光電子技術總結

1、為了方便同學們復習，我們將網上課件的每一章后面的復習提要總結出來匯總，估計填空題和簡答題90%會從這里出題。這門考試考察范圍非常之廣，因此可以說下面的都是重點。當然，認為大題考的可能性比較大的有發(fā)光強度的參數的計算，異質p-n結的平衡態(tài)，電光延遲量的計算和半波電壓的推導，電光調制中行波調制器的帶寬，倍頻匹配角的推導等等。另有一份期中考試卷子供大家參考。本份總結5，6，7章由李一倫同學編寫，16，17，18，19由蔡海霞同學編寫，20，21，22由王力同學編寫，23，24及作業(yè)題由劉遠致同學編寫，其余由鐘宇君同學編寫。有疑問請大家指出。光電子技術總結第一章1、輻射度量定義、單位、輻射度量學的基本

2、量？輻射度量學描述整個電磁波譜范圍的電磁輻射，以輻射能量或輻射功率為基本量。輻射能量的單位為焦耳，輻射功率的單位為瓦特。2、單色輻射度量定義及其與復色輻射度量的關系？任一光譜輻射度量Xe(l)與其對應的復色輻射度量Xe之間通過積分關系連接：3、光視效能與光視效率的意義？人眼對不同波長的單位輻射通量的響應，稱為光視效能，用K(l)表示，其最大值為Km=683（流明/瓦）(lm/W)。歸一化光視效能稱為光視效率，記為V (l)，顯然，V (l)= K(l)/ Km4、光度量定義、單位、光度學的基本量？所謂光度量指描述人眼可見電磁波段范圍的電磁輻射的量。光度學中的基本量選為發(fā)光光強，其單位為坎德拉，

3、簡稱坎，符號為Cd。5、光度量與輻射度量間的轉換？光度量與輻射度量之間通過光視效能聯(lián)系起來。6、一個發(fā)光強度單位的國際定義？一“坎德拉”定義為：點發(fā)光源向給定方向發(fā)出 Hz或555nm的電磁輻射，其輻射強度為1/683W/Sr。第二章1、人造光源的發(fā)光效率與理想光效？發(fā)光效率是對人造光源而言的，指光源所發(fā)出的光通量與輸入的功率之比。理想光效則表示可見光譜范圍的輻射功率轉換為光通量的效率。2、發(fā)射本領、吸收本領與基爾霍夫定律？輻射本領：描述物體熱輻射能力，物體的輻射本領用它的光譜輻射出射度表示：吸收本領：描述物體吸收輻射的能力，定義為物體吸收的在l到l+dl范圍的輻射通量與入射的同一光譜范圍的輻

4、射通量之比：基爾霍夫定律：任何物體的發(fā)射本領與其吸收本領之比是一個與物體性質無關的普適函數，這個普適函數只依賴l和T兩個變量。即：3、黑體概念、黑體輻射分布特點？黑體指吸收本領a(l,T)恒為1的熱輻射體。黑體輻射性質：（1）單峰結構；（2）輻射能量隨溫度增加，存在關系Meb(T)=sT4；（3）峰值波長隨溫度升高藍移，存在關系lmT=a=2898mm K。4、熱輻射體分類、色溫與相關色溫？熱輻射體分類：分為黑體、灰體和選擇輻射體色溫：如果熱輻射體的光色與溫度為T的黑體的光色完全一樣，則稱該熱輻射體的色溫為T；相關色溫：如果熱輻射體的光色與溫度為T的黑體的光色最接近，則稱T為該黑體的相關色溫。

5、5、鹵鎢燈結構、鹵鎢循環(huán)原理及鹵鎢燈特點？在白熾燈中改充鹵素元素氣體，如Br2，I2等，鹵素與鎢反應：燈絲附近溫度高，鎢蒸汽壓高，抑制鎢蒸發(fā)。在玻璃殼附近，溫度較低，形成WX，阻止鎢沉積在玻璃殼上而損耗。所以，鹵鎢反應抑制了鎢損耗，延長了鎢絲的壽命。與白熾燈比較，鹵鎢燈特點：（1）體積?。唬?）光通量穩(wěn)定。（3）光效率高，20-30流明/瓦；（4）色溫高，達3300K；（5）壽命長。6、標準照明體、標準光源、A、B、C標準照明體？標準照明體指特定的光譜功率分布。標準光源指實現(xiàn)標準照明體的發(fā)光源。標準照明體A：溫度為2856K的黑體所發(fā)出的光譜標準照明體B：相關色溫約為4874K的直射陽光的光譜

