光電子技術(shù)總結(jié)

1、精選文檔為了便利同學(xué)們復(fù)習(xí)，我們將網(wǎng)上課件的每一章后面的復(fù)習(xí)提要總結(jié)出來匯總，估量填空題和簡答題90%會從這里出題。這門考試考察范圍格外之廣，因此可以說下面的都是重點。當(dāng)然，認為大題考的可能性比較大的有發(fā)光強度的參數(shù)的計算，異質(zhì)p-n結(jié)的平衡態(tài)，電光延遲量的計算和半波電壓的推導(dǎo)，電光調(diào)制中行波調(diào)制器的帶寬，倍頻匹配角的推導(dǎo)等等。另有一份期中考試卷子供大家參考。本份總結(jié)5，6，7章由李一倫同學(xué)編寫，16，17，18，19由蔡海霞同學(xué)編寫，20，21，22由王力同學(xué)編寫，23，24及作業(yè)題由劉遠致同學(xué)編寫，其余由鐘宇君同學(xué)編寫。有疑問請大家指出。光電子技術(shù)總結(jié)第一章1、輻射度量定義、單位、輻射度量

2、學(xué)的基本量？輻射度量學(xué)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(fù)色輻射度量的關(guān)系？任一光譜輻射度量Xe(l)與其對應(yīng)的復(fù)色輻射度量Xe之間通過積分關(guān)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(yīng)，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)，明顯，V (l)= K(l)/ Km4、光度量定義、單位、光度學(xué)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(xué)中的基本量選為發(fā)光光強，其單位為

3、坎德拉，簡稱坎，符號為Cd。5、光度量與輻射度量間的轉(zhuǎn)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。其次章1、人造光源的發(fā)光效率與抱負光效？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。抱負光效則表示可見光譜范圍的輻射功率轉(zhuǎn)換為光通量的效率。2、放射本事、吸取本事與基爾霍夫定律？輻射本事：描述物體熱輻射力量，物體的輻射本事用它的光譜輻射出射度表示：吸取本事：描述物體吸取輻射的力量，定義為物體吸取的在l到l+dl范圍的輻射通量與入射的同一光譜

4、范圍的輻射通量之比：基爾霍夫定律：任何物體的放射本事與其吸取本事之比是一個與物體性質(zhì)無關(guān)的普適函數(shù)，這個普適函數(shù)只依靠l和T兩個變量。即：3、黑體概念、黑體輻射分布特點？黑體指吸取本事a(l,T)恒為1的熱輻射體。黑體輻射性質(zhì)：（1）單峰結(jié)構(gòu)；（2）輻射能量隨溫度增加，存在關(guān)系Meb(T)=sT4；（3）峰值波長隨溫度上升藍移，存在關(guān)系lmT=a=2898mm K。4、熱輻射體分類、色溫與相關(guān)色溫？熱輻射體分類：分為黑體、灰體和選擇輻射體色溫：假如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(guān)色溫：假如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

5、關(guān)色溫。5、鹵鎢燈結(jié)構(gòu)、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(yīng)：燈絲四周溫度高，鎢蒸汽壓高，抑制鎢蒸發(fā)。在玻璃殼四周，溫度較低，形成WX，阻擋鎢沉積在玻璃殼上而損耗。所以，鹵鎢反應(yīng)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??；（2）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(biāo)準照明體、標(biāo)準光源、A、B、C標(biāo)準照明體？標(biāo)準照明體指特定的光譜功率分布。標(biāo)準光源指實現(xiàn)標(biāo)準照明體的發(fā)光源。標(biāo)準照明體A：溫度為2856K的黑體所發(fā)出的光譜標(biāo)準照明體B：相關(guān)色溫約為4874K的直射陽

6、光的光譜標(biāo)準照明體C：相關(guān)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、初始電子的放射方式、弧光與輝光放電？氣體放電指電流通過氣體媒質(zhì)時產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。其原理為陰極產(chǎn)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，放射光子，即發(fā)光。陰極放射方式主要有三種：熱電子放射、正離子轟擊放射和場致放射弧光放電：熱電子放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，使陰極放射電子8、氣體放電光源的優(yōu)點及放電伏

7、安特性？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(dāng)?shù)陌l(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(nèi)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、低頻溝通供電用電感、高頻溝通用電容穩(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放射譜線，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？自吸取效

8、應(yīng)增加？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。自吸取增加：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取高能態(tài)原子放射出來的光產(chǎn)生吸取光譜。光譜中譜線自吸取的程度，與原子蒸汽云厚度有關(guān)，孤層越厚，孤焰中被測元素原子濃度越大，自吸取現(xiàn)象越強。會使放射光譜強度減弱，形成雙線結(jié)構(gòu)。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

9、，通過觸發(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(shù)？CIE規(guī)定用普朗克輻射體或標(biāo)準照明體D（高色溫標(biāo)準照明體）作參考照明，并將其顯色指數(shù)定義為100。規(guī)定3000K色溫的標(biāo)準熒光燈的顯色指數(shù)為50。定義標(biāo)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(shù)稱為特殊顯色指數(shù)，記為Ri，計算公式為：4、受激吸取與放射、自發(fā)放射？原子從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，必需吸取光子，這稱為受激吸取，而處于高能級的原子會隨機放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，在一個與放射光子能量相同的光子的作用下，輻射出與作用光子相同

10、狀態(tài)的光子而回到低能態(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，必需實現(xiàn)粒子布居數(shù)反轉(zhuǎn)。這是實現(xiàn)受激輻射放大的必要條件。6、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與能級結(jié)構(gòu)？二能級體系不行能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，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(shù)反轉(zhuǎn)在亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)與比其低的能態(tài)間實現(xiàn)。7、光學(xué)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(xué)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(nèi)往反一次僅輸出一部分，當(dāng)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(chǎn)生激光的充要條件

11、？（1）必要條件：至少為三能級體系，能夠?qū)崿F(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 。（2）充分條件：光學(xué)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(nèi)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。消滅高階橫模通常是由于激光器的增益太高，所以可以通過降低增益或增加損耗實現(xiàn)單橫模運轉(zhuǎn)。常用在激光器中設(shè)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(biāo)準具代替通常的耦合輸出鏡，標(biāo)準具器作窄帶濾光片的作用，

