光电子技术第三版答案
光电子技术-课后答案
习题11. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上,距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ,如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
2. 如图所示,设小面源的面积为∆A s ,辐射亮度为L e ,面源法线与l 0的夹角为θs ;被照面的面积为∆A c ,到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角,试计算小面源在∆A c4. 霓虹灯发的光是热辐射吗?不是热辐射。
6. 从黑体辐射曲线图可以看出,不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。
这一关系式称为维恩位移定律,其中常数为2.898⨯10-3m ∙K 。
普朗克热辐射公式求一阶导数,令其等于0,即可求的。
9. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗?按色温区分。
习题21. 何为大气窗口,试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
对某些特定的波长,大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择吸收特性,一般把近红外区分成八个区段,将透过率较高的波段称为大气窗口。
第1题图2. 何为大气湍流效应,大气湍流对光束的传播产生哪些影响?是一种无规则的漩涡流动,流体质点的运动轨迹十分复杂,既有横向运动,又有纵向运动,空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。
这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量,使光束质量受到严重影响,出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移(亦称方向抖动、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象,统称为大气湍流效应。
5. 何为电光晶体的半波电压?半波电压由晶体的那些参数决定?当光波的两个垂直分量E x',E y'的光程差为半个波长(相应的相位差为π时所需要加的电压,称为半波电压。
7. 若取v s=616m/s,n=2.35,f s=10MHz,λ0=0.6328μm,试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度L max=?10. 一束线偏振光经过长L=25cm,直径D=1cm的实心玻璃,玻璃外绕N=250匝导线,通有电流I=5A。
光电子技术第三版安毓英刘继芳等著习题答案完整版
学习资料收集于网络，仅供学习和参考 ,如有侵权，请联系网站删除第一章1. 设在半径为 R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为 l 0 处有一个辐射强度为 I e 的点源 S ，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解：因为 Ie d ed，SdSR c d d21 cosl 0d2sin R cr且l 0第 1.1 题图2 1l 02R c 2所以 eI e d2 I e 1l 0R c 2l 022. 如图所示，设小面源的面积为 A s ，辐射亮度为 L e ，面源法线与 l 0 的夹角为 s ；被照面的面积为 A c ，到面源 A s 的距离为 l 0。
若 c 为辐射在被照面 A c 的入射角，试计算小面源在 A c 上产生的辐射照度。
dI e L e A r cos rsA c解：亮度定义 :L el 0强度定义 : I ed e A scd第 1.2 题图可得辐射通量： d e L e A s cos s d在给定方向上立体角为： A c cos cdl 02则在小面源在 A 上辐射照度为：d eL e A s cos s cos ccdAl 023.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度 L e 均相同，试计算该扩展源在面 积为 A d 的探测器表面上产生的辐照度。
答：由 L ed得 dA d cosdA cosL e d dA cos ，且 d2 r 2d l2rdrl 则辐照度： E eL ed L e2l 2 r 22 04. 霓虹灯发的光是热辐射吗？学习资料收集于网络，仅供学习和参考,如有侵权，请联系网站删除不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
(完整word版)《光电子技术》章节练习题及答案
《光电子技术》章节练习题及答案第一章一、填空题1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
其并非热辐射光源本身的温度。
2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。
受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。
4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。
5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。