6、標準照明體C：相關色溫為6774K的平均日光的光譜7、氣體放電發(fā)光的工作原理、初始電子的發(fā)射方式、弧光與輝光放電？氣體放電指電流通過氣體媒質時產生的放電現(xiàn)象。其原理為陰極產生初始電子，然后初始電子加速與氣體分子碰撞，能量傳給氣體分子，使其激發(fā)、躍遷到高能級。然后受激發(fā)分子返回基態(tài)時，發(fā)射光子，即發(fā)光。陰極發(fā)射方式主要有三種：熱電子發(fā)射、正離子轟擊發(fā)射和場致發(fā)射弧光放電：熱電子發(fā)射是弧光放電的主要形式之一。加熱陰極以后，部分電子得到足夠能量，克服金屬的逸出功，逸出金屬表面。輝光放電：正離子轟擊是輝光放電的主要方式，即利用高動能的正離子轟擊陰極，使陰極發(fā)射電子8、氣體放電光源的優(yōu)點及放電伏安特性？

7、氣體放電光源的優(yōu)點：（1）可獲得高色溫，不像熱輻射光源色溫受燈絲熔點限制。（2）輻射光譜可選擇性好，只要選擇適當的發(fā)光材料即可；（3）發(fā)光效率遠比熱輻射的高；（4）壽命長，壽命期內光通量穩(wěn)定。氣體放電伏安特性：9、直流、低頻和高頻放電燈的穩(wěn)流方式？直流供電用電組穩(wěn)流、低頻交流供電用電感、高頻交流用電容穩(wěn)流第三章1、低氣壓氣體放電燈的光譜特點？常見低氣壓燈？低氣壓氣體放電燈：氣壓在乇的氣體光源。其光譜特點是表現(xiàn)為工作原子或分子的發(fā)射譜線，即線狀光譜，帶有明顯的特征顏色，顯色性不好。常見低氣壓燈：低壓汞燈、低壓鈉燈、氫燈、氪燈、氫弧燈、原子光譜燈等。2、高氣壓氣體放電燈的光譜特點？自吸收效應增強？

8、常見高氣壓燈？脈沖氙燈的特點？高氣壓氣體放電光源：氣壓大于一個大氣，其光譜特征為工作氣體的原子或分子譜線展寬，并迭加在較強的連續(xù)背景光譜上。顯色性較好。通常發(fā)光效率隨壓力增加而提高。自吸收增強：在光源中，孤層處于基態(tài)的同類原子較多，這些低能態(tài)同類原子能夠通過吸收高能態(tài)原子發(fā)射出來的光產生吸收光譜。光譜中譜線自吸收的程度，與原子蒸汽云厚度有關，孤層越厚，孤焰中被測元素原子濃度越大，自吸收現(xiàn)象越強。會使發(fā)射光譜強度減弱，形成雙線結構。常見高氣壓燈：高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈和脈沖氙燈等。脈沖氙燈脈沖放電可獲得短脈沖、高通量和高亮度。其工作原理為利用電容先將能量存起來，然后，通過觸

9、發(fā)，使氙燈瞬間放電，電容上的儲能瞬間釋放給氙燈，發(fā)出高亮度的光。3、光源的顯色性與顯色指數？CIE規(guī)定用普朗克輻射體或標準照明體D（高色溫標準照明體）作參考照明，并將其顯色指數定義為100。規(guī)定3000K色溫的標準熒光燈的顯色指數為50。定義標準顏色樣品在參照光源和待測光源照明下的色差為DE，待測光源對該顏色樣品的顯色指數稱為特殊顯色指數，記為Ri，計算公式為：4、受激吸收與發(fā)射、自發(fā)發(fā)射？原子從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，必須吸收光子，這稱為受激吸收，而處于高能級的原子會隨機發(fā)射出光子而回到低能態(tài)，這稱為自發(fā)輻射。處于高能態(tài)的原子，在一個與發(fā)射光子能量相同的光子的作用下，輻射出與作用光子相同狀態(tài)的光

