第三章-光束的控制分解
调制及电光调制
（3.1.2） （3.1.3）
m m e(t ) Ac cos(ct c ) Ac cos[(c m )t c ] Ac cos[(c m )t c ] 2 2
m Am / Ac 为调幅系数。
比较以上两式，由于外电场，折射率椭球各系数 1/ n2 发生线性变化，
其变化量定义为：
3 1 2 ij E j n i j 1
（3.2.3）
ij —线性电光系数，
16
i 1, 2,
6
j 1, 2, 3
上式（3.2.3）可用矩阵形式表示为：
1 n2 1 2 n 1 2 n 1 11 21 2 61 6
1
x(t )
t
分类：根据调制器和激光器的相对关系，可以分为内调制和外调制两种。
内调制：调制信号是在激光振荡过程中形成的。如，注入式半导体
激光器，用调制信号直接改变它的泵浦驱动电流，使输出光的强度受到调
制，调Q技术。 外调制：在激光器外的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器 的物理性能从而使激光器受到调制。 特点：外调制调整方便，对激光器没有影响，调制速率高，带宽宽。
又， cos(m sin m t ) J 0 (m) 2 J 2 n (m) cos(2n mt )
n 1
（3.1.8）
sin(m sin m t ) 2 J 2 n-1 (m)sin((2n -1) mt )
n 1
将上两式代入（6.1.8）可得：
e(t ) Ac J 0 (m) cos(ct c ) Ac J n (m){cos[(c nm )t c ]
激光原理第三章
r2 z exp ) 2 2 w z exp i kz (1 m n) arct an( w0 kr exp[i ] 2 R( z )
2
（3-1-24)
式中 cmn 中
是归一化常数。当m0,n=0时，上式退化为基模高斯光束的表达式（3-1-21），式
欲使该式对 x 和 y 的任何值都成立,要求x和y同次幂的系数之和分别等于零. 结果可 得下列两个简单的常微分方程:
2
2
dq( z ) 1 dz dP( z ) i q( z ) dz
由（3-1-6）式与其他参量无关，所以先讨论 它的解及其含义。它的解很简单：
(3-1-6)
H
2x m w( z )
Hn
2y w( z )
和
分别为m阶和n阶厄米多项式。
1、垂直于光轴的横截面上的厄米－高斯分布 高阶高斯光束在垂直于光轴的横截面上场振幅或光强的分布由厄米多项式与高斯函 数的乘积决定：
r 2x 2y exp H [ ] H [ ] m n 2 w z w( z ) w( z )
与轴线交于z点的等相平面 上的光斑半径
z z wz w0 1 w2 w0 1 z 0 0
2
2
R ( z ) z (1
w
z0 2 ) z[1 ( ) ] z z
与轴线相交于z点的高斯光 束等相位面的曲率半径 基模光束腰 斑半径
kr 0 ( z 0) exp( ) exp[ip( z 0)] 2 z0
2
将（3-1-9）式代入 （3-1-4）式 , 并令 z=0, 得 z=0 处基模的振幅分布:
第三章 光现象 2022-2023学年苏科版物理八年级上册
第三章光现象一、单选题1．（2022·江苏泰州·八年级期末）用红色激光笔照射透明的红色、绿色两个气球，如图所示。
我们观察的现象是（）A．只有红色透明气球会爆破B．只有绿色透明气球会爆破C．两个气球都会爆破D．两个气球都不会爆破”2．（2022·江苏徐州·八年级期末）如图所示感应水龙头，感应器发出的信号如果被感应区的手挡住，反射回来，就能自动出水，感应器发出的信号是（）A．紫光B．红光C．紫外线D．红外线3．（2022·江苏扬州·八年级期末）下列生活中的器具，用到紫外线的是（）A．验钞机B．电视遥控器C．浴霸D．感应式水龙头4．（2022·江苏盐城·八年级期末）五彩缤纷的世界，色彩斑斓的光现象，为我们的生活增添了无数的乐趣，关于光现象，下列说法中不正确的是（）A．太阳光是由多种色光混合而成的B．彩色电视画面的颜色是由红、绿、黄三种色光合成的C．成语“白纸黑字”从物理学看，说明白纸反射所有色光，而黑字不反光D．验钞机是利用紫外线工作的5．（2022·江苏泰州·八年级期末）有些物理量的大小不易直接观测，但它变化时引起其它量的变化却容易直接观测，用易观测的量显示不易观测的量是研究物理问题的一种方法，例如：发声的音叉的振动可以通过激起水花来体现，以下实例中采用的研究方法与上述方法相同的是（）A．研究光现象时，引入光线用来描述光的传播路径和方向2B．研究熔化现象时，比较冰、蜂蜡的熔化特点C．研究真空不能传声时，当用抽气机逐渐抽去密封瓶中的气体时，听到声音的响度逐渐减小D．液体温度计利用液柱长度的变化来显示温度高低6．（2022·江苏盐城·八年级期末）如图所示的是从平面镜中看到的电子表所显示时间的虚像，则实际时间是（）A．12时15分B．15时12分C．21时51分D．15时21分7．（2022·江苏常州·八年级期末）如图所示，将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上，下列说法正确的是（）A．若铅笔水平向右移动，它的像将变小B．若改用一块更大的平面镜，铅笔的像将变大C．若平面镜竖直向上移动时，铅笔的像也将向上移动D．若铅笔按图示箭头方向转过45°，铅笔将与它的像垂直8．（2022·江苏宿迁·八年级期末）如图所示为一倾斜的平面镜，当你走向平面镜时，下列描述符合事实的是（）A．像与你的连线与镜面始终垂直B．镜中的像将远离你C．通过平面镜观察到的视野不变D．镜中的像变大9．（2022·江苏盐城·八年级期末）下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图，正确的是（）A．B．C．D．10．（2022·江苏连云港·八年级期末）晚上，小明在教室里通过窗玻璃看到自己的像，下列对该像描述正确的是（）A．所成的像是实像B．人越靠近窗玻璃像就越大C．像的形成原因是由于光的反射D．像形成的原因是由于光的折射二、填空题11．（2022·江苏宿迁·八年级期末）阳光下看到一朵花是红色的，是因为这朵花反射___________光。
