光电子器件复习
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激活离子主要有：过渡族金属离子、2价或3价稀土金属离子（钕Nd、铒Er）、锕系离子；基质材料有玻璃、晶体和陶瓷三大类。
15.主要的基质晶体有：氧化物晶体、磷酸盐、硅酸盐、氟化物晶体等。
16.两种常见的激光晶体： 和 （p28-p29）。
17.激光二极管泵浦固体激光器（DPSSL）的主要特点：能量转换效率高；寿命长、系统稳定可靠；热效应小、输出光束噪声特性好、频率稳定、光束质量高。
《光电子器件》复习
——《光电子材料与器件》.候宏录主编
1.本征和非本征半导体在热平衡条件下均满足浓度作用定律：
2.按照导带底和价带顶对应 位置之间的关系，有两种能带结构：直接带隙和间接带隙。通常直接带隙半导体被用来制作发光器件，而间接带隙半导体材料主要用作光电探测器。
3.半导体材料中的电子从高能态向低能态跃迁的同时，会以光子的形式释放多余的能量，这称为辐射跃迁。根据激励方式的不同，半导体材料的发光机制有光致发光和电致发光。光致发光即半导体材料吸收更高能量的光子而再发射过程。电致发光是在半导体材料中通过电流激发引起的光发射过程。
25.模间散射只存在于多模光纤中，它是由于各光线传输模式的不同而导致时延差造成的，这是因为基膜的群速度与频率有关。
26.光纤连接器主要性能指标：
插入损耗：
回波损耗：
光纤耦合器的主要性能指标：
插入损耗：
分光比：
27.法拉第旋光效应：当一束偏振光在外加磁场作用下的介质中传播时，其偏振方向发生旋转，其旋转角度 的大小与沿光束方向的磁场强度H和光在介质中传输的长度L成正比，即
32.按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光相互作用分为拉曼-奈斯（Raman-Nath）衍射和布拉格衍射两种类型。
33.当在KDP晶体上施加一电场E，该电场在空间上呈均匀分布，而在时间上是连续变化的，当一束光通过晶体后，将会使随时间变化的电场信号转换成光信号，由光波的强度或相位变化来反映要传递的信息，这就是利用电光效应来实现光调制的原理。
31.当两束偏振光通过晶体后将产生一相位差，这种由电光效应引起的双折射造成的，称为电光相位延迟。当电光晶体和入射波长确定后，相位差的变化仅取决于外加电压，即它与外加电压成比例变化。
当光波的两个垂直分量 、 的光程差 为半波长（相应的相位差为 ）时所加的电压，称为“半波电压”。通常以 或 表示。于是有
18.3种光线传输矩阵的推导：自由空间、薄透镜和球面反射镜。（p52，作业）
19.共轴球面腔的稳定性条件：
其中， 、 由
求得。
20.光纤的基本结构是两层圆柱状介质，内层为纤芯，外层为包层。纤芯折射率 比包层折射率 稍大。
21.光纤按照折射率可划分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤；按照传输模式划分为单模光纤和多模光纤；按照波长划分从紫外到近红外波长。
式中，V为韦尔代（Verdet）常数。
28.将信息加载在激光的过程称为光调制，实现这一过程的装置称为光调制器。
29.某些晶体或液体在外加电场作用下，其折射率会发生变化，这种现象称为电光效应。
30.对于大多数电光晶体材料，一次效应（线性电光效应或泡克耳斯(Pockels)Baidu Nhomakorabea应）要比二次效应（二次电光效应或克尔效应）显著。
22.阶跃型光纤的数值孔径NA：
归一化频率定义为：
一般地，当 时，只能传输基膜，而当 时进行多模传输。
23.光在光纤中传输时，光功率随传输距离呈指数衰减。一般用分贝表示光纤的损耗 。 是稳态条件下单位长度上的功率衰减分贝数，即
式中，为光纤长度， 为 时的光功率值， 为长度 处的光功率值。
24.光纤损耗主要分为三类：吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。
12.半导体激光器的阈值条件为：
13.为了满足光纤通信系统对带宽的要求，需要半导体激光器在高速调制条件下也能保持单模工作，即实现动态单模激光器，可采用分布式反馈半导体激光器（DFB-LD）或分布布拉格反射半导体激光器（DBR-LD）。
14.固体激光材料由基质材料和激活离子两部分组成，其中基质材料决定了工作物质的各种物理化学性质，激活离子主要决定了工作物质的光谱性质。
7.异质结是指由不同带隙宽度的半导体材料构成的pn结。半导体材料的折射率与带隙宽度有关，半导体材料的带隙越宽，其折射率越低。利用这种性质，通过异质结形成介质波导，将辐射复合产生的光辐射导出。
8.发光二极管的内部量子效率定义为：单位时间内有源区产生光子数与电子-空穴对复合数之比，即
式中， 为有源区的光发射功率； 为注入电流。
4.辐射产生的光子波长为
式中， 单位为eV。
5.除了辐射跃迁外，还要考虑非辐射跃迁。如果非辐射跃迁过程要比辐射跃迁过程快，则只有少量光被发射出来。因此高效率的发光器件需要辐射寿命远小于非辐射寿命。
6.主要的半导体发光材料为III-V族半导体材料。通常有GaAs、GaP、GaN、InGaN、GaAsP、GaAlAs等。（p7，室温下III-V族发光材料的发射波长范围）
9.通信用发光二极管主要采用GaAsP及GaAs材料制造。GaAsP发光二极管工作波长为 ，GaAs发光二极管工作波长为 。
10.在热平衡条件下，半导体中的电子服从费米-狄拉克统计规律：
式中， 给出了电子关于能量E对应量子态的概率。