10、子而回到低能態(tài)，這種輻射稱為受激輻射。5、實現(xiàn)受激輻射放大的必要條件？對簡并度為1，即g1=g2=1的原子體系，必須實現(xiàn)粒子布居數反轉。這是實現(xiàn)受激輻射放大的必要條件。6、粒子數反轉與能級結構？二能級體系不可能實現(xiàn)粒子數反轉，至少要三能級體系，并有一個亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)存在。粒子數反轉在亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)與比其低的能態(tài)間實現(xiàn)。7、光學正反饋、放大和泵浦閾值？在激光器中通過諧振腔來實現(xiàn)光學正反饋。M1為全反射鏡，M2為高反射低透射耦合輸出鏡。光在腔內往反一次僅輸出一部分，當輸出加損耗與增益達到平衡時，激光器就輸出穩(wěn)定的光束。泵浦閾值：剛好能使激光器維持穩(wěn)定輸出的最小泵浦功率。第四章1、產生激光的充要條件？（1）

11、必要條件：至少為三能級體系，能夠實現(xiàn)粒子數反轉 。（2）充分條件：光學正反饋和大于閾值的泵浦功率。2、激光的縱、橫模？如何選擇縱、橫模？橫模指光束橫截面上的能量分布?？v模指激光器振蕩的一個頻率或該頻率電磁波在諧振腔內形成的駐波的能量分布模式。它是由于諧振腔的選頻作用引起的。出現(xiàn)高階橫模通常是因為激光器的增益太高，所以可以通過降低增益或增加損耗實現(xiàn)單橫模運轉。常用在激光器中設置小孔，增加高階橫模的損耗，而使高階橫模得到抑制。實現(xiàn)選橫模。多縱模是由于激光增益帶寬太寬引起的，所以通過限制縱模的增益來抑制不需要的縱模。常用的方法是使用輸出標準具代替通常的耦合輸出鏡，標準具器作窄帶濾光片的作用，可以只讓

12、某一單一縱模運轉，而抑制其它縱模。3、紅寶石激光器的能級結構、泵浦方式，工作特性，偏振特性，輸出波長？能級結構：三能級結構泵浦方式：光泵浦，由于吸收峰在藍、綠區(qū)，用脈沖氙燈泵浦，光譜匹配較好。工作特性：低重復率使用時不需要冷卻，自然散熱。較高重復率使用時，燈和激光棒都需要水冷。為了提高泵浦效率，通常需要橢圓聚光腔，燈和激光棒分別位于橢圓腔的焦線上。若需大功率，多燈泵浦，可用雙橢圓腔。偏振特性：若激光不是沿光軸方向，則輸出為線偏振，垂直光軸，O光。輸出波長：69434、YAG激光器的能級結構、泵浦方式，工作特性，偏振特性，輸出波長？工作物質：YAG=Y3Al5O12+1.0-1.2%Nd2O3(

13、原子百分比)能級結構：Nd3+的四能級泵浦方式：吸收光譜在近紅外波段，通常用氪燈泵浦，并用橢圓聚光腔提高泵浦效率。工作特性：由于Nd:YAG的閾值低，沖放電快，所以可以高重復率調Q運轉，并使用預燃電路，使氪燈處于點燃裝態(tài)，免去高壓觸發(fā)?？梢匝娱L燈的壽命。輸出波長：1.064um5、釹玻璃激光器的能級結構、泵浦方式，工作特性，偏振特性，輸出波長？工作物質：各向同性玻璃+Nd2O3 （1-5%重量比）能級結構： Nd3+的四能級泵浦:氪燈輸出波長:最強輻射1.0627微米6、氦-氖激光器的能級結構，泵浦方式工作特性，偏振特性，輸出波長？工作物質：氦氣（1乇）+氖氣（0.1乇）混合氣體激活介質:氖原