第九十讲-光束的调制
(3.2-4)
------作为线性调制的判据。 此时 J1 m
1 m 代入（3.2-2)式得 2
I0 1 T (1 m sin mt ) Ii 2
（3.2-5）
调制的透过率
当sin(△m sinωmt) 的△m <<1时， 上式也变为：
(3.1-10)
将式 cos(m sin mt )和sin(m sin mt )
中两项按贝塞尔函数展开：
cos(m sin mt ) J 0 (m) 2 J 2n (m) cos(2nmt ) n1 sin(m sin mt ) 2 J 2n 1 (m) sin(2n 1)mt
I (t ) E (t ) A cos (c t c )
2 2 c 2
(3.1-12)
于是，强度调制的光强可表示为
Ac2 I (t ) [1 k p a (t )] cos2 ( c t c ) 2
(3.1-13)
调制信号是单频余弦波，则
Ac2 I (t ) [1 m p cos m t ] cos2 ( c t c ) 2
电光调制特性曲线
利用贝塞尔函数将上式中的
展开得：
1 T J 2 n1 m sin2n 1mt 2 n 0
(3.2-2)
可见，输出的调制光中含有高次谐波分量，使调制 光发生畸变。为获得线性调制，必须将高次谐波控 制在允许的范围内。 设基频波和高次波的幅值分别为I1和I2n+1，则高次谐 波与基频波成分的比值为:
(3.1-14)
强度调制
其频谱分布除了载频及对称分布的两边频之外， 还有低频 m 和直流分量。
光纤通信技术-第三章-光源与光发射系统-电子教案 (3)
10.什么是张弛振荡？简述张弛振荡产生的原因。
11.什么是码型效应？如何消除码型效应。
12.什么是自脉动现象？自脉动现象有哪些特点？
13.光源的间接调制方法有哪些？
14.光纤通信系统对光发射机的基本要求有哪些？
15.光发射机为什么要进行自动温度控制？
16.光纤通信系统对光源器件的基本要求有哪些？
17.简述激光器的结发热效应。
18.何谓激光器的偏置电流？应如何选择偏置电流？
120.构成激光器必须具备的条件有哪些？
21.在光纤通信系统中，光源为什么要加正向电压？
22.简述半导体激光器的特性。
23.简述F-P腔半导体激光器的结构。
24.光发射机主要有哪些部分组成？简述各部分的作用。
4、课后作业：6。
3.4新型半导体激光器
重点介绍分布式反馈激光器的结构特点，引出在此特点基础上的发光原理，并指明它所具有的独特优点；简要介绍耦合腔半导体激光器与量子阱激光器的结构与特点。
3.5光源的调制
重点介绍光源的直接数字调制以及可能产生的效应：电光延迟、张弛振荡、自脉动、码型效应等。简要介绍光源的三种间接调制方式，包括：声光调制、热光调制和磁光调制。
3.6光发射机
首先介绍通信系统对光发射机的基本要求；重点介绍光发射机的组成与功能，包括：输入电路、光源和控制电路。
1：计划学时：2学时
2：讲授要求：
注意区分新型激光器与F-P腔激光器在结构和性能上的不同，使学生能够对前后学习的知识有一个连贯性的认识；详细介绍光发射机的三个组成部分，使学生清楚各部分的主要功能。
课程
光纤通信技术
章节
第三章
学期
2013/2014学年第一学期
《光学教程》姚启钧原著-第三章-几何光学的基本原理
第三章
3.4 光连续在几个球面界面上的折射
子系统1
子系统m
子系统N
物
像
y1 y
y’N y’
一、共轴光具组
1、光轴 (optical axis) ---- 光学系统的对称轴 各球面的球心位于同一条直线上 连接各球心的直线为光轴
共轴光具组
实际成像系统通常由多个折射球面级联构成
r
n
n’
F
F’
O
C
像方焦点F’：与光轴上无穷远处物点对应的像点 像方焦距f’：与像方焦点对应的像距 像方焦平面：过F’点垂直于光轴的平面
像方焦距:
四、球面折射对光束单心性的破坏
物方焦点F : 与光轴上无穷远处像点对应的物点 物方焦距f ：与物方焦点对应的物距。 物方焦平面：过F点垂直于光轴的平面。
1
1’
O
二、几何光学的基本实验定律
1
1’
O
2
（3）光的折射定律
二、几何光学的基本实验定律
（4）光的独立传播定律和光路可逆原理
二、几何光学的基本实验定律
适用条件： R远大于光波长λ （否则，用衍射光学）
二、几何光学的基本实验定律
三、 费马原理
（一）、概念 光程:
B
A
低损耗
玻璃 几千dB/km
石英光纤 0.2 dB/km
2) 信带宽、容量大、速度快
3) 电气绝缘性能好 无感应 无串话
5) 资源丰富 价格低
4) 重量轻 耐火 耐腐蚀 可用在许多恶劣环境下
折射棱镜
四、棱镜
四、棱镜
五脊棱镜
直角棱镜
使像转过900
反射棱镜
： 借助光在棱镜中的全反射，改变光进行的方向.
