBG宽带反射镜，2个环形镜，1个隔离器，一个光纤耦合器和一个高功率半导体耦合器，设计一个高功率输出多波长光纤激光器6、简述单模光纤中两种色度色散及其补偿机制，并说明如何能将零色散波长从1310nm位移到1550nm？7、8个C波段波长光信号，每波段光信号功率达到100MW，当在单模光纤中传输时会遇到什么问题，如何克服？8、采用掺铒光纤、半导体激光器、光隔离器、光纤耦合器、波分复用器、Bragg光纤光栅，分别设计掺铒光纤放大器与掺铒光纤激光器。
画出原理结构图，给出主要设计参数，阐述工作原理（二）1.分别说明分离变量法中的时空分离和纵横分离的物理依据2.有圆柱波导，平板波导和矩形波导，请分别写出3中波导的波导场方程，边界条件和本征解（场分布）3.说明三类模式与三种光线之间的联系，光波导中的模式结构由什么唯一决定？为什么？4.写出平板波导，阶跃分布光纤以及平方率分布光纤三种波导基膜在芯区中的场分布的完整表达式5.当平面波在均匀咋舌了波导界面发生全反射时，其相位如何变化？当平面波在渐变折射率波导散焦面上发生全反射时，其相位如何变化？6.如果已知归一化频率V，写出阶跃分布光纤，平方率分布光纤及g型分布光纤总导模数表达式7.简述平板波导与光纤波导场分布的异同点。
8.只考虑材料色散时，1310nm和1550nm波长光信号在G.652光纤中那种波长光信号传输快？只考虑波导色散时1310nm和1550nm波长光信号在G.652光纤中那种波长光信号传输快？据此说明色散位移光纤的设计原理9.设计一个光波导激光器，要求输出线偏振光，请画出波导结构，说明如何设计其光波导尺寸？10.设计一个自聚焦透镜，用于半导体激光器与单模光纤之间的耦合，画出光路图，说明其性能参数11.设计半导体光放大器，掺Er光纤放大器和拉曼光纤放大器，分别画出原理结构图，说明工作原理，分析比较性能特点和应用领域。
光波导理论期末试题及答案
光波导理论期末试题及答案一、选择题（每题2分，共40分）1. 光波导是一种利用____来传导光信号的器件。
A. 电荷B. 电流C. 电磁波D. 电压答案：C2. 光波导的主要组成部分是____。
A. 光源B. 光纤C. 光波导芯D. 光电探测器答案：C3. 光波导的工作原理是基于____。
A. 光的反射B. 光的散射C. 光的干涉D. 光的衍射答案：A4. 光波导的传导模式主要有____。
A. 单模和多模B. 垂直模和水平模C. 狭缝模和波导模D. 有源模和无源模答案：A5. 光波导的典型应用领域包括____。
A. 光通信B. 光计算C. 光传感D. 以上皆是答案：D......二、填空题（每题3分，共30分）1. 光波导是一种能够____光信号的器件。
答案：传导或导引2. 光波导的核心部件是____。
答案：光波导芯（或波导芯）3. 光波导的主要传导模式分为____和____。
答案：单模和多模4. 光波导的传导损耗一般是指光在光波导中____的损耗。
答案：传输或传导5. 光波导在光通信领域起到了____作用。
答案：重要或关键......三、问答题（每题10分，共30分）1. 请简要介绍光波导的基本工作原理。
答案：光波导的基本工作原理是利用光的反射和全反射原理，将光信号在光波导芯中传导。
光波导芯通常由具有较高折射率的材料构成，周围则是具有较低折射率的包层材料。
当光信号从折射率较高的光波导芯射入光波导时，由于光的折射率变化，光会在界面上发生反射。
当入射角达到临界角时，光将完全被反射回光波导中，不发生漏射。
这样，光信号就可以通过光波导进行传导。
2. 请简述光波导的优缺点。
答案：光波导的优点包括：传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强、信息容量大、光信号无电磁干扰等。
光波导可以实现高速率的光通信和光计算，对于现代通信技术和数据处理有重要的应用价值。
光波导的缺点包括：制造成本较高、结构较为复杂、对精度要求较高、易受损等。
光波导练习题
光波导练习题1. 光波导的光场纵向分量与横向分量具有如下关系，试用纵向场分量表示横向场分量，并证明光波导中不存在TEM 模。
（P7和P13）⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫-=⨯+⨯∇=⨯+⨯∇-=⨯∇=⨯∇t t t t 0t t t t 0t t j ˆj ˆ j j E H z H H E z E E H H E ωε∂∂ωμ∂∂ωεωμz z z z z z 2. 从Maxwell 方程得出Helmholtz 方程。
P63. 在什么情况下，不宜使用高斯近似法？这时可选用的方法有哪些？P1074. 用高斯近似法，从公式()0d d 1d d 2222222=⎭⎬⎫⎩⎨⎧--++y y ye r m r n k r e r r e β 出发，导出平方律圆非均匀光波导基模模式场的模斑尺寸。
其折射率的分布为()()[]⎩⎨⎧≥≤∆+=a r n a r r f n r n a a 22221 其中 ()22202a a n n n -=∆，()21⎪⎭⎫ ⎝⎛-=a r r f p109 5. 试说明正规光波导模式的含义及其特点。
P8,9什么是模式？模式共分几种？P12为什么正规光波导中才存在模式的概念？6. 正规光波导中模式的传输常数实质指什么？P107. 试说明正规光波导辐射模的含义及其特点。
P1238. 简述矢量法求解模式场的思路。