14、子能級結構:四能級系統(tǒng)發(fā)射波長:3.39mm(a),0.6328 mm(b) 1.15 mm(c).其中3.39mm的增益最高，通常用玻璃窗抑制3.39mm發(fā)射或加軸向非均勻磁場。泵浦：氣體輝光放電激勵，氦原子共振能量轉移。第五講1、氦-氖激光器的工作物質、增益介質、泵浦方式、發(fā)射波長及其選擇，諧振腔結構，穩(wěn)頻，偏振性？工作物質：氦氣（1乇）+氖氣（0.1乇）混合氣體增益介質:氖原子泵浦方式：氣體輝光放電激勵，氦原子共振能量轉移。發(fā)射波長:3.39mm(a),0.6328 mm(b)1.15 mm(c).其中3.39mm的增益最高，通常用玻璃窗抑制3.39mm發(fā)射或加軸向非均勻磁場。我們在實驗

15、室看見的紅光激光器，大多都是氦氖激光器，工作波長為632.8納米諧振腔有三種結構：內腔式、外腔式和半內腔式。內腔式He-Ne激光器主要用于小功率短腔結構。特點：使用方便，輸出激光為非偏振。外腔式He-Ne激光器玻璃管兩端用布儒斯特窗玻璃封裝，諧振腔的兩端鏡外加，可以獨立調節(jié)。特點：輸出線偏振光，功率大，但需要經常維護。半內腔式He-Ne激光器諧振腔的一個端鏡與玻璃殼焊接在一起，而另一個端鏡可自由調節(jié)。特點：輸出線偏振較好，適合中等功率，維護較容易。穩(wěn)頻：通?？刂魄坏膸缀伍L度。腔長的補償：利用壓電陶瓷控制腔的全反射端鏡微位移。位移量由頻率漂移量確定。2、CO2激光器的工作物質、增益介質、泵浦方式

16、、能級結構，波長，諧振腔結構？工作物質：CO2：N2：He=3:2:5的混合氣體，總壓強10乇增益介質：CO2能級結構：四能級波長10.61 mm泵浦方式：縱向激勵：電場方向平行于光束方向，適用于中小功率；橫向激勵：電場方向垂直于光束方向，適用于高氣壓（400乇）大功率諧振腔結構：內腔式：適用于小型或波導型。半內腔式：適用于中等功率。外腔型：適用于大功率。無論哪種腔結構，端鏡均鍍金反射膜。3、氬離子激光器的工作物質、增益介質、泵浦方式，能級結構， 發(fā)射波長，諧振腔結構，輸出偏振，放電管結構？工作物質：惰性氣體氬氣，增益介質：氬離子。能級結構：四能級，4p 4s發(fā)射10條譜線，其中5145和48

17、89唉兩條譜線增益最大,優(yōu)先起振.泵浦:低壓大電流弧光放電使氬原子電離，離子-離子,離子-電子碰撞,激發(fā)過程可能是一步,也可能是兩步或多步過程.等離子管結構：由放電管、磁場組成。其中放電管要求具有優(yōu)良的傳熱性能，目前，中小功率激光器的放電管使用石墨，而大功率激光器的放電管則使用氧化鈹陶瓷，但這種材料粉末有毒，加工困難，所以價格貴。放電管的直徑約2-6毫米。軸向磁場的作用，磁約束Ar+在放電管軸心，不要碰放電管壁而去激發(fā)。4、準分子概念，增益介質，能級結構，與傳統(tǒng)激光相比的特點， 泵浦方式，發(fā)射波段？所謂準分子指處于激發(fā)態(tài)的復合分子，而在基態(tài)壽命很短。工作物質：惰性氣體或惰性氣體、鹵素元素混合物

18、或金屬、鹵素元素混合物。激活介質：準分子，如Xe2（氙）, KrF（氟化氪）, HgBr（溴化汞）能級結構：四能級系統(tǒng)泵浦：（1）高能電子束，（2）電子束控制放電，（3）快放電由于激光上能級壽命短，要求快速泵浦。輸出波長：帶寬較寬特點：高效率，大能量，已獲得350J/脈沖輸出。第六講1、半導體能帶，P、N型摻雜， P、N型半導體，P-N結，費米能級，輻射放大條件，必要條件， P-N結能帶圖繪制？固體中由于大量原子緊密結合，使得單原子的能級分裂為寬的能帶，能帶由相距很小的精細能級組成。電子在能帶中的分布形式決定了固體材料的導電性能。（詳細情況，可以參看固體物理課本，或者任意版本的半導體物理教程。