6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。
7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。
8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。
9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。
二、解答题1、简述光子的基本特性（10分）[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ων ==h E ；（2）22ch c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零；（3） k P =；（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
光电子技术书后答案
12从光线方程式出发，证明均匀介质中光线的轨迹为直线，非均匀介 质中光线一定向折射率高的地方偏斜。
证明：由折射定律知，折射率越高，折射角越小，光线一定向
折射率高的地方偏斜
n
13今有一的自聚焦光纤，试画出一束平行光和会聚光线入射其 端面时，光纤中和输出端面上的光线图，并说明为什么？
解：平方律折射率分布光纤的可表示为其中为工程上定义 的纤芯和包层间的相对折射率差。可见平方律梯度光纤具有自 聚焦性质，又称自聚焦光纤。一段长的自聚焦光纤与光学透镜 作用类似，可以汇聚光线和成像。参见P73
15今有一球面腔，，，L＝0.8m。试证明该腔为稳定腔；求出它的等 价共焦腔的参数。
解：g=1-=0.47 g=1-=1.8 ，gg=0.846 即：0< gg<1，所以该腔为稳定腔。
由公式（2.8.4） Z==-1.31m Z==-0.15m f==0.25m f=0.5m
16某高斯光束，求与束腰相距0.3m、、远处的光斑的大小及波前曲率 半径。
。 这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.89810-3mK。
思路分析：由公式可知，若要求得，可对进行求偏导。证明过程如
下： 证明：
令=0，解得： 。得证
7.黑体辐射曲线下的面积等于在相应温度下黑体的辐射出射度。试由普 朗克热辐射公式导出与温度的四次方成正比，即 这一关系式被称为斯忒藩—玻尔兹曼定律，其中常数为W()。 解：黑体处于温度T时，在波长处的单色辐射出射度有普朗克公式给 出：
Le As Ac l0
s c
第2题图
思路分析：若求辐射照度，则应考虑公式。又题目可知缺少Ie， 则该考虑如何求Ie。通过课本上的知识可以想到公式，通过积分则可 出Ie。解题过程如下：
光电子技术课后答案
第二章:⒉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。
⑴求该介质膜应有的介电常量及厚度。
⑵如紫外线(0.42)m λμ=垂直照射至涂有该介质膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？⑴1.5n = 正入射时，当n =时，膜系起到全增透作用5 1.225n ==，正入射下相应的薄膜厚度最薄为 00.750.15344 1.225h m nλμ===⨯⑵正入射时，反射率为222200002222000022()cos ()sin 22()cos ()sin G G G G n n nhnhn n n n n n nh nhn n n n ππλλρππλλ-+-=+++正220022220002()cos 3.57%22()cos ()sin G G G nhn n n n nhnhn n n n πλππλλ-==+++⒌一束波长为0.5 m μ的光波以045角从空气入射到电极化率为20.6j ＋的介质表面上，求⑴此光波在介质中的方向（折射角）。
⑵光波在介质中的衰减系数。
⑴2123n =+=n = 由112sin sin n n θθ=得2sin 6θ=2arcsin 6θ= ⑵衰减系数72(0.6)0.6 1.310nr k πλ=-⨯-=⨯=⨯⒍输出波长λ＝632.8nm 的He-Ne 激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS 和2ThF 形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。
问至少涂覆多少个双层才能使镜面反射系数大于99.5％？设玻璃的折射率G n ＝1.5 由题意： 02220220()0.995()P H H LG P H H L Gn n n n n n n n n n λρ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=≥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦正，，即22222.5 1.51()1.5 1.50.99752.5 1.51()1.5 1.5P P -≤-+ 即 250.0025() 1.5 1.99753P ⨯⨯≥25()532.73P≥ 212.3P = 7P ≈ 故至少涂覆7个双层。
光电子技术课后习题答案