12、可以只讓某一單一縱模運轉(zhuǎn)，而抑制其它縱模。3、紅寶石激光器的能級結(jié)構(gòu)、泵浦方式，工作特性，偏振特性，輸出波長？能級結(jié)構(gòu)：三能級結(jié)構(gòu)泵浦方式：光泵浦，由于吸取峰在藍、綠區(qū)，用脈沖氙燈泵浦，光譜匹配較好。工作特性：低重復(fù)率使用時不需要冷卻，自然散熱。較高重復(fù)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(jié)構(gòu)、泵浦方式，工作特性，偏振特性，輸出波長？工作物質(zhì)：YAG=Y3Al5O12+1.0-1.2%Nd

13、2O3(原子百分比)能級結(jié)構(gòu)：Nd3+的四能級泵浦方式：吸取光譜在近紅外波段，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(fù)率調(diào)Q運轉(zhuǎn)，并使用預(yù)燃電路，使氪燈處于點燃裝態(tài)，免去高壓觸發(fā)。可以延長燈的壽命。輸出波長：1.064um5、釹玻璃激光器的能級結(jié)構(gòu)、泵浦方式，工作特性，偏振特性，輸出波長？工作物質(zhì)：各向同性玻璃+Nd2O3 （1-5%重量比）能級結(jié)構(gòu)： 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(jié)構(gòu)，泵浦方式工作特性，偏振特性，輸出波長？工作物質(zhì)：氦氣（1乇）+氖氣（0.1乇）混合氣體激活介

14、質(zhì):氖原子能級結(jié)構(gòu):四能級系統(tǒng)放射波長: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放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(zhuǎn)移。第五講1、氦-氖激光器的工作物質(zhì)、增益介質(zhì)、泵浦方式、放射波長及其選擇，諧振腔結(jié)構(gòu)，穩(wěn)頻，偏振性？工作物質(zhì)：氦氣（1乇）+氖氣（0.1乇）混合氣體增益介質(zhì):氖原子泵浦方式：氣體輝光放電激勵，氦原子共振能量轉(zhuǎn)移。放射波長: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放射或加軸向非均勻磁場。我

15、們在試驗室觀察的紅光激光器，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(jié)構(gòu)：內(nèi)腔式、外腔式和半內(nèi)腔式。內(nèi)腔式He-Ne激光器主要用于小功率短腔結(jié)構(gòu)。特點：使用便利，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(diào)整。特點：輸出線偏振光，功率大，但需要經(jīng)常維護。半內(nèi)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(diào)整。特點：輸出線偏振較好，適合中等功率，維護較簡潔。穩(wěn)頻：通常把握腔的幾何長度。腔長的補償：利用壓電陶瓷把握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(zhì)、增益介質(zhì)、

16、泵浦方式、能級結(jié)構(gòu)，波長，諧振腔結(jié)構(gòu)？工作物質(zhì)：CO2：N2：He=3:2:5的混合氣體，總壓強10乇增益介質(zhì)：CO2能級結(jié)構(gòu)：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(jié)構(gòu)：內(nèi)腔式：適用于小型或波導(dǎo)型。半內(nèi)腔式：適用于中等功率。外腔型：適用于大功率。無論哪種腔結(jié)構(gòu)，端鏡均鍍金反射膜。3、氬離子激光器的工作物質(zhì)、增益介質(zhì)、泵浦方式，能級結(jié)構(gòu)， 放射波長，諧振腔結(jié)構(gòu)，輸出偏振，放電管結(jié)構(gòu)？工作物質(zhì)：惰性氣體氬氣，增益介質(zhì)：氬離子。能級結(jié)構(gòu)：四能級，4p 4s放射10條譜線，其中514

17、5和4889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(jié)構(gòu)：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(zhì)，能級結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)激光相比的特點， 泵浦方式，放射波段？所謂準分子指處于激發(fā)態(tài)的復(fù)合分子，而在基態(tài)壽命很短。工作物質(zhì)：惰性氣體或惰性氣體、鹵素元

18、素混合物或金屬、鹵素元素混合物。激活介質(zhì)：準分子，如Xe2（氙）, KrF（氟化氪）, HgBr（溴化汞）能級結(jié)構(gòu)：四能級系統(tǒng)泵浦：（1）高能電子束，（2）電子束把握放電，（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(dǎo)體能帶，P、N型摻雜， P、N型半導(dǎo)體，P-N結(jié)，費米能級，輻射放大條件，必要條件， P-N結(jié)能帶圖繪制？固體中由于大量原子緊密結(jié)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打算了固體材料的導(dǎo)電性能。（具體狀況，可以參看固體物理課本，或者任意版本的半導(dǎo)體物

19、理教程。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(dǎo)體。P型半導(dǎo)體：P摻雜形成的半導(dǎo)體。以空穴導(dǎo)電，費米能級降低。 N型摻雜：用高價元素摻雜本征半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體：N摻雜形成的半導(dǎo)體，以電子導(dǎo)電，費米能級上升。由于N型半導(dǎo)體中有富有的自由電子，而P型半導(dǎo)體中有富有的自由的空穴，所以當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸時，P型半導(dǎo)體中的空穴就會向N型中集中，而N型半導(dǎo)體中的電子向P型中集中，結(jié)果是P型端帶負電，而N型端帶正電。因而會形成內(nèi)建電場，內(nèi)建電場的方向從N型端指向P型端，從而又阻擋電子和空穴的集中。最終，依靠電子和空穴濃度梯度的集中和內(nèi)建電場的電作用達