19、實在不行了，找一找光纖通訊課本，談到LED和LD都會講一講的）P型摻雜：用低價元素摻雜本征半導體。P型半導體：P摻雜形成的半導體。以空穴導電，費米能級降低。 N型摻雜：用高價元素摻雜本征半導體。N型半導體：N摻雜形成的半導體，以電子導電，費米能級升高。由于N型半導體中有富裕的自由電子，而P型半導體中有富裕的自由的空穴，所以當P型和N型半導體接觸時，P型半導體中的空穴就會向N型中擴散，而N型半導體中的電子向P型中擴散，結果是P型端帶負電，而N型端帶正電。因而會形成內建電場，內建電場的方向從N型端指向P型端，從而又阻止電子和空穴的擴散。最后，依靠電子和空穴濃度梯度的擴散和內建電場的電作用達到平衡，

20、在接觸面附近形成一個耗盡層，即p-n結。指絕對零度時全滿電子態(tài)與全空電子態(tài)的能量分界面?；蚪^對零度時電子占據的最高能態(tài)的能量，用符號EF表示。輻射放大條件：必須能夠實現(xiàn)粒子數反轉。必要條件：四能級系統(tǒng)，重摻雜，使發(fā)射能量小于激發(fā)所需能量2、同質、異質P-N結，能帶圖繪制，半導體激光器的特點，同質、單異質和雙異質P-N結激光器的特點？同質結：由同種半導體材料組成的pn結；異質結：由（能帶圖見賴天樹ppt）閾值電流正比于溫度的立方，所以只能在低溫（液氮）下同質結激光器的特點：連續(xù)工作，室溫下只能脈沖工作，壽命較短。單異質結激光器比同質結激光器具有更高的效率，低的閾值電流。由于雙異質結構的高效率約束

21、，使雙異質結激光器的效率大為提高，閾值電流大為降低，可在室溫下連續(xù)工作。沒有找到明確的 半導體激光器的特點。3、重摻雜，為何需要重摻雜，產生受激輻射放大的必要條件、充分條件？重摻雜：由于費米能級隨摻雜濃度而變化，所以使用重摻雜使P型半導體的費米能級進入價帶，而使N型半導體的費米能級進入導帶，這樣在p-n結耗盡層中就形成等價的四能級結構必要條件：重摻雜，使發(fā)射能量小于激發(fā)所需能量充分條件：粒子數反轉這兩個概念，存疑。希望各位指點迷津。第七講1、異質P-N結，能帶圖繪制，半導體激光器的特點，同質、單異質和雙異質P-N結激光器的性能比較？能帶圖如下：EFPEcEvNDEcDEV明確的半導體激光器的特

22、點我沒找到。請各位大俠出手相助。同質結激光器的特點：連續(xù)工作，室溫下只能脈沖工作，壽命較短。單異質結激光器比同質結激光器具有更高的效率，低的閾值電流。由于雙異質結構的高效率約束，使雙異質結激光器的效率大為提高，閾值電流大為降低，可在室溫下連續(xù)工作。2、摻鈦藍寶石激光器的工作物質、增益介質，能級結構，增益線寬，泵浦方式，非線性效應，諧振腔結構？工作物質：Al2O3+Ti2O3(5%)，激活介質：Ti3+能級結構：四能級系統(tǒng)泵浦方式：光激發(fā)，通常用激光激發(fā)輸出波長：700-1100nm連續(xù)可調。摻鈦藍寶石具有很強的三階非線性，利用這一特性可以實現(xiàn)激光的相位調節(jié)-自相位調節(jié)，鎖定不同縱模間的位相，實