11.在半导体中实现粒子数反转，需要导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度。
15.主要的基质晶体有：氧化物晶体、磷酸盐、硅酸盐、氟化物晶体等。
16.两种常见的激光晶体： 和 （p28-p29）。
17.激光二极管泵浦固体激光器（DPSSL）的主要特点：能量转换效率高；寿命长、系统稳定可靠；热效应小、输出光束噪声特性好、频率稳定、光束质量高。
《光电子器件》复习
——《光电子材料与器件》.候宏录主编
1.本征和非本征半导体在热平衡条件下均满足浓度作用定律：
2.按照导带底和价带顶对应 位置之间的关系，有两种能带结构：直接带隙和间接带隙。通常直接带隙半导体被用来制作发光器件，而间接带隙半导体材料主要用作光电探测器。
3.半导体材料中的电子从高能态向低能态跃迁的同时，会以光子的形式释放多余的能量，这称为辐射跃迁。根据激励方式的不同，半导体材料的发光机制有光致发光和电致发光。光致发光即半导体材料吸收更高能量的光子而再发射过程。电致发光是在半导体材料中通过电流激发引起的光发射过程。
25.模间散射只存在于多模光纤中，它是由于各光线传输模式的不同而导致时延差造成的，这是因为基膜的群速度与频率有关。
26.光纤连接器主要性能指标：
插入损耗：
回波损耗：
光纤耦合器的主要性能指标：
插入损耗：
分光比：
27.法拉第旋光效应：当一束偏振光在外加磁场作用下的介质中传播时，其偏振方向发生旋转，其旋转角度 的大小与沿光束方向的磁场强度H和光在介质中传输的长度L成正比，即
32.按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光相互作用分为拉曼-奈斯（Raman-Nath）衍射和布拉格衍射两种类型。
33.当在KDP晶体上施加一电场E，该电场在空间上呈均匀分布，而在时间上是连续变化的，当一束光通过晶体后，将会使随时间变化的电场信号转换成光信号，由光波的强度或相位变化来反映要传递的信息，这就是利用电光效应来实现光调制的原理。
31.当两束偏振光通过晶体后将产生一相位差，这种由电光效应引起的双折射造成的，称为电光相位延迟。当电光晶体和入射波长确定后，相位差的变化仅取决于外加电压，即它与外加电压成比例变化。
当光波的两个垂直分量 、 的光程差 为半波长（相应的相位差为 ）时所加的电压，称为“半波电压”。通常以 或 表示。于是有
18.3种光线传输矩阵的推导：自由空间、薄透镜和球面反射镜。（p52，作业）
19.共轴球面腔的稳定性条件：
其中， 、 由
求得。
20.光纤的基本结构是两层圆柱状介质，内层为纤芯，外层为包层。纤芯折射率 比包层折射率 稍大。
21.光纤按照折射率可划分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤；按照传输模式划分为单模光纤和多模光纤；按照波长划分从紫外到近红外波长。
式中，V为韦尔代（Verdet）常数。
28.将信息加载在激光的过程称为光调制，实现这一过程的装置称为光调制器。
29.某些晶体或液体在外加电场作用下，其折射率会发生变化，这种现象称为电光效应。
30.对于大多数电光晶体材料，一次效应（线性电光效应或泡克耳斯(Pockels)Baidu Nhomakorabea应）要比二次效应（二次电光效应或克尔效应）显著。
22.阶跃型光纤的数值孔径NA：
归一化频率定义为：
一般地，当 时，只能传输基膜，而当 时进行多模传输。
23.光在光纤中传输时，光功率随传输距离呈指数衰减。一般用分贝表示光纤的损耗 。 是稳态条件下单位长度上的功率衰减分贝数，即
式中，为光纤长度， 为 时的光功率值， 为长度 处的光功率值。
24.光纤损耗主要分为三类：吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。
12.半导体激光器的阈值条件为：
13.为了满足光纤通信系统对带宽的要求，需要半导体激光器在高速调制条件下也能保持单模工作，即实现动态单模激光器，可采用分布式反馈半导体激光器（DFB-LD）或分布布拉格反射半导体激光器（DBR-LD）。
14.固体激光材料由基质材料和激活离子两部分组成，其中基质材料决定了工作物质的各种物理化学性质，激活离子主要决定了工作物质的光谱性质。
7.异质结是指由不同带隙宽度的半导体材料构成的pn结。半导体材料的折射率与带隙宽度有关，半导体材料的带隙越宽，其折射率越低。利用这种性质，通过异质结形成介质波导，将辐射复合产生的光辐射导出。
8.发光二极管的内部量子效率定义为：单位时间内有源区产生光子数与电子-空穴对复合数之比，即
式中， 为有源区的光发射功率； 为注入电流。
4.辐射产生的光子波长为
式中， 单位为eV。
5.除了辐射跃迁外，还要考虑非辐射跃迁。如果非辐射跃迁过程要比辐射跃迁过程快，则只有少量光被发射出来。因此高效率的发光器件需要辐射寿命远小于非辐射寿命。
6.主要的半导体发光材料为III-V族半导体材料。通常有GaAs、GaP、GaN、InGaN、GaAsP、GaAlAs等。（p7，室温下III-V族发光材料的发射波长范围）
9.通信用发光二极管主要采用GaAsP及GaAs材料制造。GaAsP发光二极管工作波长为 ，GaAs发光二极管工作波长为 。
10.在热平衡条件下，半导体中的电子服从费米-狄拉克统计规律：
式中， 给出了电子关于能量E对应量子态的概率。
11.在半导体中实现粒子数反转，需要导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度。