20、到平衡，在接觸面四周形成一個耗盡層，即p-n結(jié)。指確定零度時全滿電子態(tài)與全空電子態(tài)的能量分界面?；虼_定零度時電子占據(jù)的最高能態(tài)的能量，用符號EF表示。輻射放大條件：必需能夠?qū)崿F(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。必要條件：四能級系統(tǒng)，重摻雜，使放射能量小于激發(fā)所需能量2、同質(zhì)、異質(zhì)P-N結(jié)，能帶圖繪制，半導(dǎo)體激光器的特點，同質(zhì)、單異質(zhì)和雙異質(zhì)P-N結(jié)激光器的特點？同質(zhì)結(jié)：由同種半導(dǎo)體材料組成的pn結(jié)；異質(zhì)結(jié)：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(zhì)結(jié)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(zhì)結(jié)激光器比同質(zhì)結(jié)激光器具有更高的效率，低的閾值電流。由于雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高

21、效率約束，使雙異質(zhì)結(jié)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(dǎo)體激光器的特點。3、重摻雜，為何需要重摻雜，產(chǎn)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(dǎo)體的費米能級進入價帶，而使N型半導(dǎo)體的費米能級進入導(dǎo)帶，這樣在p-n結(jié)耗盡層中就形成等價的四能級結(jié)構(gòu)必要條件：重摻雜，使放射能量小于激發(fā)所需能量充分條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)這兩個概念，存疑。期望各位教導(dǎo)迷津。第七講1、異質(zhì)P-N結(jié)，能帶圖繪制，半導(dǎo)體激光器的特點，同質(zhì)、單異質(zhì)和雙異質(zhì)P-N結(jié)激光器的性能比較？能帶圖如下：EFPEcEvNDEcDEV明確的半導(dǎo)體激

22、光器的特點我沒找到。請各位大俠出手相助。同質(zhì)結(jié)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(zhì)結(jié)激光器比同質(zhì)結(jié)激光器具有更高的效率，低的閾值電流。由于雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高效率約束，使雙異質(zhì)結(jié)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(zhì)、增益介質(zhì)，能級結(jié)構(gòu)，增益線寬，泵浦方式，非線性效應(yīng)，諧振腔結(jié)構(gòu)？工作物質(zhì)：Al2O3+Ti2O3(5%)，激活介質(zhì)：Ti3+能級結(jié)構(gòu)：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(diào)。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(diào)整-自相位調(diào)整，鎖定不同縱模間的

23、位相，實現(xiàn)鎖模運轉(zhuǎn)。由于自相位調(diào)整是一種非線性效應(yīng)，需要強的光功率密度，所以鈦寶石激光諧振強設(shè)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(diào)整。3、激光器Q值定義，機械調(diào)Q的特點，常見結(jié)構(gòu)，加速原理？Q指諧振腔的品質(zhì)因素，它定義為腔內(nèi)存儲的能量與每秒中損耗的能量之比機械調(diào)Q特點：將全反射鏡替換為一個轉(zhuǎn)動的棱鏡。轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q屬慢開關(guān)型，機械轉(zhuǎn)動引起振動，開關(guān)時間通常在百納秒量級。結(jié)構(gòu)可以參考老師的ppt，比較簡潔，略去。加速原理：接受光學(xué)加速方法來壓縮開關(guān)角，縮短脈沖寬度。方法有二，折疊腔式和冷靜直角式。估計考到的概率很小，具體方

24、法參看PPT第八章1、機械調(diào)Q的原理，最佳轉(zhuǎn)速，開關(guān)角，轉(zhuǎn)鏡加速原理？機械調(diào)Q激光器結(jié)構(gòu)如圖所示，它是將全反射鏡替換為一個轉(zhuǎn)動的棱鏡。設(shè)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(zhuǎn)動方式而變化。當(dāng)棱鏡沿x軸轉(zhuǎn)動時，就可以靈敏地調(diào)整諧振腔的損耗率，由于q變化能靈敏地破壞諧振條件，開關(guān)角小，能獲得窄脈沖。最佳轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速越快，開關(guān)時間越短，脈沖越短，然而，峰功率為脈沖能量與時間之比，轉(zhuǎn)速太快，可能脈沖能量太低，峰功率也低。應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，使峰功率最大，而不是只追求脈沖寬度窄。轉(zhuǎn)鏡由電機驅(qū)動，轉(zhuǎn)速約3000轉(zhuǎn)/分，開關(guān)時間約為100ns，這離最佳轉(zhuǎn)速還有肯定的距離。再提高電機轉(zhuǎn)速也有困

25、難，所以接受光學(xué)加速方法來壓縮開關(guān)角，縮短脈沖寬度?？梢越邮苷郫B式腔和棱鏡直角腔來壓縮脈沖。2、電光調(diào)Q的原理，電光Q開關(guān)的典型結(jié)構(gòu)，工作過程，升壓式，降壓式電光Q開關(guān)的優(yōu)缺點，普克爾效應(yīng)，克爾效應(yīng)？電光調(diào)Q利用電光晶體的各向異性線性電光效應(yīng)，把握光的偏振態(tài)變化，達到把握諧振腔的損耗目的。電光調(diào)制器的典型結(jié)構(gòu)是用電光晶體制造的一個電壓把握的1/4或1/2波片。把握通過它的光束的偏振態(tài)的變化。電光Q開關(guān)的工作過程是當(dāng)入射光束被分解為o光和e光后，經(jīng)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(diào)Q目的。退壓Q開關(guān)的缺點是脈沖前沿不陡。普克爾效應(yīng)即一次電光效應(yīng)

26、，折射率的變化與電場成線性變化；克爾效應(yīng)是二次電光效應(yīng)。3、端鏡耦合輸出調(diào)Q和腔倒空調(diào)Q技術(shù)的比較？脈沖透射式Q開關(guān)（PTM）又稱腔倒空。進展腔倒空技術(shù)是為了進一步壓縮Q開關(guān)脈沖和輸出更高的脈沖能量?？梢詫⑶粌?nèi)全部能量在一個振蕩周期內(nèi)倒出，提高脈沖峰功率一個數(shù)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(guān)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(nèi)沒有輸出。第九章1、聲光調(diào)制器的工作原理，行波性，駐波性聲光Q開關(guān)的特點，聲光Q開關(guān)的調(diào)Q原理，布拉格和拉曼-奈斯衍射的特點。聲光調(diào)Q的優(yōu)點？腔倒空聲