23、現(xiàn)鎖模運轉。由于自相位調節(jié)是一種非線性效應，需要強的光功率密度，所以鈦寶石激光諧振強設計中要考慮提高寶石棒中的光功率密度，需要加一對聚焦亞腔，使激光聚焦通過鈦寶石棒，獲得強的光功率密度，進而強的自相位調節(jié)。3、激光器Q值定義，機械調Q的特點，常見結構，加速原理？Q指諧振腔的品質因素，它定義為腔內存儲的能量與每秒中損耗的能量之比機械調Q特點：將全反射鏡替換為一個轉動的棱鏡。轉鏡調Q屬慢開關型，機械轉動引起振動，開關時間通常在百納秒量級。結構可以參考老師的ppt，比較簡單，略去。加速原理：采用光學加速方法來壓縮開關角，縮短脈沖寬度。方法有二，折疊腔式和冷靜直角式。預計考到的概率很小，具體方法參看P

24、PT第八章1、機械調Q的原理，最佳轉速，開關角，轉鏡加速原理？機械調Q激光器結構如圖所示，它是將全反射鏡替換為一個轉動的棱鏡。設直角棱鏡的角平分線與激光束的交角為q，則損耗率dq曲線隨棱鏡的轉動方式而變化。當棱鏡沿x軸轉動時，就可以靈敏地調節(jié)諧振腔的損耗率，因為q變化能靈敏地破壞諧振條件，開關角小，能獲得窄脈沖。最佳轉速：轉速越快，開關時間越短，脈沖越短，然而，峰功率為脈沖能量與時間之比，轉速太快，可能脈沖能量太低，峰功率也低。應調節(jié)轉速，使峰功率最大，而不是只追求脈沖寬度窄。轉鏡由電機驅動，轉速約3000轉/分，開關時間約為100ns，這離最佳轉速還有一定的距離。再提高電機轉速也有困難，所以

25、采用光學加速方法來壓縮開關角，縮短脈沖寬度?？梢圆捎谜郫B式腔和棱鏡直角腔來壓縮脈沖。2、電光調Q的原理，電光Q開關的典型結構，工作過程，升壓式，降壓式電光Q開關的優(yōu)缺點，普克爾效應，克爾效應？電光調Q利用電光晶體的各向異性線性電光效應，控制光的偏振態(tài)變化，達到控制諧振腔的損耗目的。電光調制器的典型結構是用電光晶體制造的一個電壓控制的1/4或1/2波片?？刂仆ㄟ^它的光束的偏振態(tài)的變化。電光Q開關的工作過程是當入射光束被分解為o光和e光后，經過電光晶體時，若電光晶體突然退壓，則光線方向偏離原來入射方向，Q值突然增加，由此達到調Q目的。退壓Q開關的缺點是脈沖前沿不陡。普克爾效應即一次電光效應，折射率

26、的變化與電場成線性變化；克爾效應是二次電光效應。3、端鏡耦合輸出調Q和腔倒空調Q技術的比較？脈沖透射式Q開關（PTM）又稱腔倒空。發(fā)展腔倒空技術是為了進一步壓縮Q開關脈沖和輸出更高的脈沖能量?？梢詫⑶粌热磕芰吭谝粋€振蕩周期內倒出，提高脈沖峰功率一個數量級。激光是在高Q狀態(tài)振蕩輸出的，至少要振蕩幾個周期，才能有好的相干性、好的方向性和足夠的增益。Q開關脈沖寬度為m2L/c。激光端鏡耦合輸出通常只有10%左右，剩余的90%左右的能量在腔內沒有輸出。第九章1、聲光調制器的工作原理，行波性，駐波性聲光Q開關的特點，聲光Q開關的調Q原理，布拉格和拉曼-奈斯衍射的特點。聲光調Q的優(yōu)點？腔倒空聲光調Q的

27、倒出效率？聲波是縱波，在介質中傳播時會引起介質的密度隨聲波周期性變化，進而折射率周期性變化，形成折射率光柵。光通過這種折射率光柵后，位相會受到調制而產生衍射，即聲-光衍射。聲-光衍射可分為拉曼奈斯衍射和布拉格衍射，后者的衍射效率高，所以，聲光調Q通常采用布拉格衍射調Q。 聲-光調制器可以設計成行波型和駐波型兩種結構。行波型即超聲波沿光柵單方向傳播，而駐波型則可以看作沿兩個相反方向傳播的超聲波在光柵上的疊加。駐波型的驅動功率比行波型低，但駐波超聲場在聲光介質中不易迅速消除，因而開關時間較長，故實際使用中多采用行波型。聲光調Q是利用超聲波在彈性介質中傳播引起的折射率光柵對光的衍射實現(xiàn)諧振腔的Q值調

