光电子技术基础与应用习题答案

第一章 习题答案(1)
1. 光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？
第一章 习题答案(2)
2. 谈谈你对光电子技术的理解。
讲授内容 1 2
第一章 绪 论（一讲）
第二讲
第二章 光学基础知识与光场传播规律（二讲） 第三章 激光原理与技术（三、四、五讲） 第四章 光波导技术基础（六、七讲）
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第五章 光调制技术—光信息系统的信号加载与控制（八、九、十讲）
第六章 光电探测技术（十一、十二讲） 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
第六章 光电探测技术（十一、十二讲） 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
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第五章 光调制技术—光信息系统的信号加载与控制（八、九、十讲）
第六章 光电探测技术（十一、十二讲） 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
② 要想传输单模，波导厚度应如何设计？
③ 若要传输的入射激光，重复①、②的计算。 8. 波长1.3m的光射入单模阶跃折射率光纤，其芯区与包层折射率分别为n1=1.52， n2=1.42， ① 若将其置于空气（折射率为1）中，则其数值孔径、最大入射角及芯径分别 为多少？ ② 若将其置于水（折射率为1.33）中呢？
2. 在玻璃（r=2.25, r=1）上涂一种透明的介质膜以消除红外线（＝0.75m）的 反射。 ① 求该介质膜应有的介电常数及厚度。
② 如紫外线(＝0.42m)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？
3. 有两个具有共轭复幅值的单色波，具有相同的频率，其幅值分别为U(r)及 U*(r) 。比较它们的强度、波前和波前法线。以平面波U(r)=Aexp[-jk(x+y)/ 2 ] 与球面波U(r)=(A/r)exp[-jkr]为例。
第二章 习题(2)
4. 光束垂直投射在无限大不透明屏的环状小孔（半径为a和b，a>>b）上，发生夫 琅和费衍射，求光强度dI的角分布。 5. 一束波长为0.5m的光波以45°角从空气入射到电极化率为2＋j0.6的介质面上， 求 ① 此光波在介质中的方向（折射角）。 ② 光波在介质中的衰减系数。
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2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％？
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第二章 习题(1)
1. 填空题： (1) 光的基本属性是 ，光粒子性的典型现象有 、 等。光波动性的典型体现有 、 (2) 两束光相干的条件是 、 、 有 、 。两束光相长干涉的条件是 、 、 以及 等。
，最典型的干涉装置 。
(3) 两列平面简谐波振幅分别为 E01、 E02，位相差为 ，则其相干涉光强 为 ，两列波干涉相长的条件为 。 (4) 波长的光经过孔径D的小孔在焦距f处的衍射爱里斑半径为 。
4. 简述题
第三章复习思考题(13)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
第三章复习思考题(14)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
第三章复习思考题(15)
4. 简述题
第三章复习思考题(16)
4. 简述题 （10）激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个 典型激光器，并给出其典型波长、转换效率、典型优点。
7. 有m个相距为d的平行反射平面。一束光以倾角投射至反射面。设每一反射平面 仅反射一小部分光，大部分光仅透射过去；又设各层的反射波幅值相等。证明 当sin=/2d时，合成的反射波强度达到最大值，这一角度称为Bragg角。 8. 从麦克斯韦通式(2-28)出发，推导波动方程(2-44)。
第二章 习题答案(1)
4. 简述题
第三章复习思考题(26)
4. 简述题
第三章复习思考题(27)
4. 简述题
讲授内容 1 2
第一章 绪 论（一讲）
第六、七讲
第二章 光学基础知识与光场传播规律（二讲） 第三章 激光原理与技术（三、四、五讲） 第四章 光波导技术基础（六、七讲）
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第五章 光调制技术—光信息系统的信号加载与控制（八、九、十讲）
第三章 习题(4)
4. 简述题 11 分析同质结半导体激光器与发光二极管的区别与联系。 12 简述尖峰振荡效应过程。 13 激光调Q技术与锁模技术的脉宽分别在哪个量级？ 14 常见的调Q方法有哪几种？分别简述之。 15 分别简述几种常见的锁模实现方法。 16 激光选模技术分哪几大类？ 17 简述量子阱LD与其他类型LD相比有何特点。
第三章复习思考题(8)
4. 简述题 （5）以一个三能级原子系统为例, 说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。
第三章复习思考题(9)
4. 简述题
第三章复习思考题(10)
4. 简述题 （7）分析激光产生的条件。
第三章复习思考题(11)
4. 简述题 （7）分析激光产生的条件。
第三章复习思考题(12)
第三章 习题(2)
3. 计算与推导 ① =0.5m时，什么温度下自发辐射率与受激辐射率相等？T=300K时，什 么波长下自发辐射率与受激辐射率相等？ ② He-Ne激光器的反射镜间距为0.2m，求最靠近632.8nm跃迁谱线中心的纵模 阶数、纵模频率间隔。如果增益曲线宽度为1.5109Hz，则可能引起的纵 模总数是多少？ ③ 红宝石激光器的工作物质有特性：N2-N1=5107/cm3、300K处， 1/g(0)=21011Hz，s=310-3s，=4.3261014Hz，n=1.78，求其在中心 频率处的增益系数G()。 ④ 一维电子振荡器在电场E(t)作用下的运动方程如式（3-2），推导简谐电场 ~ ( ) 的表达式。 与简谐振子条件下，复极化率