27、光調(diào)Q的倒出效率？聲波是縱波，在介質(zhì)中傳播時會引起介質(zhì)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，位相見受到調(diào)制而產(chǎn)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(diào)Q通常接受布拉格衍射調(diào)Q。 聲-光調(diào)制器可以設(shè)計成行波型和駐波型兩種結(jié)構(gòu)。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(qū)動功率比行波型低，但駐波超聲場在聲光介質(zhì)中不易快速消退，因而開關(guān)時間較長，故實際使用中多接受行波型。聲光調(diào)Q是利用超聲波在彈性介質(zhì)中傳播引起的折射率光柵對光的衍射實現(xiàn)諧振腔

28、的Q值調(diào)整的。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(diào)Q的優(yōu)點：易于實現(xiàn)高重復(fù)率調(diào)Q，從數(shù)10K-數(shù)MHz。腔倒空聲光調(diào)Q接受共焦腔提高倒出效率。 倒出效率為：最大值為50%，當(dāng)h=50% 2、染料調(diào)Q的原理，優(yōu)缺點？屬于什么類型調(diào)Q技術(shù)？可飽和吸取體主要有染料，利用染料的非線性吸取特性實現(xiàn)調(diào)Q。在光強強度比較低時，染料對激光的吸取大于損耗，激光不振蕩，處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)積累階段。當(dāng)積累到增益大于損耗時，脈沖開頭振蕩，在振蕩過程中，由于脈沖前后沿的強度較低，所以吸取大于中心處，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(jié)果

29、是脈沖越來約窄。 優(yōu)點:Q開關(guān)結(jié)構(gòu)簡潔,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(chǎn)生Q脈沖的時刻有肯定的隨機性,不能人為把握;染料易變質(zhì),需經(jīng)常更換.機械，聲光，電光調(diào)Q屬于主動調(diào)Q，染料調(diào)Q屬于被動調(diào)Q3、調(diào)Q技術(shù)的分類，主、被動型？常見的調(diào)Q技術(shù)包括機械調(diào)Q、電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q和染料調(diào)Q四種技術(shù)。其中前三種技術(shù)屬主動調(diào)Q技術(shù)，而染料調(diào)Q屬被動調(diào)Q。4、何謂鎖模？鎖模技術(shù)的分類？鎖模的前提？鎖模脈沖寬度、峰功率，脈沖重復(fù)率？鎖模實質(zhì)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(shù)包括主動、被動和自鎖三種。主動鎖模包括損耗調(diào)制和位相調(diào)制。染料鎖模是被動鎖模的一

30、種。能實現(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(shù)，調(diào)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(fù)率即為脈沖的間隔時間的倒數(shù)。5、損耗調(diào)制的鎖模原理？相位調(diào)制的鎖模原理？損耗調(diào)制即在諧振腔內(nèi)放置一損耗調(diào)制器，表示為未受調(diào)制的電場表示為則經(jīng)過調(diào)制后，可以表示為上式表明，正弦調(diào)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(diào)制是指激光的初始相位受到調(diào)制信號的調(diào)制而隨信號變化，具體過程見下題。

31、第十章1、位相調(diào)制鎖模原理，鎖模啟動過程？位相調(diào)制是指激光的初始相位受到調(diào)制信號的調(diào)制而隨信號變化。設(shè)初始相位受到一相位增量調(diào)制：則相位調(diào)制信號為該式可以用貝塞爾函數(shù)開放成多級，若<<1，則最終可以簡化為上式類似于調(diào)頻的結(jié)果，弱調(diào)相只產(chǎn)生一級上下邊頻，強調(diào)相可產(chǎn)生多級高階上下邊頻。鎖模啟動的過程即：當(dāng)強激光受到調(diào)制時，先產(chǎn)生上下邊頻的起振，然后激光連續(xù)振蕩，不斷激發(fā)更多的高階邊頻起振，最終諧振腔內(nèi)所允許的全部頻率都起振，它們相干疊加，形成窄的巨脈沖輸出。用頻率fi驅(qū)動放在共振腔內(nèi)的那只主動調(diào)制器工作，同時讓最靠近增益峰值頻率vm的模開頭激光振蕩受調(diào)制器的作用，這個模的電磁場通過調(diào)制

32、器之后將形成頻率分別為vm+fi和vm-fi的邊帶假如驅(qū)動頻率fi等于兩個縱模的頻率間隔（數(shù)值等于c/2l，c為光速，l為共振腔腔長），那么，vm帶將通過兩個邊帶的“搭橋”與和它相鄰近的兩個模發(fā)生耦合，三者建立了振蕩相位關(guān)系當(dāng)頻率vm±fi的邊帶通過調(diào)制器時，又產(chǎn)生頻率vm±2fi的新邊帶，它們又把vm與和它相隔頻率2fi的模耦合起來，建立激光振蕩相位關(guān)系輻射在腔內(nèi)來回通過調(diào)制器傳播，與vm建立振蕩相位關(guān)系的模越來越多，最終使在激光增益線寬范圍內(nèi)全部的縱模都耦合起來我們說，振蕩模此時已被鎖定，激光器進入鎖模狀態(tài)2、相位鎖模調(diào)制器的調(diào)制頻率為何要等于相鄰縱模間的頻率差？鎖模器

33、為何要放置在盡量靠近端鏡，放在遠離端鏡的位置行否？鎖模實質(zhì)上就是鎖各個縱模間的初始位相。使它們之間保持恒定差。調(diào)制頻率要等于相鄰縱模間的頻率差是為了保證每一次加載調(diào)制信號的時候，都剛好加載在可能起振的縱模的頻率上，使得最終起振的都是諧振腔所允許的頻率，然后這些縱模相干疊加才能產(chǎn)生極大值。鎖模器要盡量靠近端鏡是為了保證光束的調(diào)制頻率為縱模間頻率差，假如遠離端鏡，假設(shè)放在諧振腔中部，則相當(dāng)于每次光要走到中部才能受到激勵，這是受到激勵的頻率就不是c/2l而變成了c/l3、染料被動鎖模的原理，物理上它是屬于損耗調(diào)制或是相位調(diào)制？染料鎖?？梢远ㄐ缘乩斫鉃橹芷谛該p耗調(diào)制鎖模，但每次損耗調(diào)制的調(diào)制度不同，所