第三章 光的干涉和干涉仪-2
加强
根据具体 情况而定
1
2 L 3
( k 1, 2,L )
n2 n1
M1 M2
P
r
(2k 1) 2
减弱
n1
i
A
2
D
2
n2
n1
C
d
E 4 F 5
( k 0,1, 2, L )
B
透射光的光程差 t n2 BC CE n1 EF 2n2 d cos 2
明纹
暗纹
当光程差Δ满足条件 :
极大:
2nh
极小:
2nh
2
m
2
2m 1
2
对于楔形平板，厚度相同点的轨迹是一些平行于楔棱的
等距直线，所以，楔形平板所生的等厚条纹就是一些平
行于楔棱的等距条纹.
讨论
b
n1 n
1）棱边处 h =0, 对应着
n
h
2 半波损失的又一“例证”
2n2 h sin 2
2n1h sin 2
∴ 条纹丌等间隔，中心疏，边缘密
2 反 2h n2 n12 sin 2 1 / 2 k
③、条纹级次分布: h一定时
k 反 i1 rk
k , h一定, i1 rk
R 2º相邻两环的间隔为 r rk 1 rk k 1R kR 2 k
3º复色光入射, 彩色囿环， 4º透射光不之互补 5º 动态反应 连续增加薄膜的厚度,视 场中条纹缩入。反之,冒出。 0 1 2 345…….
L D D L N 2nb b 2n
第3章-光束的调制和扫描
其中ma
Am
边频分量
Ac
, 调幅系数
Ac
ma Ac 2
ma Ac 2
c m
c
2 m
c m
2、频率调制和相位调制 <角度调制>
调频或调相就是光载波的频率或相位随着调制信号 的变化规律而改变的振荡。 对频率调制来说，就是式中的角频率c随调制 信号变化：
(t ) c (t ) c k f a (t )
光调制
(a) 调制信号 (b) 脉冲幅度5、 脉冲编码调制
模拟调制信号 电脉冲序列调制
电调制
二进制编码 强度调制
光调制
三个过程：
（1）抽样：把连续信号波分割成不连续的脉冲波， 用一定的脉冲列来表示 。 模拟信号 变成 脉幅调制信号
光束调制按其调制的性质可分为：调幅、调频、 调相及强度调制等。 若调制信号是一时间的余弦函数，即：
1、振幅调制
a (t ) Am cos m t
调幅波的表达式为：
E (t ) Ac [1 ma cos m t ] cos( c t c )
调幅波的频谱为：
载频分量
ma E (t ) Ac cos( c t c ) Ac cos[( c m )t c ] 2 ma Ac cos[( c m )t c ] 2
（2）量化：分级取“整” 变为数字信号 （3）编码：把量化后的数字信号变换成相应的 二进制码的过程。 “1” 激光载波的极大值； “0” 激光载波的零值。
3.2 电光调制
利用电光效应可实现强度调制和相位调制。 本节以KDP电光晶体为例讨论。 3.2.1. 电光晶体基础 利用纵向电光效应和横向电光效应均可实 现电光强度调制。
激光物理实验中光束控制的方法与原理
激光物理实验中光束控制的方法与原理激光，全名为光放大与激射辐射（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），是一种具有高度相干性、单色性和定向性的电磁波。
在物理实验中，激光的光束控制是一个关键的问题，因为正确控制光束的特性可以使实验结果更准确、可重复，并提高实验效率。
本文将探讨激光物理实验中常用的光束控制方法和其原理，以及这些方法所应用的具体实例。
对于每种方法，我们将介绍其基本原理，并讨论其在特定实验条件下的优势和局限性。
一、非线性光学晶体控制一种常见的光束控制方法是使用非线性光学晶体。
非线性光学晶体的折射率会随着光强度的变化而变化，从而改变光束的相位和传输特性。
通过控制入射光的强度和角度，我们可以使用非线性晶体来实现光束的调制和变形。
非线性光学晶体控制的原理是基于光与物质相互作用时所发生的非线性效应，比如二次谐波产生和自相位调制。
这些效应可以调整光束的相位和强度分布，从而实现对光束的控制。
举例来说，当我们将激光束通过一个二次非线性晶体时，部分光束会被二次谐波产生所吸收，在出射光中产生一个频率是入射光的二倍的新光束。
通过调整入射光的角度和强度，我们可以控制二次谐波光的强度和空间分布，从而间接地控制原始激光束。
这种方法被广泛应用于光通信和光存储等领域。
二、自适应光学自适应光学是一种根据光束传播路径中的实时信息来调整光束形状和相位的方法。
它通过使用光学元件和控制系统来检测和修正光束的畸变和失焦，以实现优化的光束控制。
在自适应光学中，最常用的控制元件是电磁变焦镜和电磁位移器。
这些元件可以根据传感器测得的光束特性实时调整其形状、焦距和方向。
通过反馈控制系统，光束的畸变可以被动态地纠正，以实现更精确的控制。
例如，当激光束穿过大气层时，大气湍流会使光束发生畸变，从而降低了传输质量。
通过使用自适应光学方法，我们可以在光线传播过程中实时探测和纠正光束的畸变，以获得更稳定、高质量的激光束。