第一章1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解：因为ΩΦd d ee I =， 且 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-===Ω⎰22000212cos 12sin c R R l l d d rdSd c πθπϕθθ 所以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π2. 如图所示，设小面源的面积为∆A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为∆A c ，到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角，试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。
解：亮度定义:r r ee A dI L θ∆cos =强度定义:ΩΦ=d d I ee可得辐射通量：Ω∆=Φd A L d s s e e θcos在给定方向上立体角为：20cos l A d c c θ∆=Ω则在小面源在∆A c 上辐射照度为：20cos cos l A L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ=3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。
答：由θcos dA d d L e ΩΦ=得θcos dA d L d e Ω=Φ，且()22cos rl A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d rlrdrl L E πθπ=+=⎰⎰∞20022224. 霓虹灯发的光是热辐射吗？l 0SR c第1.1题图L e ∆A s ∆A cl 0 θsθc第1.2题图不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
光电子技术习题答案
设半径为R c 的圆盘中心发现上，距圆盘中心为l 0处有一辐射强度为I e 的点源S ，如下图所示。
试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。
思路分析：要求e φ由公式e e d E dA φ=，ee d I d φ=Ω都和e φ有关，根据条件，都可求出。
解题过程如下： 法一ee d E dAφ=故：20cR e e E dA πφ=⎰又：20ee I E l =代入上式可得：220ee c I R l φπ=法二：ee d I d φ=Ω220c R l e e Id πφ=Ω⎰220e c e I R l πφ=如下图所示，设小面源的面积为s A ∆，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为s θ；被照面的面积为c A ∆，到面源s A ∆的距离为l 0。
若c θ为辐射在被照面c A ∆的入射角，试计算小面源在c A ∆上产生的辐射照度。
思路分析：若求辐射照度e E ，则应考虑公式20ee I E l =。
又题目可知缺少I e ，则该考虑如何求I e 。
通过课本上的知识可以想到公式cos ee dI L dS θ=，通过积分则可出I e 。
解题过程如下：解：20ee I E l =由cos ee dI L dS θ=可得cos sA e e I L dS θ∆=⎰= cos e s L A θ∆，故：2200cos e e se I L A E l l θ∆== 假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐射亮度L e 均相同。
试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐射照度。
思路分析：题目中明确给出扩展源是按朗伯余弦定律发射辐射的，且要求辐射照度E e ，由公式ee d E dAφ=可知，要解此题需求出e d φ，而朗伯体的辐射通量为cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=⎰，此题可解。
解题过程如下：解：ee d E dAφ=cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=⎰e e e L dSE L dAππ== 霓虹灯发的光是热辐射吗？答：霓虹灯发光是以原子辐射产生的光辐射，属于气体放电，放电原理后面章节会涉及到。
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安毓英光电子技术教材课后习题答案详解习 题11. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
2. 如图所示，设小面源的面积为∆A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为∆A c ，到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角，试计算小面源在∆A c4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。
这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898⨯10-3m •K 。
普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。
9. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗？按色温区分。
习 题21. 何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。