34、以數(shù)學(xué)處理更簡單。通常把染料鎖模分成三個階段。（1）線性吸取階段。此階段主要是增益積累。（2）非線性吸取階段。高增益模開頭振蕩，受到染料的調(diào)制。 （3）非線性放大階段。脈沖被壓縮，頻譜展寬，更多縱模被激發(fā)，又進一步壓縮脈沖。4、何謂自鎖模？自鎖模原理，如何激發(fā)縱模的？自鎖模的典型激光器是什么？自鎖模指由激光增益介質(zhì)自身產(chǎn)生的鎖模。自鎖模原理主要是由增益介質(zhì)的非線性效應(yīng)引起的。當(dāng)強的激光通過時，就會引起增益介質(zhì)的折射率變化:進而調(diào)制激光的相位這種由光脈沖強度引起的自己的相位變化，稱為自相位調(diào)制。自相位調(diào)制會引起頻譜展寬，展寬量為：所以，自相位調(diào)制使光波的頻譜展寬為一個連續(xù)帶，而連續(xù)帶中僅有與諧振

35、腔允許的縱模頻率相同的譜線能夠維持振蕩，其它譜帶消逝。激發(fā)起的多縱模迭加，使脈沖變得更窄，dI/dt更大，頻譜展寬更大，激發(fā)起更多的縱模。更多的縱模迭加產(chǎn)生更窄的脈沖，進而更大dI/dt，這種正反饋過程連續(xù)，直至達到一個穩(wěn)定鎖模狀態(tài)。5、激光內(nèi)、外調(diào)制？連續(xù)、脈沖調(diào)制？調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和強度調(diào)制？內(nèi)調(diào)制：指直接調(diào)制激光振蕩器的參數(shù)，使輸出的激光束的某個參數(shù)隨調(diào)制信號而變化。外調(diào)制：指調(diào)制激光器輸出的穩(wěn)定光束的某個參數(shù)，使其隨調(diào)制信號而變化。外調(diào)制是目前廣泛使用的調(diào)制方法。依據(jù)激光束的受調(diào)制參數(shù)分類，激光調(diào)制可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和強度調(diào)制。按激光載波的能量分布形式分類：連續(xù)調(diào)制和脈沖調(diào)制。其中

36、脈沖調(diào)制又分模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和強度調(diào)制即使激光束的偏振電場振幅，頻率，相位，強度隨調(diào)制信號而變化。第十一章1、脈沖調(diào)制技術(shù)，物理意義及調(diào)制信號的數(shù)學(xué)表示？脈沖調(diào)制指激光載波為脈沖串。依據(jù)采樣定理，只要對連續(xù)信號的采樣頻率大于被采樣信號帶寬的2倍，就可以依據(jù)采樣脈沖系列恢復(fù)連續(xù)信號。基于這一原理，沒有必要傳輸連續(xù)信號的全部信息，所以進展了脈沖調(diào)制。使用脈沖調(diào)制可以節(jié)省傳輸帶寬和放射功率。2、脈沖編碼調(diào)制？量化、編碼的物理意義？脈沖編碼調(diào)制（PCM）首先通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為某一字長的數(shù)字信號。然后再逐位調(diào)制光載波的某個參數(shù)，實現(xiàn)信息光傳輸。明顯，PCM中的每個脈沖只

37、代表一數(shù)字化信號中的一個位，而一個位可能為0或1，所以只要用“強”或“弱”脈沖分別表示1或0即可，而脈沖幅度在容許范圍內(nèi)的變化并不具有實際意義，這就是PCM能抗噪聲干擾的緣由。然而，PCM的強抗干擾力量是以犧牲傳輸速率為代價的。例如A/D為8位，那么就要8個脈沖才能代表一個狀態(tài)。同樣傳輸帶寬的有效數(shù)據(jù)傳輸速率就只有模擬傳輸?shù)?/8，或者反過來，要保持兩者相同的有效數(shù)據(jù)傳輸率，PCM傳輸?shù)膸捑鸵鲋聊M帶寬的8倍。為了既保持PCM的強抗干擾力量，又保持有效傳輸帶寬不削減，所以接受數(shù)據(jù)編碼和壓縮技術(shù)。3、脈沖編碼技術(shù)？脈沖編碼調(diào)制的優(yōu)點，缺點？連續(xù)調(diào)制和脈沖調(diào)制均為模擬調(diào)制，通過使光束的某一個參

38、數(shù)隨信號變化實現(xiàn)信號的調(diào)制與傳輸。假如噪聲也使被調(diào)制參數(shù)發(fā)生變化，接受者就不能區(qū)分這種變化是信號或是噪聲，所以，模擬調(diào)制的抗干擾力量差。為此，進展脈沖編碼調(diào)制技術(shù)，它是數(shù)字調(diào)制。具有強的抗噪聲干擾力量。但是，它的強抗干擾力量是以犧牲傳輸速率為代價的。4、雙折射現(xiàn)象、主平面、主截面？O、e光的偏振態(tài)？雙折射現(xiàn)象：當(dāng)一束光折射進某些物質(zhì)中產(chǎn)生兩束折射光束的現(xiàn)象。一束光稱為尋常光（o光），另一束光稱為非尋常光（e光）。主平面：由光線與光軸組成的平面。主截面： e光主平面與o光主平面重合的平面。o光：折射率與傳播方向無關(guān)的光束，即各向同性光束。其偏振方向與主截面垂直。e光：折射率隨傳播方向變化，即各向