第三章 高斯光束的传输与变换
2.9.4 高阶高斯光束 （1）厄米特—高斯光束 高阶高斯光束横截面内的场分布可由高斯函数与厄米多项式的 乘积来描述。 沿z方向传输的厄米卢高斯光束
mn(x ,y ,z ) C mn
C mn 1
1
H m(
2
2
x )H n(
2
y) e
r2 2
e
r2 z i k(z )( m n 1)arctg 2R f
激光物理
第三章
高斯光束的传输与变换
回顾
方形镜共焦腔的行波场
（厄米-高斯光束） 当镜面上的场分布能够用厄米-高斯函数来描述时，共焦 腔中的行波场可以表示为：
2 2 0 Emn( x, y, z ) AmnE 0 Hm x Hn y e ( z) ( z) ( z)
1 1 令q0=q(0)，则： Nhomakorabeai 2 q 0 R(0) (0)
20 R(0) , (0) 0 q 0 i if
通过这些公式，我们可以用高斯光束的q参数来描述高斯光束。
以上三组参数都可以用来确定高斯光束的具体结构，需要根据 实际问题来灵活选择使用哪种参数。
2 2 2 2
可见,光斑半径随坐标z按双曲线的规律而扩展,在z=0处,以 ω(z)=ω0,达到极小值（束腰）。
（2)基模高斯光束的相移特性由相位因子决定
r2 z 00(x ,y ,z ) k(z ) arctg 2R f
表明高斯光束的等相位面是以R为半径的球面
2 2 0 R(z ) z 1 z
式中ω0和ω(z)分别为基模光腰半径和z处光斑半径。在z方向和y 方向的远场发散角 2 ( z ) 2 m lim m 2m 1 2m 1 0 z z 0 2n ( z ) 2 n lim 2n 1 2n 1 0 z z 0
应用光学【第三章】第一部分（ＰＤＦ）
第三章光学仪器目视光学仪器：和人眼配合使用的仪器本章主要解决的问题：•眼睛的构造•望远镜、显微镜的工作原理•眼睛与目视光学仪器配合的问题、眼睛缺陷及调整•如何选择成像光束的位置•选择成像光束的原则•限制光束的方法§3-1人眼的光学特性•人眼的构造从光学角度看，主要有三部分：－－－－镜头－－－－底片－－－－光阑人眼相当于一架照相机，能够自动调节角膜：透明球面，光线首先通过角膜进入眼睛前室：角膜后面的空间部分，充满水液，n=1.3374,对光线起会聚作用水晶体：双凸透镜，借助周围肌肉的收缩及松弛，前表面半径可减小或加大，改变焦距。
角膜，前室和水晶体相当于镜头部分。
视网膜：视神经细胞和神经纤维，相当于感光底片黄斑：视网膜上视觉最灵敏的地方这两项相当于感光部分虹膜：水晶体前面的薄膜，中心有一圆孔，成为瞳孔，随着入射光能量的多少，瞳孔直径可放大或缩小。
相当于可变光阑盲点：视神经纤维的出口，没有感光细胞，不产生视觉盲点实验视觉的产生外界的光线进入人眼成像在视网膜上，产生视神经脉冲通过视神经传向大脑，经过高级的中枢神经活动，形成视觉物理过程，生理过程，心理过程人眼的光学特性视轴：黄斑中心与眼睛光学系统的像方节点连线人眼视场：观察范围可达150º头不动，能看清视轴中心6º－8º要看清旁边物体，眼睛在眼窝内转动，头也动人眼的调节：视度调节、瞳孔调节1、视度调节定义：随着物体距离改变，人眼自动改变焦距，使像落在视网膜上的过程。
F’•调节量的表示：视度与网膜共轭的物面到眼睛的距离的倒数1SD=l 单位为米l•明视距离和近点、远点明视距离：眼睛前方250mm，SD=(1 / (-0.25))= -4 近点：眼睛通过调节能看清物体的最短距离远点：眼睛能看清物体的最远距离最大调节范围＝近点视度－远点视度年龄最大调节范围/视度近点距离/mm10 15 20 25 30 35 40 45 50-14-12-10-7.8-7.0-5.5-4.5-3.5-2.57083100130140180220290400 不同年龄正常人眼的调节能力2、瞳孔调节外界物体的亮暗随物体，天气，时间而不同。
沪粤版八年级上册物理 (HY)精品教学课件 第三章 光和眼睛 1 光世界巡行
3.1 光世界巡行
光的神奇
如果没有光，我们将生活在漆黑世界里， 什么也看不见。那么你思考过以下问题吗？
1.光能为我们做些什么？ 2.光是沿怎样的路径传播的？
3.光的传播速度多大呢？
雨过天晴，一条美丽的弧光带悬挂在天空， 十分壮丽。彩虹是如何产生的？
花儿为什么这么红？ 绿叶为什么又是绿色？
光源
概念：能够发光的物体叫做光源 分类
条件：同种均匀介质
光
光的直线
的
传播
应用：激光垂直、影子、小孔成像等。
直
线
概念：表示光传播的径迹和方向的带有
传
箭头的直线
播
光线
特点
光的传播速度 真空中的光速为3×108 m/s
光的色散
把复合光分解成几种单色光的现象 白光→红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
光
光的三基色
的传播的，你发现了什么？
发现1：光在空气中沿直线传播