第1题图2. 何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。
这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。
5. 何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？当光波的两个垂直分量E x'，E y'的光程差为半个波长（相应的相位差为π）时所需要加的电压，称为半波电压。
7. 若取v s=616m/s，n=2.35，f s=10MHz，λ0=0.6328μm，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度L max=?10. 一束线偏振光经过长L=25cm，直径D=1cm的实心玻璃，玻璃外绕N=250匝导线，通有电流I=5A。
光电子技术(安毓英)习题答案
课后题答案1.1设半径为R c 的圆盘中心发现上，距圆盘中心为l 0处有一辐射强度为I e 的点源S ，如下图所示。
试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。
思路分析：要求e φ由公式e e d E dA φ=，ee d I d φ=Ω都和e φ有关，根据条件，都可求出。
解题过程如下： 法一ee d E dAφ=故：20cR e e E dA πφ=⎰又：20ee I E l =代入上式可得：22e e c I R l φπ=法二：ee d I d φ=Ω220c R l e e Id πφ=Ω⎰220e c e I R l πφ=1.2如下图所示，设小面源的面积为s A ∆，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为s θ；被照面的面积为c A ∆，到面源s A ∆的距离为l 0。
若c θ为辐射在被照面c A ∆的入射角，试计算小面源在c A ∆上产生的辐射照度。
思路分析：若求辐射照度e E ，则应考虑公式20ee I E l =。
又题目可知缺少I e ，则该考虑如何求I e 。
通过课本上的知识可以想到公式cos ee dI L dS θ=，通过积分则可出I e 。
解题过程如下：解：20ee I E l =由cos ee dI L dS θ=可得cos sA e e I L dS θ∆=⎰= cos e s L A θ∆，故：2200cos e e se I L A E l l θ∆== 1.3假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐射亮度L e 均相同。
试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐射照度。
思路分析：题目中明确给出扩展源是按朗伯余弦定律发射辐射的，且要求辐射照度E e ，由公式ee d E dAφ=可知，要解此题需求出e d φ，而朗伯体的辐射通量为cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=⎰，此题可解。
解题过程如下：解：ee d E dAφ=cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=⎰e e e L dSE L dAππ== 1.4霓虹灯发的光是热辐射吗？答：霓虹灯发光是以原子辐射产生的光辐射，属于气体放电，放电原理后面章节会涉及到。
光电子技术答案
《光电子技术》标准答案一、名词解释1. 声光效应：由于声波作用而引起光学性质变化的现象。
2. 色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。
3. 外差探测：利用一个频率与被测相干辐射的频率相近的参考激光辐射在探测元件（通常由光电导材料、光生伏打材料或光电发射材料制成）中与被测辐射混频而产生差频。
4. 光（电）导效应：光照变化引起半导体材料电导变化的现象5. NEP ：单位信噪比时的信号光功率二、填空题1. ()lm V K s m 328.010224.06833=⨯⨯⨯==-φλφν2. 3. 受激辐射，自发辐射4. 不响应5. 利用PN 结在高反向电压下产生的雪崩效应来工作6. 瑞利散射，米氏散射7. 18. 磁光效应9. 普通二极管，恒流源（光电流源）三、不定项选择题1. ABCD2. ABC3.ABC4.C5.BC四、简答题1. 光纤（光导纤维）是一种能够传输光频电磁波的介质波导，利用光全反射原理将光波约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线方向传播。
它由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和护套三部分组成。
光纤的色散会使脉冲信号展宽，即限制了光纤的带宽或传输容量。
2. 电光数字式扫描器由电光晶体和双折射晶体组合而成,它能使线偏振光分成互相平行、振动方垂直的两束光，其间隔 b 为分裂度，ε为分裂角（也称离散角）。
若把n 个这样的数字偏转器组合起来，就能做到n 级数字式扫描。
3. 布拉格衍射产生条件、特点及方程方程：s ss B f nv n 22sin λλλθ== 条件：声波频率较高，声光作用长度较大，光束与声波波面间以一定的角度入射，介质具有“体光栅”的性质。
特征：衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或-1级）衍射光。