39、異性光。其偏振方向與主截面平行。5、折射率橢球及其物理意義？如何依據(jù)折射率橢球確定光的偏振態(tài)？折射率橢球在各向異性晶體中，電位移矢量與電場矢量之間通過電介張量聯(lián)系起來，即：通過選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系XYZ，可以實現(xiàn)電介張量eij的對角化，即稱這樣的XYZ坐標(biāo)軸為介電主軸。在介電主軸坐標(biāo)系中，光率體為一橢球，橢球方程為：因 ，所以，光率體可寫為：上式即為在主坐標(biāo)系中的雙折射晶體的折射率橢球方程。nx，ny， nz分別為沿X，Y，Z方向的主折射率。雙折射晶體中，任一波矢量對應(yīng)兩個相互正交偏振的電位移重量 D1和D2，過折射率橢球中心做與 垂直的平面，此平面與橢球相交形成一橢圓，則（1）、D1與D2分別平

40、行于相交橢圓的長、短軸方向。（2）、沿D1和D2偏振的兩個重量的折射率分別等于對應(yīng)的橢圓主軸的半長度。6、線性電光效應(yīng)及其計算？線性電光效應(yīng)指晶體的折射率隨外加電場一階變化的效應(yīng)。計算見下題第十二章1、線性電光效應(yīng)的計算，電光調(diào)制器設(shè)計，半波電壓、1/4波長電壓，縱、橫向電光調(diào)制？線性電光效應(yīng)的計算：a首先先確定折射率橢球的表達式b然后確定該晶體的電光張量和外加電場狀況c然后寫出在主軸坐標(biāo)系下，外加電場下的折射率橢球方程d合并同類項，再將新的折射率橢球方程寫成未加電場時的折射率橢球的形式，從而導(dǎo)出新的折射率表達式e依據(jù)題目給定的電場方向，求出位相差，進而可得半波電壓。電光調(diào)制器的設(shè)計調(diào)制應(yīng)當(dāng)隨

41、外電場的變化比較明顯，一般沿光軸方向施加電壓，縱向應(yīng)用無自然雙折射引起的相位延遲，而橫向應(yīng)用有自然雙折射引起的相位延遲。半波電壓即與光波傳播方向垂直的兩個偏振態(tài)產(chǎn)生的相位差為時所對應(yīng)的電壓1/4波長電壓即與光波傳播方向垂直的兩個偏振態(tài)產(chǎn)生的相位差為/2時所對應(yīng)的電壓縱，橫向電光調(diào)制即當(dāng)光波傳播方向與加電壓的方向全都時為縱向調(diào)制，垂直時為橫向調(diào)制。2、KDP晶體電光調(diào)制器如何應(yīng)用最有效？沿光軸方向施加電壓，縱向應(yīng)用無自然雙折射引起的相位延遲，而橫向應(yīng)用有自然雙折射引起的相位延遲。3、電光強度、相位調(diào)制器？線性工作點的設(shè)置？強度調(diào)制器是在電光晶體前后放置起偏器和檢偏器，通過對電光晶體施加電壓，然后

42、轉(zhuǎn)變出射光的偏振方向，從而轉(zhuǎn)變從檢偏器射出的光強的大小，至此達到了強度調(diào)制。而相位調(diào)制器則只有起偏器，且起偏器的方向與調(diào)制器容許的偏振方向全都，透射光的相位調(diào)制正比于偏振方向的光的折射率的變化。4、電光調(diào)制器的渡越時間和帶寬，高頻電光調(diào)制的阻抗匹配？電光調(diào)制器的度越時間是指光通過晶體所需要的時間，調(diào)制器的最高工作頻率為，其帶寬的量級為GHz。高頻電光調(diào)制的阻抗匹配：電光晶體可以等效為一個電容和電阻的并聯(lián)，其阻抗為。當(dāng)頻率為高頻時，其阻抗值近似為，小于信號源內(nèi)阻，則大部分功率將消耗在無用的地方。因此需要并聯(lián)一個電感L，其阻抗變?yōu)?，取時，阻抗最大，從而調(diào)制功率能有效的加載到晶體上。第十三章1、行波

43、調(diào)制器結(jié)構(gòu)，提高帶寬的原理及帶寬？行波調(diào)制器接受橫向調(diào)制，行波電場沿電極傳播，盡量與光波的傳播匹配，這樣就不會受到度越時間的限制，從而極大的增加了行波調(diào)制器的帶寬。其帶寬為，為非行波型的倍2、聲光衍射原理，聲光柵的形成，行波型和駐波型拉曼-奈斯聲光衍射的異同？原理：超聲波在介質(zhì)上傳輸時，將造成折射率的分布隨聲波的強度變化。當(dāng)光照射在介質(zhì)上時就會發(fā)生衍射，由此形成聲光柵。行波型即超聲波在光柵上單方向傳播，進行行波調(diào)制，衍射光的強度極大值隨時間變化；而駐波型可以分解為兩個相反方向的行波的疊加，衍射光強極大值不隨時間變化。3、光柵衍射類型的判定，G參數(shù)和Lo參數(shù)定義，推斷值？當(dāng)光柵厚度較薄時，一般發(fā)

44、生拉曼奈斯衍射，即聲光衍射是多級的；而當(dāng)光柵較厚時，滿足布拉格衍射條件則發(fā)生布拉格衍射，即聲光衍射僅有正或負一級。他們主要通過參數(shù)G和來區(qū)分，其中，當(dāng) Gp時，為拉曼-奈斯衍射當(dāng) G4p時，為布拉格衍射若G處于兩值之間，則屬于混合型，既有拉曼衍射，又有布拉格衍射。當(dāng)L/2，為拉曼奈斯衍射當(dāng)L2，為布拉格衍射若L處于兩值之間，則屬于混合型，既有拉曼衍射，又有布拉格衍射。4、磁光效應(yīng)，物理起因？磁光旋光的特點，雙折射波片的旋光的異同？磁光效應(yīng)起源于電子自旋與磁場作用，產(chǎn)生塞曼分裂，使得原來簡并的能級分裂。自旋分裂后，材料的消光系數(shù)對左右旋圓偏振光的吸取峰分裂，從而引起折射率的變化。所以左右旋圓偏振

