光电子学 chapter 3精品PPT课件
光电子技术入门
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光电子技术入门
n
第七章 光电变换和光电器件
n 7.1 光电转换的几个基本效应
n 7.1.1光电和光热转化的物理基础
n 7.1.2 外光电效应—光电发射效应
n 7.1.3 内光电效应
n 7.2太阳能电池(光伏电池)
n 7.2.1太阳能电池的原理与结构
n 7.2.2太阳能电池的特性和应用
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光电子技术入门
n 什么是光电子技术?光电子技术是研究从红外 波、可见光、紫外光、x射线直至Y射通过一定媒介实现信息与能盘转换、 传递、处理及应用的科学。
n 人们认为,光电子技术是光学和电子学发展的 高级阶段,也是高技术领域内的先导和核心
n 8.1光纤的基本知识 n 8.1.1光的传输暨光通信的发展 n 8.1.2 光纤的结构与分类 8.1.3 光纤的结构参数
n 8.2光纤的传播特性 n 8.2.1光线在光纤中的传播 n 8.2.2 光在光纤中的传播模式 n 8.2.3光纤内光的传播速度
n 8.3 光纤使用的影响因素—损耗和色散
n 8.3.1光纤的损耗特性
电传感器,用到的是光电子转换技术; n 电话机和电讯网络中进行长距离的对话和信息交流的载体—
光纤也是光电子产品,用到的是光纤、激光等一系列复杂的 光电子技术; n CD和光盘的高密度信息记录涉及到的是激光存储、传输等光 电子技术; n 利用光的双向传输性,光电子技术能将图像、影像信息相互 进行通信的可视化电视多媒体等应用领域,构筑了使用光纤 通信以及卫星通信的信息高速公路,通过局域网和互联网编 织成了全球通信网。 n 在能源危机日益威胁到我们人类生存和发展的今天,太阳能 光电池提供了化解这一危机的新的出路,太阳能电池作为光 电子技术及其产品,正日益显现出其巨大的生命力。
光电子学(南邮)复习要点
Chapter1 Optical Properties of Semiconductors 半导体光学特性 一.复折射率的实,虚部的意义: Refractive index n r21/2'''0/()r r r c n c v i n in σμεω==+=+ '''r r The real part of index n speed of lightThe imaginary part of index n attenuation of light↔↔二.折射率与增益吸收系数的关系: Absorption coefficient αThe absorption coefficient αis described by the absorption of the intensity.00(),(),1z z I z I e dI I e dz dI I dzαααα--==-⇒=-传播单位距离相对光强的吸收量。
量纲:/cm.三.电子与光子相互作用遵守能量与动量守恒:表达式: 课件1-1P16,17图:失去一个光子(光子被电子吸收),得到动量改变,光子数减一,能量从光场转变到电场,满足能量,动量守恒。
A schematic of an absorption process where a photon is absorbed (destroyed) and the energy and momentum of the electron is altered; the emission of a photon where a photon is created.P18, Band to band absorption and emission in semiconductors. An electron in the valence band absorbs a photon and moves into the conduction band; In the reverse process an electron in the conduction band emits a photon and moves "vertically" down into the valence band. Direct Interband TransitionsReduced e —h mass ( 折合质量 ) The interaction can cause absorption or 222222*11()()211()22C V e hg e h rk E E m m k E m m k m ωω****=-++-=+= *r memission of photons.The absorption process is proportional to the photon density ph n比较本征吸收与非本征吸收的条件,类型:Conditions: 本征吸收:光子能量大于材料带隙;非本征吸收:光子能量小于材料带隙。
第1章 激光的基本原理 PPT课件
§5 光的自激振荡
损耗系数 振荡条件
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§5 光的自激振荡
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§5 光的自激振荡
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光电子技术 精品课程
电子科学与技术 精密仪器与光电子工程学院
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第1章 激光的基本原理 PPT课件
电子科学与技术 精密仪器与光电子工程学院
§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§2 相干性的光子描述
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§3 光的受激辐射的基本概念
黑体辐射的普朗克公式 光与物质相互作用的三
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§3 光的受激辐射的基本概念
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§3 光的受激辐射的基本概念
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§4 光的受激辐射放大
激光器的基本思想 集居数反转
增益系数
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§4 光的受激辐射放大
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§4 光的受激辐射放大
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高中物理,选修3---4,第十三章光,全章课件汇总
§13.1
§13.2 §13.3 §13.4 §13.5 §13.6 §13.7 §13.8
光的反射和折射
全反射 光的干涉 实验:用双缝干涉测量光的波长 光的衍射 光的偏振 光的颜色 色散 激光
选修3—4 第十三章 光
§13.1
光的反射和折射