28、節(jié)的。拉曼奈斯衍射是多級衍射，每一級的衍射效率低；布拉格衍射僅有正或負一級衍射，衍射效率比較高。聲光調Q的優(yōu)點：易于實現(xiàn)高重復率調Q，從數10K-數MHz。腔倒空聲光調Q采用共焦腔提高倒出效率。 倒出效率為：最大值為50%，當h=50% 2、染料調Q的原理，優(yōu)缺點？屬于什么類型調Q技術？可飽和吸收體主要有染料，利用染料的非線性吸收特性實現(xiàn)調Q。在光強強度比較低時，染料對激光的吸收大于損耗，激光不振蕩，處于粒子數反轉積累階段。當積累到增益大于損耗時，脈沖開始振蕩，在振蕩過程中，由于脈沖前后沿的強度較低，所以吸收大于中心處，反過來，就是脈沖中心（峰）處的增益大于前后沿，所以，振蕩放大的結果是脈沖越

29、來約窄。 優(yōu)點:Q開關結構簡單,沒有電干擾,可獲得峰值功率幾兆瓦,脈寬十幾納秒的巨脈沖;缺點:產生Q脈沖的時刻有一定的隨機性,不能人為控制;染料易變質,需經常更換.機械，聲光，電光調Q屬于主動調Q，染料調Q屬于被動調Q3、調Q技術的分類，主、被動型？常見的調Q技術包括機械調Q、電光調Q、聲光調Q和染料調Q四種技術。其中前三種技術屬主動調Q技術，而染料調Q屬被動調Q。4、何謂鎖模？鎖模技術的分類？鎖模的前提？鎖模脈沖寬度、峰功率，脈沖重復率？鎖模實質上就是鎖各個縱模間的初始位相。使它們之間保持恒定差。鎖模技術包括主動、被動和自鎖三種。主動鎖模包括損耗調制和位相調制。染料鎖模是被動鎖模的一種。能實

30、現(xiàn)自鎖模的激光器是鈦寶石激光器。鎖模的前提：多縱模輸出鎖模脈沖寬度為，其中N為允許起振的縱模的個數，調制脈沖周期為。其峰功率為未鎖模時的N倍。脈沖的間隔時間為2L/C，為脈沖在諧振腔來回一次的時間，脈沖的重復率即為脈沖的間隔時間的倒數。5、損耗調制的鎖模原理？相位調制的鎖模原理？損耗調制即在諧振腔內放置一損耗調制器，表示為未受調制的電場表示為則經過調制后，可以表示為上式表明，正弦調幅波可以用頻率分別為w0，w0-wm，w0+wm的三個平面波的迭加合成。由于這三個平面波位相相同，所以它們相干疊加可以輸出一個巨脈沖。相位調制是指激光的初始相位受到調制信號的調制而隨信號變化，具體過程見下題。第十章1

31、、位相調制鎖模原理，鎖模啟動過程？位相調制是指激光的初始相位受到調制信號的調制而隨信號變化。設初始相位受到一相位增量調制：則相位調制信號為該式可以用貝塞爾函數展開成多級，若3的二次發(fā)射系數。電子或光子從低電壓端入射到管壁產生電子，在均勻電場的加速下，電子與管內壁多次碰撞，產生倍增電子，在高壓端輸出，可達到108的增益。CEM的增益可表示為：式中A為二次發(fā)射體的物質常數，一般為0.2-0.25，V0為垂直管壁方向的二次電子的平均發(fā)射電位，約為1-2V，a=L/d為CEM的長度、直徑比，V為加速電壓。CEM的增益飽和效應：當輸出脈沖電子數約為3108個時，增益就趨于飽和。引起飽和的物理原因是輸出端