4. 电光调制即利用电光晶体的特征实现对光信号的调制⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆==ππϕV V I I T i o 2sin 2sin 22 五、证明、计算、推导1. 证明：SNRe hv NEP i s 1∙∙=ηηfhv NEP ∆=2f e P P P n s SNR s n e ∆==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=200αs s P i α=2. 计算数值孔径及最大入射角数值孔径..0.542N A ===由0max ..sin N A n ϕ=得最大入射角 0max 0.542arcsin 24.051.33ϕ== 3. 横向应用半波电压的表达式及特点)1(1222222=++z y x n z n y n x)2(1121212111625242232222212=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛xy n xz n yz n z n y n x n )3(1312j j ij i E n ∑==⎪⎭⎫ ⎝⎛∆γ电场沿Z 轴+坐标轴旋转2263202632211)5(1111e z z y z ox n n E n n E n n =-=+='''γγ)7(633⎪⎭⎫⎝⎛=L d r n V o λπ 横向运用特点：无论采用那种方式，总的相位延迟不仅与所加电压成正比，而且晶体的长宽比(L/d)有关。
光电子技术答案
工作物质能实现能态集居数反转分布的条条件？ 2）工作物质能实现能态集居数反转分布的条条件？上 述条件是必要条件还是充分条件？为什么？ 述条件是必要条件还是充分条件？为什么？ 三能级E 三能级E3 泵浦吸收带 内部条件 寿命较长的 亚稳态 外部条件 四能级E 四能级E4 产生激光的上能级
要求泵浦光足够强（ 要求泵浦光足够强（Vp＞VG）
四能级产生激光的能级是激发态E3和E2能级，在 产生激光的能级是激发态E 能级， 产生激光的能级是激发态 泵浦的作用使大量基态E 离子受激吸收 受激吸收跃迁到 泵浦的作用使大量基态E1的Nd3+离子受激吸收跃迁到 达能带E 离子在E 寿命极短， 达能带E4内，但Nd3+离子在E4上寿命极短，很快通过 非辐射驰豫过程（用曲线箭头S 表示） 非辐射驰豫过程（用曲线箭头S43表示）跃迁到寿命 过程 较长的亚稳态E3上。而能级E2的寿命又很短，进入该 较长的亚稳态E 而能级E 寿命又很短， 亚稳态 能态的粒子又很快非辐射跃迁（ 表示）到基态， 能态的粒子又很快非辐射跃迁（又S21表示）到基态， 非辐射跃迁 所以N 约为0 这样N 在能态E 和能态E 所以N2约为0，这样N3≥N2，在能态E3和能态E2间实现 集居数分布反转。三能级模型与四能级模型相比， 了集居数分布反转。三能级模型与四能级模型相比， 在实现集居数分布反转上，要比四能级困难。 在实现集居数分布反转上，要比四能级困难。 困难
∆nt ≤ n
,
所以三能级系统的阈值能量或阈值功率要比四能级系
光学谐振腔的作用？（两种） ？（两种 7）光学谐振腔的作用？（两种）
选择激光模式，提高激光的相干性。 ①选择激光模式，提高激光的相干性。 ②提供光的正反馈，实现光的受激辐射放大。 提供光的正反馈，实现光的受激辐射放大。
光电子技术(第三版)课后习题答案《电子工业出版社》.pdf
思路分析：由公式 (z) 0
1 ( z )2 可知，若求 需找出 f，解出 f，代入公式 f
R1
z0
f2 z0
0.3 0.42 0.3
0.83 即可求出结果。解题过程如下：
解：
f L 0.4m 2
(0.3) 0
1 ( 0.3) 2 1.2 10 3 f
1 ( 0.3) 2 1.5 mm 0.4
V000 。 由于f和 w0 是一一对应的，因而也可以用作为表征共焦腔高斯
光束的参数，试以 w0 表示f、 wz ， Rz，V000 。
解答：
w0
f
w wz w0
1
z f
2
V000
1 2
Lw02s
L2 , 2
f
L 2
Rz
z
f2 z
f
z f
f z
1.15 今有一球面腔，R1=1.5m，R2=-1m，L=0.8m。试证明该腔为稳定腔。
1.7 黑体辐射曲线下的面积等于在相应温度下黑体的辐射出射度 M。试普朗克热辐射公
式导出 M 与温度的四次方成正比，即
M=常数 T 4
这一关系称为斯忒藩——波尔兹曼定律，其中常数为 5.67 108W / (m2 K 4)
思路分析：对公式 M e (T )
C1 5
1 eC2 T
进行积分即可证明。
1
1.8 宇宙大爆炸遗留在宇宙空间的均匀背景辐射相当于 3K 黑体辐射，此辐射的单体辐
射出射度在什么波长下有极大值？
思路分析：通过 1.6 题不难看出，对于黑体辐射，当辐射出射度取最大值时，波长和温
度 T 有关系，且乘积为常数，此题便可利用这个关系直接求解。解题过程如下：
光电子技术岗位招聘笔试题与参考答案
光电子技术岗位招聘笔试题与参考答案一、选择题（每题5分，共25分）1. 光电子技术是一门研究（）的科学技术。
A. 光的产生、传输、检测及应用B. 电子的产生、传输、检测及应用C. 光的产生、电子的传输、检测及应用D. 电子的产生、光的传输、检测及应用参考答案：A2. 以下哪种不是光电子技术的应用领域？A. 光纤通信B. 激光雷达C. 太阳能电池D. 计算机主板参考答案：D3. 光电效应是指（）的现象。
A. 光照射到金属表面时，金属表面会释放出电子B. 光照射到半导体表面时，半导体表面会释放出电子C. 光照射到绝缘体表面时，绝缘体表面会释放出电子D. 光照射到空气时，空气中会释放出电子参考答案：A4. 以下哪种材料不属于半导体材料？A. 硅B. 锗C. 砷化镓D. 铁参考答案：D5. 光纤通信系统中，信号传输的主要部分是（）。
A. 光源B. 光纤C. 光检测器D. 光调制器参考答案：B二、填空题（每题5分，共25分）6. 光电子技术中的光电效应是指___________的现象。
