光电子技术复习资料

1.按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光互作用可以分为拉曼—纳斯衍射和布拉格衍射

当超声波频率较低，光波平行于声波面入射(即垂直于声场传播方向)，声光互作用长度L 较短时，产生拉曼—纳斯衍射。i s I I η=1

2.相反情况为布拉格衍射, 当入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质内各级衍射光会相互干涉，各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+l 级(或-1级)(视入射光的方向而定)衍射光，即产生布拉格衍射(类似于闪耀光栅) 可使入射光能量几乎全部转移到+1级(或-1级)衍射极值上。因而光束能量可以得到充分利用。利用布拉格衍射效应制成的声光器件可以获得较高的效率。sin θB ＝ λ / (2 n λs ) = λf s / (2 n vs )

3.若取vs=616m/s ，n=2.35， fs=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Lmax=?

20202044s s s f nv n L L λλλ=≈<计算，得到1262

022max 10100106328.0461635.24⨯⨯⨯⨯⨯==-λs s f nv L

4.描述大气衰减的朗伯定律，表明光强随传输距离的增加呈指数规律衰减。

5. 大气中N2、O2分子虽然含量最多（约90%），但它们在可见光和红外区几乎不表现吸 收，对远红外和微波段才呈现出很大的吸收。因此，在可见光和近红外区，一般不考虑其吸收作用。

6.何为大气窗口?简单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。

大气中N2、O2分子虽然含量最多（约90%），但它们在可见光和红外区几乎不表现吸收，对远红外和微波段才呈现出很大的吸收。因此，在可见光和近红外区，一般不考虑其吸收作用。大气中除包含上述分子外，还包含有He ，Ar ，Xe ，O3，Ne 等，这些分子在可见光和近红外有可观的吸收谱线，但因它们在大气中的含量甚微，一般也不考虑其吸收作用。只是在高空处，其余衰减因素都已很弱，才考虑它们吸收作用。H2O 和CO2分子，特别是H2O 分子在近红外区有宽广的振动-转动及纯振动结构，因此是可见光和近红外区最重要的吸收分子，是晴天大气光学衰减的主要因素。

7.在可见光和近红外波段，辐射波长总是远大于分子的线度

8.瑞利散射：当散射粒子的尺度远小于入射光的波长时(例如大气分子对可见光的散射)，称分子散射或瑞利散射，相反为米氏散射：射当光的波长相当于或小于散射粒子尺寸时，即产生米-德拜散射

9.大气衰减包括大气分子（的散射和吸收）衰减和大气气溶胶（的散射和吸收）的衰减。

10.大气湍流效应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。

11.弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构，

12. 光电发射效应与光电导效应相比有什么区别？： 光电发射效应指

在光照下，物体像表面以外的空间发射电子的现象；而光电导效应指半导体材料吸收能量足够大的光子后, 会使原先处于束缚状态的电子或空穴转变为自由状态, 从而使半导体的电导率增加的现象。

。

14.KDP 晶体：（1）将两块几何尺寸几乎完全相同的晶体的光轴相互成90o 串接排列，即一块晶体的y’和z 轴分别与另一块晶体的z 轴和y’轴平行（2）两块晶体的z 轴和y’轴互相反向平行排列,中间放置一块1／2 波片。这两种方法的补偿原理是相同的。外电场沿z 轴(光轴)方向，但在两块晶体中电场相对于光轴反向，原理：外加电场沿z 轴（光轴）方向，但在两块晶体中电场相对于光轴反向，当线偏振光沿y ’轴方向入射第一块晶体时，电矢量分解为沿z 方向的e1光和沿x ’方向的O ’光两个分量，当他们经过第一块晶体后，两光束的相位差▽fai1=?经过λ/2波长后，两束光的偏振方向各旋转90°，经过第二块后，原来的e1光变成了o2光，O1光变成e2光，则它们经过第二块晶体后，其相位差▽fai2=?于是，通过两块晶体后的总相位差为▽fai=▽fai1+▽fai2=？因此若两块晶体的尺寸、性能及受外界影响完全相同，则自然双折射的影响即可得到补偿。

15. 3.7. 用PbMoO4晶体做成一个声光扫描器，取n=2.48，M2=37.75⨯10-15s3/kg ，换能器宽度H=0.5mm 。声波沿光轴方向传播，声频fs=150MHz ，声速vs=3.99⨯105cm/s ，光束宽度d=0.85cm ，光波长λ=0.5μm 。

⑴ 证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射；由公式02

04λλs

n L L ≈<证明不是拉曼-纳斯衍射。

⑵ 为获得100%的衍射效率，声功Ps 率应为多大 答：2

2222cos L M I B s θλ=。⎪⎭⎫

⎝⎛==L H M HLI P B s s 2222cos θλ

16.直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源（激光二极管LD 或半导体发光二极管LED ），从而获得调制光信号。电信号调制器件的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现。由于它是在光源内部进行的，因此又称为内调制。

特点：技术简单，成本较低，容易实现，但是调制速率受

17.机械扫描技术：一是光的偏转角连续变化的模拟式扫描，它能描述光束的连续位移；另一种是不连续的数字扫描，它是在选定空间的某些特定位置上使光束的空间位置“跳变”。前者主要用于各种显示，后者则主要用于光存储。

机械扫描技术是利用反射镜或棱镜等光学元件的旋转或振动实现光束扫描。

电光扫描: 双KDP 楔形棱镜扫描器。它由两块KDP 直角棱镜组成，棱镜的三个边分别沿x '、y '和z 轴方向，但两块晶体的z 轴反向平行。光线沿方向传播y '且沿方x '向偏振。外电

场沿Z 方向（横向效应）。z o E r n d L 633=θ。声光扫描s s s B f nv n 22λλλθ==

18.光子效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。光子能量的大小直接影响内部电子状态的改变。特点：对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快。

光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。

19.量子效率正比于灵敏度而反比于波长。λλληi R e hc =