45、光的折射率不同，此效應(yīng)為圓二色性。當(dāng)線偏振光通過具有圓二色性的晶體以后，左右旋圓偏振光的相位不同，合成的光為一個偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的線偏振光。磁光旋光的特點是偏振面旋轉(zhuǎn)方向與光傳播方向無關(guān)，只與磁場強度方向有關(guān)。磁場方向不變時，光來回兩次通過磁光調(diào)制器，偏振面轉(zhuǎn)角加倍。雙折射波片的旋光？第十四章1、激光束偏轉(zhuǎn)，模擬與數(shù)字偏轉(zhuǎn)？激光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)主要有機械偏轉(zhuǎn)，電光偏轉(zhuǎn)和聲光偏轉(zhuǎn)。模擬偏轉(zhuǎn)即：光束連續(xù)偏轉(zhuǎn)，能達到偏轉(zhuǎn)軌跡上的任何點，主要用于顯示技術(shù)。數(shù)字偏轉(zhuǎn)即：光束只能到達偏轉(zhuǎn)軌跡上的某些離散點，主要用于光存儲。2、機械偏轉(zhuǎn)技術(shù)的原理、特點？機械偏轉(zhuǎn)利用反射鏡或棱鏡等光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)或振動，轉(zhuǎn)變反射光或折

46、射光的方向而實現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)。它的優(yōu)點是偏轉(zhuǎn)角大，光譜范圍寬，光損耗小，溫度影響小；其缺點為掃描速度慢。3、電光偏轉(zhuǎn)技術(shù)的原理、特點？典型模擬和數(shù)字偏轉(zhuǎn)期結(jié)構(gòu)？電光偏轉(zhuǎn)是基于晶體的電光效應(yīng)引起的折射率梯度變化，使光線發(fā)生彎曲，其中光線的偏轉(zhuǎn)角正比于折射率梯度。模擬：兩塊楔形KDP晶體組成，偏轉(zhuǎn)角不僅與調(diào)制電壓有關(guān)，而且與調(diào)制器的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。數(shù)字：一塊調(diào)制器和一塊檢偏器組成一位數(shù)字偏轉(zhuǎn)器。不在調(diào)制器上加電壓時，光線為o光，在經(jīng)過檢偏器時不發(fā)生彎曲；在調(diào)制器上加電壓時，光線為e光，經(jīng)過檢偏器時發(fā)生彎曲，從而達到了通過加電壓與否把握光束位置的0,1狀態(tài)的效果。4、聲光偏轉(zhuǎn)技術(shù)的原理、特點？聲光偏轉(zhuǎn)器的

47、結(jié)構(gòu)，如何實現(xiàn)布拉格角的自動調(diào)制？辨別點數(shù)？原理：依據(jù)布拉格衍射條件：可以通過轉(zhuǎn)變聲波波長，來轉(zhuǎn)變布拉格衍射角。所以可以通過把握超聲波長來把握光束的偏轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)：自動調(diào)制：通常入射光的方向是不變的，當(dāng)聲波頻率轉(zhuǎn)變時，要保持布拉格條件就必需轉(zhuǎn)變超聲波的傳播方向，以實現(xiàn)對布拉格角的跟蹤。通常接受列陣換能器，總的超聲波為各列陣元產(chǎn)生的超聲波的疊加。通過把握各列陣元間的位相差，就能把握合成超聲波前的傳播方向，實現(xiàn)布拉格角隨頻率的跟蹤。辨別點數(shù)：辨別點數(shù)即用掃描角除以光束的發(fā)散角。5、光探測方法分類？光熱法，光壓法的測量原理？光探測法可分為光壓法，光熱法和光電法。光壓法利用光的量子特性，當(dāng)光子打在測量器表

48、面上時，由于它具有動量和動能，因此會對表面產(chǎn)生肯定的壓力，測量器通過測量光沖力引起的轉(zhuǎn)角的變化來測量光能量。光熱法是利用物體吸取光能后，溫度上升或溫度上升而引起物質(zhì)的某個參數(shù)變化來探測光能量的。6、熱釋電探測器的材料結(jié)構(gòu)、極化原理？光譜和時間響應(yīng)特點？熱釋電探測器材料是一種鐵電材料，由大量的極性分子組成，每個極性分子都具有偶極矩。通常大量的極性分子是隨機取向，各向同性的，所以不顯示出宏觀偶極矩。然而，鐵電晶體具有相變記憶特性，利用這一特性，能夠極化鐵電晶體，使其產(chǎn)生各向異性，消滅宏觀偶極矩。在與耦極矩垂直的表面上消滅束縛電荷，進而產(chǎn)生電勢差。在低于居里溫度范圍內(nèi)，極化強度是溫度的遞減函數(shù)，當(dāng)此

49、晶體吸取光能量，溫度上升時，電勢差減小。因此，只要定標(biāo)電勢差與光能量間的關(guān)系，就能通過測量電勢差獲得光能量。第十五章1、內(nèi)、外光電效應(yīng)？紅限波長？內(nèi)光電效應(yīng)即物質(zhì)中的電子吸取光子能量后，躍遷到較高能量狀態(tài)，但不能擺脫物質(zhì)勢能場的束縛，只是轉(zhuǎn)變物質(zhì)的導(dǎo)電特性。外光電效應(yīng)即光子能量被電子吸取后，電子擺脫勢能場的束縛，飛離開原物質(zhì)的效應(yīng)。紅限波長即能夠產(chǎn)生外光電效應(yīng)的最長波長。2、真空光電管的結(jié)構(gòu)，光電陰極材料的要求？常見光電陰極材料，及其標(biāo)記方法？真空光電管由光電陰極、陽極和真空罩組成。光電陰極材料的條件：a)光吸取系數(shù)大b)光電子的逸出深度大c)電子親和勢小，使表面逸出機率大常見光電陰極：a)紫