光的反射现象
光被两种介质的分界面反射回原来的介质 中
A
法线
B
入射光线
入射角 反射角
反射光线
平面镜
O
(1)反射光线、入射光线和法线同平面 (2)反射光线和入射光线分居法线两侧 (3)反射角和入射角相等
光 路 可 逆
2、光的折射现象
① 折射光线、入射 光线、法线在同一 平面内. ② 折射光线和入射 光线分居法线两侧
A θ1 O θ2 N' B
空气
N
玻璃
③当光从空气斜射入水或 玻璃中时, 折射角小于入射角 ④当光从水或玻璃斜射入 空气中时, 折射角大于入射角
空气
⑤
当入射角增大 时,折射角也随 着增大
水
光由空气射入玻璃时入射 角θ1和出射角θ2的数值表:
1
入射角
折射角
θ
1
/ θ
2
s适当大一些, 以减小确定光路 方向时出现的误差,提高测量的准确度。 3.入射角应适当大一些。因为入射角过小,折射 角更小,测量误差大;入射角过大,则折射光的能 量将减少,像不清楚,给观察大头针的像造成困难。
4.大头针应垂直地插在白纸上 5.改变入射角的大小,求出几组数据的平均值
1.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放 好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2,然 后在棱镜的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2挡住, 接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住 P1和P2的像。P4挡住P3和P1、P2的像,在纸上标出的大 头针位置和三棱镜轮廓如图(甲)所示。 (1)在图上画出所需的光路。(2)为了测出棱镜玻璃 的折射率,需要测量的量是_________,在图上标出它们。 (3)计算折射率的公式是n=__________。
人教版高中物理课件:选修3-4光的干涉
双缝
屏
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7
双缝干涉图样
单
色
激 光
S1
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
图样有何特征? 明暗相间 等间距 中央亮条纹
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8
探究2: 出现明暗相间条纹的条件
S1 S2
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亮条纹 亮条纹
9
整理课件
10
出现亮条纹的条件
亮条纹
s 2n•
2
( n=0,1,2,3…)
二、光的干涉
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1
光的直线传播
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2
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3
海市蜃楼
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4
假设光真的是一种波 我们必然能看到波特有的现象
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5
二、光的干涉
1801年,英国物理学 家托马斯·杨在实验 室里成功的观察到 了光的干涉现象.
托马斯·杨
1773~1829
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6
探究1:光是一种波
单 色
S1
光
S2
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11
探究2: 出现明暗相间条纹的条件
S1 S2
整理课件
暗条纹
12
整理课件
13
出现亮条纹和暗条纹的条件
亮条纹 s 2n•
2
( n=0,1,2,3…)
暗条纹 s2n1• ( n=0,1,2,3…)
2
探究3:用双缝观察白光干涉图样
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14
谢谢专家指导!
再见
2006年11月
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15
人教版高中物理选修3-4第十三章光 全单元课程同步课件精品
空气
折射率
1.55 1.36 1.33
1.00028
真空本身的折射率 = 1
12
研究表明:
光在不同介质中的速度不同,这 正是发生折射的原因。
某介质的折射率,等于光在真空 中的速度C与光在介质中的速度之比:
c n= v
(n>1)
13
例题:
如图一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶 内没有油时,从某点A恰能看到桶底边缘的
取P点上方的点P1,从S1S2发出的光到P1点的光程差就不 同,若这个光程差正好等于波长的整数倍,比如δ= S1- S2=λ,出现第一条亮纹。
30
双缝
S1 S2 2λ
屏幕
P2 第二亮纹 屏上P1点的上方还可以找
到δ= S1-S2=2λ的P2点出现第 二条亮纹。
31
双缝
S1 S2 3λ
屏幕
P3 第三亮纹
屏上看到明暗相间的条纹
结论:光的确是一种波 屏
27
二、决定条纹间距的条件
P2
P1
P
S1
S2 △r
P
P1 P2
能产生干涉的两个光源
S1、S2 P1S2-P1S1= △r
相干波源 光程差
距离屏幕的中心越远路程差越大
28
双缝 屏幕
S1
P
S1
S2
δ=0
P 中央亮纹
S2
由于从S1S2发出的光是振动情况完
全相同,又经过相同的路程到达P点,
其中一条光传来的是波峰,另一条
传来的也一定是波峰,其中一
条光传来的是波谷,另一条传来的也一定是波谷,在P点激起的
振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A=A1+A2为 最大,P点总是振动加强的地方,故应出现亮纹,这一条亮纹叫中
光电子学第4章(lpl-)_图文-111页PPT文档资料
E 1 : basic state
energy grade at the top of valence band
E 2 : stimulated state
energy grade at the bottom of conduction band
Before
2n r L
The optical confinement factor (光波限制因子)
Active Region Confined optical wave
Dielectric Constant
pRegion
nRegion
Distance perpendicular to the cavity (z)
Rate for spontaneous emission
Rate for stimulated emission
Photon occupation number
When semiconductor stimulated by photons with I (h )
the stimulated radiation and the absorption both may occur.