实验2：光在水中怎样传播？ 在水中加入少量牛奶，用激光笔在水中射出一束
光，观察光传播的路径。你发现了什么？
发现2：光在水中沿直线传播
实验3：光在玻璃中怎样传播？ 用激光笔照射玻璃砖如图所示。你发现了什么？
发现3：光在玻璃中沿直线传播
想一想1：光一定是沿直线传播的吗？ 实验4：用激光电筒照射不均匀糖水，观察光的传播路 径，你发现了什么？
学习目标
1.了解光源，知道光源的分类。 2.理解光沿直线传播及其应用。(重点) 3.了解光在真空和空气中的传播速度。 4.知道光的色散现象，知道白光是由红、橙、黄、
绿、蓝、靛、紫七色光组成的。（重点） 5.知道色光的三基色和颜料的三原色。（重点） 6.了解物体的颜色。（难点）
汽车电器设备构造与维修课程课件——第3章照明与信号系统
20
第三章 照明与信号系统
21
第三章 照明与信号系统
22
第三章 照明与信号系统
3.配光镜 作用：将反射镜反射出的平行光束进行折射， 使车前路面和路缘都有良好而均匀的照明 结构：是很多块特殊棱镜和透镜的组合，装于反 射镜之前。
第三章 照明与信号系统
知识目标： 1．掌握汽车灯系的组成和作用； 2．正确描述前照类的分类、组成、结构、基本要求和前照
灯电路； 3．正确描述前照灯的防眩目措施； 4．正确描述转向信号灯及其它信号灯的电路及基本工作过
程。 能力目标： 1．能正确完成前照灯的检测及调整作业； 2．能诊断并排除前照灯常见故障； 3．按照电路图能正确完成信号灯电路的故障诊断与排除。
远光灯丝位于反射镜的焦点处，近光灯丝则位于焦点前方且稍高 出光学轴线，其下方装有金属遮光罩
28
第三章 照明与信号系统
29
第三章 照明与信号系统
30
第三章 照明与信号系统
31
第三章 照明与信号系统
32
第三章 照明与信号系统
遮光罩在安 装时偏转一定的 角度，使其近光 的光形分布不对 称而形成一条明 显的明暗截止线。 若明暗截止线呈 Z形，则称为Z形 配光。不仅可以 避免迎面来车的 驾驶员的眩目， 还可以防止迎面 而来的行人和非 机动车使用者的 眩目，保证了汽 车夜间行驶的安 全。
4.满载时，照明效果不应 因车灯高度变化而下降。
10
第三章 照明与信号系统 二、 前照灯的组成
第三章--高斯光束及其特性讲解学习
1
11
R2(z) R1(z) f
R 2(z)C A R R 1 1 ( (z z) ) D B , C AD B 1 1 /f
0 1
反映了近轴球面波曲率半径的传输与光学系统矩阵元之间的关系
§3.1 基模高斯光束
球面波的传播规律可以统一写成
R2
AR1 CR1
B D
结论：具有固定曲率中心的普通傍轴球面波可以由其曲率半径R 来描述，传播规律由变换矩阵确定。
§3.1 基模高斯光束
高斯光束在其传输轴线附近 可近似看作是一种非均匀球面波 曲率中心随着传输过程而不断改变 振幅和强度在横截面内始终保持高斯分布特性 等相位面始终保持为球面 强度集中在轴线及其附近
§3.1 基模高斯光束
3）基模高斯光束的特征参数： ➢ 用参数0（或f）及束腰位置表征高斯光束
§3.1 基模高斯光束
11
q(z) R(z)i2(z)
q：复曲率半径
参数q将(z)和R(z)统一在一个表达式中，知道了高斯光束在
某位置处的q参数值，可由下式求出该位置处(z)和R(z)的数值
R 1 (z)R e[q (1 z)],2 1 (z) Im [q (1 z)]
用q0=q(0)表示z=0处的参数值，得出
§3.1 基模高斯光束
3）基模高斯光束的特征参数： ➢ 用q参数表征高斯光束
u 0 0 ( x ,y ,z ) c 0 0( 0 z ) e x p [ x 2 2 ( z y ) 2 ] e x p { i [ k ( z x 2 2 R ( z y ) 2 ) a r c t g z f] }
u 0 0 ( x ,y ,z ) c 0 0( 0 z ) e x p { i k x 2 2 y 2 [ R 1 ( z ) i 2 ( z ) ] } e x p [ i ( k z a r c t g z f ) ]
浙教版科学八(下)第三章：3.6-光合作用-提高练习题.docx
光合作用-同步练习一：选择题1. 如图为自然条件下蔬菜大棚中二氧化碳浓度变化的曲线，则下列相关说法正确的是（B ）A. b 点时光合作用最强B. c 点时叶片积累有机物最多C. 24小时中呼吸作用一直不变D. 光合作用从b 点开始、c 点结束，呼吸作用一直进行2. 为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25°C 条件下培养，实验结果如图所示。
