光电子学知识点

一、绪论

1、激光发明年份；

2、什么叫光电子学、光电子技术？

3、列举几种光电子技术或光电子器件，至少6种；

4、典型的光电子（通信）系统由哪几部分构成。

二、光与物质相互作用基础

1、光的本性，传播时表现为波动性，与介质相互作用时表现为粒子性；

2、对于线性、均匀、各向同性介质，极化率χ为标量；而在各向异性介质中，电极化强度矢量P 和外电场E 不再平行，此时极化率χ变为二阶张量：0i ij j P E εχ=

3、P 、D 、E 之间的关系

4、辐射度量和光度量的区别

5、辐射通量、光通量之间的换算关系

6、亮度和照度的区别

7、能带理论基本概念（价带、导带、禁带、禁带宽度）

三、光波导（30分）

1、平面介质波导的结构（各层名称），各层介质的折射率关系；对称波导、非对称波导；

2、各层中的场分布：波导层中横向（光受限的方向）为驻波场，纵向为行波场；衬底和覆盖层中横向为振幅成指数规律衰减的消逝场，纵向为行波场；消逝系数、穿透深度

3、全反射时界面的相移公式；（不要求记忆，但要会用）

4、横向传播常数、纵向传播常数；有效折射率（模折射率）

5、模式本征方程，m 为模序数；本征方程的图解（画图说明对称波导基模不会截止）

6、模式截止条件：02k n β=，c θθ=；截止波长；模式数量；单模传输条件；

（注意对称波导和非对称波导的区别）

7、TE 模、TM 模的含义；

8、光纤的结构参数：直径2a 、数值孔径、相对折射率、弱导条件、归一化频率、单模条件；

9、偏射光线的纵向传播常量01cos k n βϕ=，其中ϕ为轴线角，即光线和光纤轴的夹角；偏射光线可分为三类：非导引光线、导引光线（即导模）和泄露光线，对应θ和ϕ的范围要知道。

10、光纤的损耗公式 dB/km

1、光调制概念；改变哪些参数可以使光携带信息？类型：内调制、外调制；

2、波矢面、折射率椭球、折射率面；

3、正、负单轴晶体的定义；

4、利用折射率椭球确定o光和e光的偏振方向、以及对应的折射率；

5、给出电光系数矩阵，会写出加电场之后的新的折射率椭球方程（原主轴坐标系中）；会判断新椭球和旧椭球相比，主轴是否发生了倾斜；

6、KDP晶体z向（光轴）加电场后的新主轴折射率大小，以及感应主轴的方位；

7、横向电光效应、纵向电光效应；对KDP晶体来说，两种效应各有什么优缺点；（纵向电光效应结构简单、工作稳定，不受自然双折射影响，但半波电压较高，且需要制作透明电极；横向电光调制通过选择晶体长度和厚度可以大大降低半波电压，缺点是存在自然双折射的相位延迟，受温度影响较大，需要采取组合调制方式来消除，导致结构复杂化）

8、电光相位延迟公式，半波电压的公式，电光系数的测量方案设计

9、KDP纵向调制器的调制特性曲线，知道透过率随偏压变化的函数表达式；

、加1/4波知道应该工作在什么区域；如何实现？两种方法。（加直流偏压V

π/2

片；作用是让入射光沿x’和y’方向的偏振分量产生π/2的相位差）

10、横向调制时，晶体的三个棱分别为x'、y'和z；

11、电光开关，会设计加压式、退压式的电压开关。画出方案图，并解释工作原理

12、弹光效应/声光效应的概念

13、两种声光衍射类型、判据（声光相互作用特征长度，注意公式中波长为介质中的波长）、工作条件的区别（声光作用长度、声波频率高低、入射角度）

14、布拉格衍射条件、布拉格方程、布拉格角（区分布拉格角、光束偏转角）

15、声光调制时，改变超声波强度，衍射光强也随着改变；

16、声光偏转，改变声波的频率，可以控制光的衍射方向

17、自然旋光效应概念（1、偏振光入射；2、沿光轴入射不受双折射影响）、法拉第旋光效应；二者之间的区别(光来回两次通过晶体，偏振方向改变角度不同)

18、磁光隔离器的原理图、工作原理

1、三种物理原理：光电效应（重点）、光热效应、波相互作用

2、光电效应会受到光波长限制；光热效应不受光波长限制

3、光电效应分为外光电效应、内光电效应；内光电效应分为电导效应、光伏效应（会阐述各种效应的概念）

4、哪种效应做成的探测器响应速度快？为什么？（光电效应比光热效应快；光伏效应比光电导快）

5、光电导效应中，光电流的表达式，为提高光电流即需要提高内部增益G，为提高G，需要选用载流子平均寿命长、迁移率大的材料，同时应减小电极间距。

6、光伏效应中，pn结的原来的内建电场方向（n→p）、光生电场方向（p→n）、光生电流方向（n→p）；只有本征吸收所激发的少数载流子能引起光伏效应。

7、光探测器的性能参数：量子效率（概念及公式）、电压/电流响应度（灵敏度）、光谱响应、噪声等效功率（NEP）、探测度、暗电流、频率响应、响应时间

8、典型探测器：（了解）