P359. 什么是简并度？P3（自己找的百度）10. 什么是模式截止？模式截止的条件是什么？什么是单模传输？P26圆光纤中TE 01和TM 01模式的截止频率是多少？P4011. 请简述两层圆均匀阶跃光波导中单模传输条件是什么？P43单模传输时光波导中有几个模式？12. 若一个二层圆均匀光波导，它的芯半径为m 5μ=a ，46.12=n ，如果单模传输的截止波长为m 29.1μλ=，求它的最大的相对折射率差。
P4313. 二层阶跃光纤的芯区折射率n 1=1.45，芯层包层相对折射差Δ=0.004，当波长为0.85μm 的光在光纤中传输时，要保证单模工作，芯区半径应小于多少？ P4314. 何为非正规光波导？P119非正规光波导常用的分析方法是什么？P122试写出正规光波导中场量的表达式并说明其物理意义。
华中科技大学光电子工程系二-00-二级《光纤光学》期末考试试卷(半开卷)
华中科技大学光电子工程系二 00 二级《光纤光学》期末考试试卷（半开卷）专业： 班级 ：姓 名： 学 号 ：一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个正确答案，请将其代号写在题干 前面的括号内。
每小题2 分， 共 30 分）( ) 1 数值孔径NA 是光纤的一个重要参数， 下列哪些命题是错误的？A 、 NA 越大， 光 纤的收光能力越大；B 、 NA 越 大，光纤的收光角越大；C 、 NA 越 大，光源与光纤的耦合效率越高；D 、 NA 越 大， 多模光纤的模式色散越小。
( ) 2 通常将光纤通信划分为三个传输窗口， 其主要原因是：A 、 光纤的弯曲损耗；B 、 O H 一 吸收损耗；C 、 过渡金属离子吸收；D 、 瑞利散射损耗。
( ) 3 有关光纤中传输的模式， 下列哪一个命题是错误的？A 、 单模光纤对千所有波长的光信号都是单模传输的；B 、 T 压 、 TM 1 和 H 际 模具有相同的截止频率；C 、 一个模式都有自己对应的截止频率；D 、 HE 1 1 模是唯一不能截止的模式。
( ) 4 单模光纤在用作高速率单模传输时，不存在以下哪种色散？A 、模间色散；B 、材 料色散；C 、 波导色散；D 、 偏振 棱色散。
( ) 5 有关光时域反射仪 C OTDR ) 的错误叙述是：A 、实现背向散射功率的测量；B 、进行光纤间连接点损耗的测量 ；C 、 完成传输光纤长度的测量；D 、 光源脉宽越大， 空间分辨率越高。
( ) 6 有关光纤中的色散论述错误的是：A 、 色 散的存在使光纤通信系统的传输速率降低、传输容篇变小；B 、 正色散的光纤使光脉冲展宽， 而负色散的光纤使光脉冲压缩， 所以， 负色散的光纤也成为色散补偿光纤 ；C 、 色散位移的目的是使零色散波长与最低损耗波长一致；D 、 通过适当调整光纤波导的结构参届可使波导色散和 材料色散互相题号 三 Cl ) I 三 c2) I 三 c 3 ) I 三 ( 4 ) 总分 得分 阅 卷 人四抵消。
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1、比较光纤波导和平板波导，简述2种波导方程，求导模本征解和本征值方程。
2、阶跃、平方率、平板三种波导的基模场分布曲线并比较.
阶跃：besell曲线，
平方率：guass曲线
平板：正余弦曲线
3、LP68模图，特点（线偏振模）
R取值径向：J5=0和J6=0的第8个零根之间。
角向：cos6p=0，p的取值有14份。
4、平板波导的近场、远场分布图、分析光的偏振态
5、一个高反镜，一个波分复用器，两段掺Er光纤，1个FBG宽带反射镜，2个环形镜，1
个隔离器，一个光纤耦合器和一个高功率半导体耦合器，设计一个高功率输出多波长光纤激光器
6、简述单模光纤中两种色度色散及其补偿机制，并说明如何能将零色散波长从
1310nm位移到1550nm？
7、8个C波段波长光信号，每波段光信号功率达到100MW，当在单模光纤中传输时会遇到
什么问题，如何克服？
8、采用掺铒光纤、半导体激光器、光隔离器、光纤耦合器、波分复用器、Bragg光纤光栅，
分别设计掺铒光纤放大器与掺铒光纤激光器。
画出原理结构图，给出主要设计参数，阐述工作原理
1.分别说明分离变量法中的时空分离和纵横分离的物理依据
2.有圆柱波导，平板波导和矩形波导，请分别写出3中波导的波导场方程，边界条件和本
征解（场分布）
3.说明三类模式与三种光线之间的联系，光波导中的模式结构由什么唯一决定？为什么？
4.写出平板波导，阶跃分布光纤以及平方率分布光纤三种波导基膜在芯区中的场分布的完
整表达式
5.当平面波在均匀咋舌了波导界面发生全反射时，其相位如何变化？当平面波在渐变折射
率波导散焦面上发生全反射时，其相位如何变化？
6.如果已知归一化频率V，写出阶跃分布光纤，平方率分布光纤及g型分布光纤总导模数
表达式
7.简述平板波导与光纤波导场分布的异同点。
8.只考虑材料色散时，1310nm和1550nm波长光信号在G.652光纤中那种波长光信号传
输快？只考虑波导色散时1310nm和1550nm波长光信号在G.652光纤中那种波长光信号传输快？据此说明色散位移光纤的设计原理
9.设计一个光波导激光器，要求输出线偏振光，请画出波导结构，说明如何设计其光波导
尺寸？
10.设计一个自聚焦透镜，用于半导体激光器与单模光纤之间的耦合，画出光路图，说明其
性能参数
11.设计半导体光放大器，掺Er光纤放大器和拉曼光纤放大器，分别画出原理结构图，说
明工作原理，分析比较性能特点和应用领域。