32、的負空間電荷場排斥來自管壁的二次電子，使其不能獲得足夠的動能再次碰撞管壁產生二次電子。當a=L/d60時，飽和輸出電流約為管壁傳導電流的1/10，小于微安量級。Fig.81 通道式光電倍增管2、MCP的結構，MCP圖象加密、解密器原理？（即微通道板式光電倍增器）答：MCP倍增器是由多根CEM并在一起形成的二維倍增器件。每平方厘米中就有多于105根CEM，所以，分辨率很高，主要用于微弱圖象的亮度增強。MCP圖象加密、解密器原理，即MCP的圖象編碼與解碼原理：如果并CEM時，每根CEM的出入位置不一一對應，則MCP的輸出圖象就是混亂的，即圖象編碼。要恢復原始圖象，可使用另一個排列完全一樣的MCP，

33、但反向使用，即出入口顛倒，則可恢復圖象，實現(xiàn)圖象解碼。3、光電導探測的原理，增益效應，特性參數，常見光電導材料？答：光電導探測器是基于內光電效應，即電子從價帶激發(fā)到導帶，使光電導的電導率發(fā)生變化，即光敏電阻。光電導增益原理：起源于“電荷放大”效應，半導體中的雜質能級（位于禁帶中）會捕獲少數載流子，如N型（P型）光電導的空穴（電子）會被雜質能級捕獲，使光電導帶正電（負電），而吸引負極（正極）的電子（空穴）進入光電導，在電場作用下漂移到正極（負極），這就相當于增加了電子（空穴）的產生率。特性參數：a、光譜光電靈敏度，單位光功率產生的光電流隨光波長的變化關系；b、噪聲，光電導探測器的噪聲主要有三類：

34、熱噪聲、產生-復合噪聲、散粒噪聲。熱噪生起源于電子空穴的熱激發(fā)，通過降低溫度可以減小熱噪聲；產生-復合噪聲引起的電流波動的均方根值為：散粒噪聲又稱1/f噪聲，存在于大多數半導體器件中，可能起源于電子的漂移速率的漲落，散粒噪聲電流的均方根值為：常見光電導材料：a、CdS和CdSe，低成本可見光光電導材料，光電導增益G=103-104，響應時間較長，工作波段在紫、藍、綠短波區(qū)。b、PbS，近紅外靈敏光電導材料，光譜范圍在1-3.4um，2um處最靈敏，響應時間約200us。c、InSb，近紅外靈敏光電導材料，響應峰波長約5um，熱噪聲較大。d、碲鎘汞（Hg1-xCdxTe），中紅外靈敏光電導，峰值

35、波長10um左右，通過調節(jié)Hg和Cd的相對比例可以改變禁帶寬度，從而改變靈敏波長，通常需要制冷，熱噪聲大。4、光電池結構、工作原理，等效模型，特性參數，工作電路？答：光電池的結構是一個較大面積的半導體PN結，工作原理即是光生伏特效應,當負載接入PN兩極后即得到功率輸出。工作原理：當p-n結耗盡層受到光照后，會產生電子空穴對，在內建電場的作用下，電子漂向n端，而空穴漂向p端，結果n端電勢降低，p端電勢升高，即p-n產生附加光生電勢差，記為DE。P端為光生電動勢的正極。光電池可以等效為恒電流源與反向二極管并聯(lián)，如圖2所示：圖光電池等效電路特性參數：（1）光照特性，指光電池的光生電動勢或光電流與光照

36、度的關系。光生電流與光照度成線性關系，而光生電動勢與光照度成非線性關系。（2）光電轉換效率，指光電池的最大輸出功率與輸入光功率的比值，即。工作電路： 5、單晶硅、多晶硅光電池的典型轉換效率？答：（1）單晶硅光電池：轉換效率通常在10%左右，高的可達15-20%，價格較貴。（2）多晶硅光電池：價格便宜，轉換效率4-7%，制造容易，可制成大面積的光電池。第章復習題：1、太陽能裝置的組成，太陽能電池串、并聯(lián)要求、電壓變換？答：太陽能裝置的組成通常是將很多光電池通過串、并聯(lián)組成光電池組，并與畜電池組裝在一起。實現(xiàn)24小時晝夜工作。通過串聯(lián)提高電壓，通過并聯(lián)多個相同串聯(lián)組獲得大的輸出電流。太陽能電池串、并聯(lián)要求：（1）串聯(lián)組中各片的面積要相等，并聯(lián)的各組中的所串聯(lián)的光電池片數應相同。（2）在畜電池充