南京邮电大学研究生光电子学理论与技术试卷

得分得分南京邮电大学 2014/2015学年第二学期

研究生课程《 光电子学理论与技术 》试

题

院(系) 班级 学号 姓名

装订线内不要答题

自觉遵守考试规则，诚信考试，绝不作弊

题号一二三四五六七八九十总分

得分

一、填空题（每空2分，共40分）

1.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。

2.EDFA发展的目标主要有两个宽带化和大功率化。

3．PDFA是掺镨光纤放大器的缩写，它的工作波长范围为1281-1381um。

4. 光在各向同性介质中传播时，复极化率的实部表示色散与频率的关系，虚部表示物质吸收与频率的关系。

5．激光器的基本结构包括激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔。激光产生的充分条件是阈值条件和增益饱和效应，必要条件包括粒子数反转分布和减少振荡模式数。

6．PCM过程包括抽样、量化、编码。

7．声光互作用的两种类型为拉曼-纳斯衍射、布拉格衍射。

8．调制的类型有内调制、外调制。

9．光子与电子相比主要的优点有光子速度快、可传感多重信息。

二、证明与简述题（每题5分）

1、证明如果是频率为的寻常波和频率为2的非常波的相位匹配角，则有

证明:由相位匹配条件得：

，则对求导，可得：

，由此可得：

2、什么叫声光调制?分哪几种类型?其判据是什么?。

答：声波的应变场也能改变某些类型晶体地折射率，由于声波的周期性，会引起折射率的周期性变化，产生类似于光栅的光学结构，从而对入射的光波产生调制，这种调制称为声光调制。按照超声波频率的高低和光波相对声场的入射角度及两者相互作用的长度，将声光衍射分为拉曼一奈斯衍射和布拉格衍射两类。拉曼一奈斯衍射与布拉格衍射的判断依据用声光相互作用特征长度Lo来表示:

。拉曼一奈斯衍射

，布拉格衍射

过渡区

。

得 分

3、举出几个你所知道的光电子技术应用实例。

答：如:光纤通信，光盘存储，光电显示器、光纤传感器、光计算机等等。

4. 对光进行外调制有哪些典型方式。

答：光外调制是在激光谐振腔以外的光路上放置调制器，将待传输的信号加载到调制器上，于是，当激光通过这种调制器时，激光的强度、位相、频率等将发生变化，从而实现调制。激光外调制可分为体调制和光波导调制两类。体调制器的体积交大，所需调制电压和消耗的调制功率都较大;光波导调制器则是制作在薄膜光波导或条形光波导上，因而体积小巧、驱动电压低、功耗小。外调制的基础是外场作用下光与物质的相互作用，其共同物理本质都是外场微扰引起材料的非线性变化，并导致光学各向异性。这种非线性相互作用过程使得通过的光波强度、偏振方向、频率、传播方向、位相等参量发生变化，从而实现了激光的调制。

三、（本题10分）某晶体在550nm

时的

无外场时的主折射率为1.58，求其半波电压。

解：

得分得分四、（本题10分）一KDP电光调制器，已知下列数据：λ=0.5μm,

Δf=0.5MHz,,L=3cm，d=1cm，C=100pF，，， m／V。试求该调制器横向运用时的调制功率。

解：KDP横向应用：沿z轴加电场，

则

是的整偶数倍，对透射率影响忽略不计

又

则该调制器横向运用时的调制功率为：

五、（本题10分）在电光调制器中，为了得到

线性调制，在调制器中插入一个/4波片，波片的轴向如何设置最好？若旋转/4波片，它所提供的直流偏置有何变化？

解：其快慢轴与晶体的主轴x成45角，从而使Ex’和Ey’两个

得 分

分量之间产生2固定相位差。

总相位差为=+m 其中△m = V/V

获得线性调制,调制器的电压偏置T＝50％的工作点上。 透过率T==sin2()=50% sin2(/2+V/V)=0.5V=(/2-)V/ 直流偏置随偏振片的改变而改变。

装 订 线 内 不 要 答 题

自 觉 遵 守 考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不 作 弊

六、（本题10分）用PbMoO4晶体做成一个声光

扫描器，取n=2.48，M2=37.7510-15s3/kg，换能器宽度H=0.5mm。声波沿光轴方向传播，声频fs=150MHz，声速vs=3.99105cm/s，光束宽度d=0.85cm，光波长=0.5m。

⑴ 证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射；

⑵ 为获得100%的衍射效率，声功Ps率应为多大？⑶ 若布喇格带宽f=125MHz，衍射效率降低多少？

解：（1）因为声波沿光轴方向传播，且光束宽度d=0.85cm ，所以L=d=0.85cm ；

对于拉曼-纳斯衍射满足，为声光器件特征长度。又，所以：

由题目可知不满足，因此不是拉曼-纳斯衍射，因此此扫描器只能产生正常布喇格衍射。

（2）当获得100%的衍射效率时，，其中，因为所以=0.1948W （3），