参考答案：光照射到金属表面时，金属表面会释放出电子7. 光纤通信系统中，光纤的优点包括___________、___________和___________。
参考答案：抗干扰能力强、传输容量大、传输损耗低8. 太阳能电池的主要组成部分包括___________、___________和___________。
参考答案：光吸收层、导电层、半导体层9. 光电子技术在军事领域的应用主要包括___________、___________和___________。
参考答案：激光武器、激光雷达、红外夜视仪三、简答题（每题10分，共30分）10. 请简要说明光纤通信的原理。
参考答案：光纤通信是利用光波在光纤中传输的特性进行通信的一种技术。
光波在光纤中通过全反射的方式传输，从而实现信号的远距离传输。
光纤通信系统主要由光源、光纤、光检测器等部分组成。
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第一章1) 色温是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度 自发跃迁是指处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程受激跃迁是指处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
2) 受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽有 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽，非均匀展宽有 多普勒展宽与残余应力展宽。
3) 常见的固体激光器有 光泵激励，红宝石激光器，钕激光器，钛宝石激光器（写出两种），常见的气体激光器有He-Ne 激光器，Ar 离子激光器，CO2激光器，（写出两种）。
4) 光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量 、 动量 和质量；其静止质量为 零 。
激光与普通光源相比具有如下明显的特点：方向性好、单色性好、相干性好，强度大。
5) 简述光子的基本特性。
光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足： (1)ων ==h E ；（2）22ch c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零； （3） k P =； （4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子6) 简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。
必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数。
充分条件：起振——阈值条件：激光在谐振腔内的增益要大于损耗。
稳定振荡条件——增益饱和效应（形成稳定激光）。
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 )第二章1) 声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为 拉曼——纳斯衍射和布喇格衍射 两种类型。
光电子技术答案解析
光电子技术练习及思考题解答（收集整理版）配套光电子技术（第3版）安毓英刘继芳李庆辉冯喆珺编著电子工业出版社由于水平有限，练习及思考题解答难免有错误之处，敬请指正。
欢迎大家交流学习习 题11. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解：ΩΦd d e e I =， 202πd l R c =Ω202e πd d l R I I c e e ==ΩΦ2. 如图所示，设小面源的面积为∆A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为∆A c ，到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角，试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。
解：用定义rr ee A dI L θ∆cos =和A E e e d d Φ=求解。
3.假设有一个按郎伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度e L 均相同。
试计算该扩展源在面积为d A 的探测器表面上产生的辐照度。
解：辐射亮度定义为面辐射源在某一给定方向上的辐射通量，因为余弦辐射体的辐射亮度为eoe eo dI L L dS== 得到余弦辐射体的面元dS 向半空间的辐射通量为 0e e e d L dS L dS ππΦ==又因为在辐射接收面上的辐射照度e E 定义为照射在面元上的辐射通量e d Φ与该面元的面积dA 之比，即ee d E dAΦ=第1题图第2题图所以该扩展源在面积为d A 的探测器表面上产生的辐照度为e e dL dSE A π=单位是2/W m4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 解： 不是热辐射。
5刚粉刷完的房间从房外远处看，它的窗口总显得特别黑暗，这是为什么？解：因为刚粉刷完的房间需要吸收光线，故从房外远处看它的窗口总显得特别黑暗 6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