random process emitting incoherent photons
(same in energy; different in phase and direction)
Stimulated emission:
emitting coherent photons
(same phase as the photons causing the emission)
5. Advanced structures: tailoring electronic structure
光电子学 (第四章3)
4-1光在介质分界面上 反射与折射
一、麦克斯韦方程组 二、波动方程
4-2介质平板上光波导 4-3平板波导电
射线分析方法
磁理论
三、非对称平板波导的 TE 导波模 四、对称平板波导的导波模
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
磁理论
三、非对称平板波导的 TE 导波模 四、对称平板波导的导波模
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
单色平面波复振幅复数表达式
E
E0
exp
i
k
r
E E0 exp i kx x ky y kz z
后:矩形波导的基本概念。
第九讲要点
1
2
3
麦克斯韦 方程组
平板波导 特征方程 或色散方
程
矩形波导 概念
4-1光在介质分界面上 反射与折射
一、麦克斯韦方程组 二、波动方程
4-2介质平板上光波导 4-3平板波导电
射线分析方法
磁理论
三、非对称平板波导的 TE 导波模 四、对称平板波导的导波模
4-4矩形介质波导 基本概念
沿z向传播常数;
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 4-4矩形介质波导
磁理论
基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
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高中物理选修3-4优质课件7:13.3光的干涉
当实验装置一定,红光的条纹间距最大,紫 光的条纹间距最小。这表明不同色光的波长不同, 红光最长,紫光最短。
应用:可以利用双缝干涉测量光的波长
x l
d
d x
l
思考:当用白光做双缝干涉实验,屏 上会出现什么样的条纹?
白光 各种光的不同颜色,实际反映了它们不同的波 长(或频率).用白光做双缝干涉实验,由于白光内 各种单色光的干涉条纹间距不同,在屏上会出现彩色 条纹.
第十三章 光
3.光的干涉
光的干涉
光源
光到底是什么?
17世纪,荷兰物理学家惠更斯
(1629-1695)根据光的反射和 折射、光的独立传播现象跟 水波、声波相似,提出波动说:
认为光是在空间传播的某种波。
光真的是波吗?
如果光真的是波,那应该具有 波的特性,即能够发生干涉和 衍射衍射现象,这似乎不可思 议
惠更斯 水波干涉
双缝干涉
1801年,英国物理学家托马斯·杨(1773-1829)在实 验室里成功的观察到了光的干涉.
实验装置及现象
光源
单缝
双缝
屏
干涉条纹
实验现象: (A)明暗相间. (B)亮纹间等距,暗纹间等距. (C)两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条 纹——中央亮纹.
两列波频率、初相相同,在两列波峰峰、谷谷相遇 位置均是加强点;而峰谷相遇位置均是削弱点
实验现象解释
P2 P1
S1 P
S2 δ
P
P1 P2
S1、S2
相干波源
P1S2-P1S1= δ
光程差
P2S2-P2S1> P1S2-P1S1 距离屏幕的中心越远路程差越大
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3.1 wave equation in cylindrical
coordinates(柱坐标)
In Chapter 2 we have shown that optical waveguides with a quadratic index profile (See Equation 2.9-1a) can support guided nondiffracting modes. The effect of diffraction spreading is counterbalanced by the lensing effort of the index pro the guide. Commercial(商用的) silica-based optical fiber use a step index pro a “high” index core and a “low” index cladding(覆层). These fibers form the backbone(脊椎, 骨干)of most modern communication systems, and the study of their modes of propagation is the subject at hand.
2b 2a
n(r) n1 n2
Figure 3-1 Structure and index pro a stepindex circular waveguide
Since the unit vector ar and aφ are not constant vectors, the wave equation involving the transverse(横向的)
Chapter 3 Propagation of optical beams in fibers
Introduction
Since the realization of low-loss fibers in 1970s, fibers become the most important medium for optics communication.
The technology of optical communication in fibers can be stated as that of feeding(饲养, 吃, 输送) optical pulses at a maximal rate into one end of a fiber and retrieving(恢复) them at the other end. The main goal of a communication system is to receive the pulses at the output end with minimal loss of energy, minimal spread, and minimal contamination(玷污, 污染) by noise. For example, the silica([化]硅石)glass fiber ,which has the character of low-loss propagation of confined optical modes, has become the most important transmission medium for long distance.
structure are usually approached by solving for Ez and Hz first and then expressing Er , E , Ez , Hr , H and H z in terms of Ez and Hz
Since we are concerned with the propagation along the waveguide, we assume:
,) H(r, )
exp[i(t
z)]
3.1-2
every component of the field vector assume the same zand t-dependence of exp[i(t z)] .
In this chapter, we will study :
1. the subject of optical guided modes in fibers 2. The problem of pulse spreading due to group velocity
dispersion and various strategies of combating it
components are very complicated. The wave equation for
the z component of the field vectors, however, remains
simple
2 k2
EZ HZ
0
3.1-1
The problems of wave propagation in a cylindrical
Since the refractive(折射的) index profiles n(r) of most fibers are cylindrically symmetric (柱对称性的), it is convenient to use the cylindrical coordinate system. The field components are Er , E , Ez , Hr , H and H z , the wave equation 2.4-3 assumes its simple form only for the Cartesian(笛卡儿) components of the field vectors(矢量)。