50、外光電陰極，大多數(shù)金屬b)可見光譜光電陰極：鏑銫光陰極，靈敏度高，量子效率高20-30%，制作工藝簡潔，應(yīng)用較多。c)鏑鉀鈉銫多堿光陰極：靈敏度很高，熱放射電流很小，可見光譜范圍光譜響應(yīng)均勻。d)三五族半導(dǎo)體化合物負電子親和勢光陰極不僅靈敏度高，而且長 波閾值延長到了紅外，很好地滿足了夜視技術(shù)的進展需要。標(biāo)記方法：把負電子親和勢發(fā)覺以前的全部光電陰極按消滅的先后挨次和窗口材料以“S-數(shù)字”的形式編號，如S-1表示鍍在玻璃上的銀氧銫光陰極，S-25表示鍍在玻璃上的銻鉀鈉銫光陰極材料。3、描述真空光電管的參數(shù)及其意義？靈敏度：一般用量子效率或光陰極靈敏度表示。量子效率：光陰極放射的光電子數(shù)與入射到

51、陰極上的光子數(shù)之比。光陰極靈敏度：單位光通量照射在光陰極所產(chǎn)生的光電流的大小。光譜響應(yīng)特性：指光電管的單色光照靈敏度隨波長的變化關(guān)系，與陰極類型，厚度，襯底材料有關(guān)。光電線性性：保持光譜和陽極電壓不變時，光電流隨光通量的變化關(guān)系。影響線性的主要因素：a)陰極放射過程產(chǎn)生光電疲憊，底層補充電子有困難b)陽極不飽和吸取。即不能接受來自陰極的全部電子4、二次電子放射及二次電子放射體？光電倍增管的結(jié)構(gòu)，工作原理，描述參數(shù)及其意義，工作電路？二次電子放射是指光從陰極上打出的電子打在打拿極上，又連續(xù)產(chǎn)生二次電子，該過程就是二次電子的放射。二次電子放射體即能具有二次電子放射力量的物體。光電倍增管由光電陰極，

52、輸入系統(tǒng)，倍增系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成。工作原理：光照射在光陰極上，電子從陰極上飛出，進入放大系統(tǒng)，逐次打在各個倍增極上，每個倍增極上被打出更多的電子，最終全部被陽極收集，形成電流輸出。參數(shù)：a)靈敏度：陰極靈敏度即單位光通量產(chǎn)生的光電流；陽極靈敏度即陽極輸出電流與入射到陰極的光通量之比 b)放大倍數(shù)：肯定工作電壓下，光電倍增管陽極電流與陰極電流的比值 c)暗電流：無光照時，加上工作電壓，陽極輸出電流的直流成分，它打算了光電倍增管可探測的最小光通量。主要由熱電子放射引起，降低溫度可削減暗電流的影響。 d)等效噪聲能當(dāng)量：暗電流中的溝通和脈沖成分構(gòu)成了管子本底噪聲，此本底噪聲打算了管子在閃爍技術(shù)中能夠

53、測量的最小輻射能量。5、倍增系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)？倍增系統(tǒng)是光電倍增管的放大系統(tǒng)，由多極組成。即上圖中的D1,D2,D3,D4四個電極，它們的排列如圖所示，其中加在各電極的電壓依據(jù)D1,D2,D3,D4的挨次依次上升。第16章復(fù)習(xí)題：1、通道式光電倍增管（）的結(jié)構(gòu)、工作原理，增益飽和效應(yīng)？答：圖所示為CEM，管內(nèi)壁涂109W的導(dǎo)電層，并具有d>3的二次放射系數(shù)。電子或光子從低電壓端入射到管壁產(chǎn)生電子，在均勻電場的加速下，電子與管內(nèi)壁多次碰撞，產(chǎn)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為二次放射體的物質(zhì)常數(shù)，一般為0.2-0.25，V0為垂直管壁方向的二次電子的平均

54、放射電位，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(yīng)：當(dāng)輸出脈沖電子數(shù)約為3108個時，增益就趨于飽和。引起飽和的物理緣由是輸出端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(chǎn)生二次電子。當(dāng)a=L/d>60時，飽和輸出電流約為管壁傳導(dǎo)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(jié)構(gòu)，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，辨別率很高，主要用于微弱圖象的亮度增加。MCP圖象加密、解密

55、器原理，即MCP的圖象編碼與解碼原理：假如并CEM時，每根CEM的出入位置不一一對應(yīng)，則MCP的輸出圖象就是混亂的，即圖象編碼。要恢復(fù)原始圖象，可使用另一個排列完全一樣的MCP，但反向使用，即出入口顛倒，則可恢復(fù)圖象，實現(xiàn)圖象解碼。3、光電導(dǎo)探測的原理，增益效應(yīng)，特性參數(shù)，常見光電導(dǎo)材料？答：光電導(dǎo)探測器是基于內(nèi)光電效應(yīng)，即電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，使光電導(dǎo)的電導(dǎo)率發(fā)生變化，即光敏電阻。光電導(dǎo)增益原理：起源于“電荷放大”效應(yīng)，半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級（位于禁帶中）會捕獲少數(shù)載流子，如N型（P型）光電導(dǎo)的空穴（電子）會被雜質(zhì)能級捕獲，使光電導(dǎo)帶正電（負電），而吸引負極（正極）的電子（空穴）進入光電導(dǎo)，在電

56、場作用下漂移到正極（負極），這就相當(dāng)于增加了電子（空穴）的產(chǎn)生率。特性參數(shù)：a、光譜光電靈敏度，單位光功率產(chǎn)生的光電流隨光波長的變化關(guān)系；b、噪聲，光電導(dǎo)探測器的噪聲主要有三類：熱噪聲、產(chǎn)生-復(fù)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(chǎn)生-復(fù)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(shù)半導(dǎo)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(dǎo)材料：a、CdS和CdSe，低成本可見光光電導(dǎo)材料，光電導(dǎo)增益G=103-104，響應(yīng)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(dǎo)材料，光譜范圍在1-3.4um，2um處最靈敏，響應(yīng)時間約200us。c、InSb，近紅外靈敏光電導(dǎo)材料，響應(yīng)峰波長約5um，熱噪聲較大。d、碲鎘汞（Hg1-xCdxTe），中紅外靈敏光電導(dǎo)，峰值波長10um左右，通過調(diào)整Hg和Cd的相對比例可以轉(zhuǎn)變禁帶寬度，從而轉(zhuǎn)變靈敏波長，通常需要制