下列叙 述，不正确的是（A ）▲尢熙强度(snohn)• Ol^ffi(200iux) —施肥未施肥20 40 60 土壤含水童廉A. 影响光合作用的因素光照强度和土壤含水量B. D 点比B 点CO2吸收量高原因是光照强度大C. 实验结果表明，在他40% - 60% 土壤含水量为条件下施肥效果明显D. 制约C 点时光合作用强度的因素主要是土壤含水量3. 兴趣小组的同学对光合作用展开了如图所示的探究实验，下列叙述不正确的是（C ） A. 实验前需要将实验材料放置在黑暗处一昼夜B. 实验中所选用的塑料袋应该是透明的C. 甲装置中叶片脱色后，再用碘液染色会变为蓝色D. 实验可说明二氧化碳是光合作用的原料2O15W 54.研究者以黄瓜为对象，探究高温、高C02浓度对黄瓜光合速率的影响，结果见图。
下列相关说法不正确的是（C ）o o o o o O 高ib高co,浓厦9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 WWA.大气CO2浓度条件下咼温抑制了黄瓜的光合速率B.高温、高CO2浓度提高了黄瓜的光合速率C.中午11： 00时，黄瓜光合速率达到最大值D.对照组13： 00时光合速率下降可能与气孔关闭有关5.将某株植物置于二氧化碳浓度适宜、水分充足、光照强度合适的环境中，测定其在不同温度下的光合作用强度和呼吸作用强度，得到如图的结果。
下列叙述错误的是（B ）某植物在不同温度下的光合作用和细胞呼吸强度光合作用和植物呼吸强度（相对值）A.若每天的日照时间相同，则该植物在15°C的环境中积累有机物的速率最快B.若每天的日照时间为12h,相比于5°C,该植物在25°C环境中积累有机物更多C.若每天的日照时间为12h,则该植物在35°C的环境中无法长期生存D.由图可知，在一定的温度范围内，温度能促进植物的呼吸作用6.如图是李梅同学观察到的叶片横切面结构，下列叙述错误的是（D ）A.在叶片的结构中起输导作用的③B. ⑦的打开和关闭是由⑥控制的C. ②比④制造的有机物要多D. 多数植物的⑦主要分布在叶片的①上7. 将植物幼苗置于白天温度分别为17° C 、23° C 和30° C,夜间温度均为17° C 的温室中栽培（其他条 件均相同），一段时间后，测量结果如图所示。
《光学教程》第五版姚启钧第三章光
I
K级亮纹位置
条纹宽度
当k级亮纹与当k+1级亮纹连起来时，见不到条纹
相干长度—
相干长度
两列波能发生干涉的最大波程差叫相干长度。
S
S1
S2
c1
c2
b1
b2
a1
a2
·
P
S1
S2
S
c1
c2
b1
b2
a1
a2
P
·
波列长度就是相干长度
只有同一波列分成的 两部分，经过不同的路 程再相遇时，才能 发生干涉。
1
解：
2
I=I1+I2
3
由光强公式
4
总光强为： 由于1 和2的频率不同，它们之间不相干。
3.5菲涅耳公式
n1
n2
i1
i’1
i2
Ap1
Ap2
A’p1
As1
A’s1
As2
图中s,p的方向为规定的正方向
S,p,和光线传播方向构成右螺旋
3.5 菲涅耳公式
n1
n2
i1
i’1
i2
Ap1
Ap2
光波
能流密度:是指在单位时间内通过与波的传播方向垂直的 单位面积的能量。
01
光强度I（平均能流密度）正比于电场强度振幅A 的平方。
02
通常:
03
3.光 强
3.2 波动的叠加性和相干条件
波
球面波（点光源） 柱面波（柱形光源） 平面波（光源在无穷远或经过透镜)
平面波公式：
光矢量
O 点的振动:
o
s
n
r
k
r
k
l
楼宇自动化 第三章 楼宇照明系统(第1-4节)课堂笔记及练习题
楼宇自动化第三章楼宇照明系统（第1-4节）课堂笔记及练习题主题：第三章楼宇照明系统（第1-4节）学习时间：2017年4月17日—4月23日内容：第三章楼宇照明系统这周我们将学习第三章中的第1-3节，主要了解照明系统的基本概念、照明种类、光源种类、照明的计算，对下周学习照明计算打下基础。
第一节照明系统概述1.照明种类正常照明（Normal Lighting）：在自然采光不足或夜间，提供必要的照度，满足人们生产、生活正常进行而采用的照明系统。
事故照明（Emergency Lighting）:工作照明因事故而中断时，暂时工作或人员疏散用照明。
警卫值班照明（On-duty Lighting）:重要场所，如值班室、警卫室、门房等地方所设的照明。
障碍照明（Obstacle Lighting）:置于高大建筑物的顶部，作为飞行障碍标志的照明。
彩灯和装饰照明（Decorative Lighting）:建筑物轮廓线上，彰显建筑物的艺术造型，以营造氛围。
2.照明设计步骤一般，照明系统按照如下步骤进行设计。
1）考虑照明方式、种类和照度标准照明方式可分为一般照明、局部照明、混合照明。
一般照明是指在整个场所或场所的某个部分照度基本均匀的照明方式。
局部照明是指局限在工作部位的固定或者移动的照明方式。
当局部需要高照度并对照射方向有要求，这样的场所常采用局部照明。
混合照明是指一般照明与局部照明共同组合的照明方式。
其中，一般照明不低于20勒克斯。
照明的种类可分为正常照明、事故照明、警卫值班照明、障碍照明、彩灯和装饰照明。