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光电子技术第三版答案【篇一：光电子技术(安毓英)习题课后答案】径为rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为ie 的点源s，如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
d?ed?，解：因为rcdsd??2??sin?d?d??2??1?cos??0r且 ??l0??2??1??l02?rc2?????l0?? 所以?e?ied??2?ie1?2?l0?rc2???ie?第1.1题图2. 如图所示，设小面源的面积为?as，辐射亮度为le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?ac，到面源?as的距离为l0。
若?c为辐射在被照面?ac的入射角，试计算小面源在?ac上产生的辐射照度。
die?arcos?r 解：亮度定义:d?e强度定义:ie?d?第1.2题图可得辐射通量：d?e?le?ascos?sd??acos?在给定方向上立体角为：d??c2cl0d?l?acos?cosc则在小面源在?ac上辐射照度为：ee?e?es2sdal0le?3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度le均相同，试计算该扩展源在面积为ad的探测器表面上产生的辐照度。
答：由le?acos?d?得d??led?dacos?，且d??d 22d?dacos?l?r则辐照度：ee?le?0l?2rdrl2?r220?2?d???le4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长?m随温度t的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出 ?mt?常数。
答：这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898?10-3m?k。
普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。
7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度m。
试有普朗克的辐射公式导出m与温度t的四次方成正比，即m?常数?t4这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67?10-8w/m2k4 解答：教材p9，并参见大学物理相关内容。
9. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗？按色温区分。
10 ?vdv为频率在v~v?dv间黑体辐射能量密度，??d?为波长在33??8?hvc?exp?kbt??1?，试求?~??d?间黑体辐射能量密度。
已知v??。
解答：由???c，通过全微分进行计算。
分别是多少？解答：p?nhv，p?nhc?n2g2??en1g1e2?e1kt,e2?e1?hv,???c13 试证明，由于自发辐射，原子在e2能级的平均寿命?s?a21。
解答：参见教材p1214 焦距f是共焦腔光束特性的重要参数，试以f表示0v00w0wzr?z?，，，。
由于f和w0是一一对应的，因而也可以用作为表征共焦腔高斯 wvw??rz000光束的参数，试以表示f、z，，。
解答：w0??f??z?w?w?z??w0???f????1l2?l2v?l?w0s?,f?222002?zf?f2r?z??z??f????zz??f?15 今有一球面腔，r1=1.5m，r2=-1m，l=0.8m。
试证明该腔为稳定腔；并求出它的等价共焦腔的参数。
解答：g1?1?g2?1?12稳定强条件：0?g1g2?1，求出g和g为腔参数。
1216 某高斯光束w0=1.2mm，求与束腰相距0.3m，10m和1000m远处的光斑w的大小及波前曲率半径r。
解答：w0?f?2?z?w?w?z??w0???f?????zf?f2r?z??z??f????zz??f?第二章1. 何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。
答：对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。
光波几乎无法通过。
根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。
2. 何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？答：是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。
这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。
3．对于3m晶体linbo3，试求外场分别加在x,y和z轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x方向上）?0?0??0?ij???0??51?????22??22?22?13??13???33??5100?由此可得铌酸锂晶体在外加电场后的折射?0??0??率椭球方程为：(11122??e??e)x?(??e??e)y?(??33ez)z2?2?51(ezyz?exxz)?2?22exxy? 122y15z22y13z221n0n0ne（1）通常情况下，铌酸锂晶体采用450－z切割，沿x轴或y轴加压，z 轴方向通光，即有ez=ey=0,且ex≠0。