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第三章 习题(1)
1. 填空 ① 最早的电光源是 ，最早的激光器是 年由 国的 制作的 。
源自文库
② 光在各向同性介质中传播时，复极化率的实部表示 虚部表示 与频率的关系。
③ 激光器的基本结构包括 、 是 、 ，必要条件包括 、 、
与频率的关系，
。激光产生的充分条件 。 腔。
④ 今有一个球面激光腔r1=1.5m，r2=-1m，L=80cm，它属于 2. 试简单说明以下光电子学术语的科学含义： ① 受激辐射 ② 谱线的多普勒加宽 ③ 谱线的自然加宽 ④ 光放大
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第四章 习题(1)
1. 某光纤传输的波段为0.8~0.9m。若每一路电话带宽为4KHz，每套彩电节目带宽 10MHz，则该光纤理论上可传送多少路电话或多少套彩电节目？ 2. 什么是光波导? 平面介质光波导中几类模式各有何特点？ 3. 几何光学和物理光学在分析平面介质光波导中光传输时各自的出发点是什么？
第三章 习题答案(1)
第三章复习思考题(2)
第三章复习思考题(3)
2. 试简单说明以下光电子学术语的科学含义：
第三章 习题答案(4)
第三章复习思考题(5)
第三章复习思考题(6)
4. 简述题
第三章复习思考题(7)
4. 简述题 （5）以一个三能级原子系统为例, 说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。
第三章 习题(3)
4. 简述题 ① 简述激光的特点。 ② 分析单色辐射场与连续辐射场与粒子体系相互作用情况。 ③ 试推导爱因斯坦关系式。 ④ 为什么二能级系统不能产生激光？ ⑤ 以一个三能级原子系统为例，说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。 ⑥ 分析四能级与三能级激光器相比所具有的优点。 ⑦ 分析激光产生的条件。 ⑧ 简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。 ⑨ 简述光与物质的非共振与共振相互作用过程对介电常数的影响。 ⑩ 激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个典型激光器，并给出 其典型波长、转换效率、典型优点。
第三章复习思考题(17)
4. 简述题 （10）激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个 典型激光器，并给出其典型波长、转换效率、典型优点。
第三章复习思考题(18)
4. 简述题 （10）激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个 典型激光器，并给出其典型波长、转换效率、典型优点。
第三章复习思考题(19)
第三、四、五讲
第二章 光学基础知识与光场传播规律（二讲） 第三章 激光原理与技术（三、四、五讲） 第四章 光波导技术基础（六、七讲）
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第五章 光调制技术—光信息系统的信号加载与控制（八、九、十讲）
第六章 光电探测技术（十一、十二讲） 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
4. 推导三层平板波导TM模本征方程。
5. 推导四层平板波导TE模场分布表达式及其本征方程。（设厚衬底层2上生长波导 层1，1上覆缓冲层3，这一结构置于空气层4中，且n1>n2>n3>n4）。
x s t y
n4 n3 n1 n2
O
第四章 习题(2)
6. 光纤的基本结构是什么？单独的纤芯可否作为光波导？包层的作用是什么？光纤 传输光的基本原理是什么？什么是传输模、辐射模和消逝模？ 7. 设有一平面介质波导，各层折射率分别为n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波导层厚度 d=4.6m。若总反射相移为3/2，则当入射光波长为1.31m时， ① 波导中能传输的模式总数是多少？
第四章 习题(3)
9. 波长1.55m的光从空气中射入纤芯直径8m、纤芯折射率为n1=1.458的单模 阶跃折射率光纤中，求， ① 若包层折射率为n2=1.448，求其数值孔径与最大入射角。
② 包层折射率应在何范围方能维持单模传输？
1. 填空题：
第二章 习题答案(2)
第二章 习题答案(3)
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2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％？
讲授内容 1 2
第一章 绪 论（一讲）
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第一章 习题(1)
1. 光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？ 2. 谈谈你对光电子技术的理解。 3. 谈谈光电子技术各个发展时期的情况。 4. 举出几个你所知道的光电子技术应用实例。 5. 据你了解，继阴极射线管显示(CRT)之后，哪几类光电显示器件代表的 技术有可能发展成为未来显示技术的主体？
4. 简述题
第三章复习思考题(20)
4. 简述题
第三章复习思考题(21)
4. 简述题 （12）简述尖峰振荡效应过程。
第三章复习思考题(22)
4. 简述题
第三章复习思考题(23)
4. 简述题
第三章复习思考题(24)
4. 简述题 （14）常见的调Q方法有哪几种？分别简述之。
第三章复习思考题(25)
物理与微电子科学学院
School of Physics and Microelectronics Science
光电子技术基础与应用 习 题 答 案
讲授内容 1 2
第一章 绪 论（一讲）
第一讲
第二章 光学基础知识与光场传播规律（二讲） 第三章 激光原理与技术（三、四、五讲） 第四章 光波导技术基础（六、七讲）