照度标准对于住宅建筑起居室来说，常设为30-75勒克斯。
办公建筑照度标准一般设为75-200勒克斯。
绘图室一般在300-500勒克斯。
国外的照度标准要比我国的高，而且照度标准也不是绝对的，应该根据实际情况进行调整。
2）确定光源及灯具类型，并进行布置3）照度计算并确定光源的安装功率4）确定照明的配电系统5）导线型号、规格、敷设方式6）智能照明控制系统7）照明平面布置图及主要设备及材料清单等3.电光源介绍电光源主要性能指标有光通量（luminous）、照度(illuminance)、光源发光效率(luminous efficacy)、显色性(colour rendering)、显色指数(colour redering index)、色温(colour temperature)、眩光(glare)。
张招红-光束线运动控制
y3 y2
三、例子：PAL压弯机构运动控制
• 7个被控量：
– 垂直平移：Y= （y2+y3+2*y1）/4 – 投角：Pitch=arctg[(y3+y2-2y1)/L] – 滚角：Roll= arctg[（y3-y2)/W] – 水平平移：X=（x1+x2）/2 – 摆角：Yaw=atg((x2-x1)/L) – 压弯：bender=bender
四、控制界面
• 限位保护
-限位开关保护
-软限位保护
四、控制界面
• Backlash机制
运动轴是丝杠，来回运动时会 有齿隙误差，Backlash功能可 消除齿隙误差；
四、控制界面
• 其他功能 -stop etc -运动前命令和运动后命令
-闭环 -状态监测
五、运功控制应用开发
• 开发手段 -EPICS平台 运行环境 -motor记录:直接控制电机 Db编程 -transform记录：数据中间计算 -sscan记录：扫描电机并获取保存数据 保存和恢复状态变量 -autosave模块 -python脚本 脚本编程 -sequencer状态机
Soft motor Y、Pitch、Roll y、p、r Transform z1=y-970/2*tan(p) z2=y+970/2*tg(p)-220/2*tan(r) z3=y+970/2*tg(p)+220/2*tan(r) z1、 z2、z3
motor
z1、z2、z3
Y、P、R
Y、P、R
v vt v0
tvt
t
四、控制界面
• 坐标系
-User坐标系： 1、使用对象：实验用户 2、零点：用户自己设定 -Dial坐标系： 1、使用对象：工程师 2、零点：零点开关位置 -坐标转换
第三章 高斯光束的光学变换.
2
求z=d1时的R1（d1）和W1（d1）
（3 14）
*这样就得到了高斯光束通过薄透镜变换后的q参数表达式。
2．光学系统对q参数矩阵变换（A、B、C、D定律） 如图（3-11）所示：
图3-11
x1 R1(z) 1，x2 [R2 (z)] [ 2 ] R2 (z) 2
代入x22
Ax1 Cx1
B1 D1
R2
(
z)
2 2
AR1(z) 1 B1 CR1(z) 1 D1
R1 (z) R2 (z)
1 i 1 i 1 q2 (z) W22 (z) q1 (z) W12 (z) f
考虑薄透镜时，W1(z) W2 (z)
则上式变为
1 1 1 q2 (z) q1(z) f
（3 12）
上式与 1
R2 (z)
1 R1 (z)
1 f
径”。
相似，称q参数为高斯光束的“复半
则2 ( 1) 2 1
以 x1
R
则有x22
代入上式得： 2
x1
2x1 R
1
2 x1 R
1
x22
1,
2 R
,
0 1
x11
1, 0
M3
2
,
1
R
（3 3）
图3-4
（四）光线入射到平面镜反射
可令球面反射光线短阵中的R→∝
则有：M4 10 01
（3 4）
图3-5
符号法则：从z=+∝处看波阵面：
凸形（发散）R（z）为“+”，
凹形（会聚）R（z）为“一”。
图3-9
二、高斯光束q参数的透镜（薄透镜）变换规律
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半导体激光和发光二极管调制频率取决于载流 子寿命。电流越高，寿命越短，频率越高
微波+直流46GHz 脉冲编码 脉冲位置调制PPM 脉冲宽度调制PWM
3.2 改变激光谐振腔参量的内调制
原理：1.改变光学介质的折射率 电光；声光；磁光 2.改变谐振腔的Q值：调Q技术 3.使各纵模相干叠加：锁模技术
锁模原理
E (t ) E0
sin[(2 N 1)(qt ) / 2] sin[(qt ) / 2]
ei (0t 0 )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2N+1个模式经过锁定以后，总的光波场变为频率为v0 的 单色调幅波，振幅A(t)－即总光波场受到振幅调制 振幅A(t) 是随时间变化的周期函数，光强A(t)2 ，也是时间 的函数,光强受到调制。分母为0时，振幅得到极大值。两 个相继脉冲时间间隔 2 2L