晶体主轴x,y要发生旋转，上式变为：x2y2z2?2?2?2?51exxz?2?22exxy?1 （2） 2nxnynz【篇二：光电子技术安毓英习题答案(完整版)】所示，设小面源的面积为?as，辐射亮度为le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?ac，到面源?as的距离为l0。
若?c 为辐射在被照面?ac的入射角，试计算小面源在?ac上产生的辐射照度。
die?arcos?r 解：亮度定义:d?强度定义:ie?ed?可得辐射通量：d?e?le?ascos?sd?le?第1.2题图在给定方向上立体角为：d???accos?c2l0则在小面源在?ac上辐射照度为：ee?d?ele?ascos?scosc?2dal03.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度le均相同，试计算该扩展源在面积为ad的探测器表面上产生的辐照度。
答：由le?acos?d?得d??led?dacos?，且d??dd?dacos?l2?r2则辐照度：ee?le?0l2?rdrl2?r220?2?d???le7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度m。
试有普朗克的辐射公式导出m与温度t的四次方成正比，即m=常数?t4。
这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.6710-8w/m2k4解答：教材p9，对公式me?(t)?第二章3．对于3m晶体linbo3，试求外场分别加在x,y和z轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x方向上）c11c2?e5进行积分即可证明。
?1t?0?0??0?ij???0??51?????22??22?220?13??13???33??5100?由此可得铌酸锂晶体在外加电场后的折射率椭?0??0??球方程为：(11122??e??e)x?(??e??e)y?(??33ez)z2?2?51(ezyz?exxz)?2?22exxy? 122y15z22y13z221n0n0ne（1）通常情况下，铌酸锂晶体采用450－z切割，沿x轴或y轴加压，z轴方向通光，即有ez=ey=0,且ex≠0。
晶体主轴x,y要发生旋转，上式变为：x2y2z2?2?2?2?51exxz?2?22exxy?1 （2） 2nxnynz因?51ex??1，且光传播方向平行于z轴，故对应项可为零。
将坐标轴绕z?x??cos??sin???x??y???sin?cos???y?，z=z’（3） ??????将上式代入2式，取??45o消除交叉项，得新坐标轴下的椭球方程为：?1?2?1?2z2??n2??22ex??x???n2??22ex??y?n2?1 （4）e?0??0?可求出三个感应主轴x’、y’、z’（仍在z方向上）上的主折射率变成： 13nx?n0?n0?22ex213ny?n0?n0?22ex （5）2nz?ne可见，在x方向电场作用下，铌酸锂晶体变为双轴晶体，其折射率椭球z轴的方向和长度基本保持不变，而x,y截面由半径为n0变为椭圆，椭圆的长短轴方向x’ y’相对原来的x y轴旋转了450，转角的大小与外加电场的大小无关，而椭圆的长度nx，ny的大小与外加电场ex成线性关系。
当光沿晶体光轴z方向传播时，经过长度为l的晶体后，由于晶体的横向电光效应（x-z），两个正交的偏振分量将产生位相差： ???2??(nx?ny)l?2??3n0?22exl（6）若d为晶体在x方向的横向尺寸，vx?exd为加在晶体x方向两端面间的电压。
通过晶体使光波两分量产生相位差?（光程差?/2）所需的电压vx，称为“半波电压”，以v?表示。
由上式可得出铌酸锂晶体在以（x-z）方式运用时的半波电压表示式：v???d（7） 32n0?22l由（7）式可以看出，铌酸锂晶体横向电光效应产生的位相差不仅与外加电压称正比，还与晶体长度比l/d有关系。
因此，实际运用中，为了减小外加电压，通常使l/d有较大值，即晶体通常被加工成细长的扁长方体。
6．在电光晶体的纵向应用中，如果光波偏离z轴一个远小于1的角度2?n0?2n0??1??，传播，证明由于自然双折射引起的相位延迟为???2??2c?ne??l式中l为晶体长度。
2?1?n0?2?cos2?sin2??1??? 解：2?2?2，得ne????n0?1??2??2nne?none??e???? 1自然双折射引起的相位延迟：2?n0?2?????n0?ne????l?n0??1? 2???2c?ne?2??l7. 若取vs=616m/s，n=2.35， fs=10mhz，?0=0.6328?m，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度lmax=?n?2l?l0?s4?0计算。
解：由公式9 考虑熔岩石英中的声光布喇格衍射，若取?0?0.6238?m，n=1.46， vs?5.97?103m/s，fs?100mhz，计算布喇格角?b。
解：?s?代入公式得： sin?b?vsfs???fs 2n?s2nvs代入数据得：sin?b?0.00363由于?b很小，故可近似为：?b?0.0036310. 一束线偏振光经过长l=25cm，直径d=1cm的实心玻璃，玻璃外绕n=250匝导线，通有电流i=5a。
取韦尔德常数为v=0.25?10-5（?）/cm?t，’ 3．为了降低电光调制器的半波电压，用4块z切割的kd*p晶体连接（光路串联，电路并联）成纵向串联式结构，为了使4块晶体的光电效应逐块叠加，各晶体的x轴和y轴应如何取向？并计算其半波电压。