3.2.2 锁模
多纵模运转时，各纵模振幅和相位相差很大 锁模(锁相)：锁定各纵模相位。可获得一系列 脉冲输出(ps,fs)。 超短脉冲可研究基本物理问题
1. 锁模原理
假设(2N+1)个纵模，振幅E0相同，位相锁定如 Φq - Φq-1 = β, Φq Φ0 qβ 下： 光波总电场
克尔效应：外加电场→ 附 加主轴→ o光和e光产生光 程差ΔL =Δn·l=JlV2/d2
J:克尔系数。硝基苯的克尔 系数大。
普克尔Pokels效应
普克尔效应是线性电光效应: δ ∝V l n0 3V 横向普克尔效应E⊥ k 纵向普克尔效应E ∥k
d 3 2 n0 V
克尔Kerr效应
光轴：光沿这个方向传播时，折射率与偏振无关 晶体的双折射： (平面偏振)光束入射到晶体内， 分解为:(a)寻常光(o光，平行于光轴)； (b)非常光 (e光，垂直于光轴)
正晶体no<ne ，负晶体no>ne no≠ne →vo ≠ ve→产生光程差Δn·l →相移δ →偏振态改变
3.2.2 Q调制
调Q原理
W Q 0 ( ) - dW/dt
Q值定义：P34 泵浦时：Q值很低，振荡阈值很高，粒子数反 转，但没有激光振荡输出 粒子数反转达到峰值，Q值突然增加，振荡阈 值急降，振荡场迅速增长，输出巨脉冲(ns)。
脉冲泵浦下的调Q过程
Q调制
Q开关：快门 实现Q开关作用两个重要条件
3.2.1 激光的腔内电光调制
电光效应：某些晶体在外加电场的作用下，
折射率发生变化的一种现象
介质在平行于外加电场方向上产生一附加主轴， 使入射光产生o光和e光两分量，其折射率不同， 传输速度不同，形成光程差Δn·l，感生相移 2π/λ · Δn·l,
正比于V2，克尔效应； 正比于V，普克尔效应
z轴方向射到晶体上的光是x(或y) 线偏振光
未加电压时，晶体对各个方向振动沿z轴传输的光 的折射率都相同（为no），因而光通过晶体后不改 变偏振态 z轴方向加电压后，折射率椭球变形，感应主轴方 向x′和y′方向转了45°，且感应主折射率变为nx′和 ny′，x（或y）偏振光就分解为x′和y′方向二个偏振 分量，射出晶体时两者就有位相差 2 2 2 3 3 L n L no 63 E z no 63V （3.2.3）式。偏振方向发生改变。横向加电压类似
普克尔电光效应
KDP(KH2PO4)晶体外加电压
Z向加电压，E=Ez≠0,Ex=Ey=0 变换后
新的椭球在x-y平面内旋转45 °，电感应主轴x ′，y ′
nx ' n0 n0 63 E z / 2
3
n y ' n0 n0 63 E z / 2
3
普克尔电光效应
泵浦速率快于上能级的自发跃迁速率 Q开关动作快。<10ns 电光调Q：克尔效应，普克尔效应 染料调Q 可饱和吸收 声光调Q 转镜调Q
调Q技术
电光Q调制
电光Q开关：克尔盒或普克尔盒加电场 晶体上加电压，偏振片产生的线偏振光入射， 后变成圆偏振，经反射镜后再经过晶体，再旋 转成为线偏振，但偏振方向差90 °，不能通 过偏振片，这时是低Q状态，高阈值，激光不 能振荡。电压为0时，高Q低损低阈值
普克尔电光效应
用折射率椭球可以描述各向异性晶体的光的传播特性 x2 y2 z2 2 2 1 2 nx ny nz
单轴晶体中
x2 y 2 z 2 2 2 1 2 no no ne
OP传输光，作一垂直于OP的面，截得一椭圆，其长短轴 大小分别表示两个偏振向的折射率 对晶体加电压后，折射率椭球的形状、大小、方位均发生 变化。
第三章 光束的控制
光束的控制，就是用信息信号对激 光辐射进行作用。 分类： 根据调制的参量：振幅调制； 频率调制；相位调制；光偏转 根据位置：腔内调制；腔外调 制
3.1 改变激励电流的内调制
电灯泡等热发光器件，热变化慢，调制频率低 激光器的调制频率与能级寿命有关
Ar+激光4GHz；He-Ne激光1MHz；CO2激光几KHz； Nd:YAG激光几KHz
激光的腔内电光调制
具有一定位相差的互相垂直的两个线偏振光，合成后偏振 态取决于δ。一般为椭圆偏振光。δ=π/2时，变为圆偏振光 。δ=π时，仍是线偏振光，但偏振方向旋转了90°。所加 的电压称为半波电压，用Vπ或Vλ/2 表示 V /2 3 2no 63
激光腔内放置普克耳盒，外加电压使偏振发生偏转，调制 光通过布氏窗反射出去
E (t ) E0
q N
E e
0
N
i[( 0 q q ) t 0 q ]
sin[(2 N 1)( q t ) / 2] sin[( q t ) / 2]
q
e i ( 0t 0 )
其中
c
L
, q 0 qq
q c
此时振幅(2N+1) E0，峰值功率较高，正比于(2N+1)2 E0 2 ， 一般非均匀加宽激光器，各模式相位随机，功率正比于 (2N+1) E0 2 Δτ=1 /Δν，非均匀加宽带宽 越大，谱线越窄