光電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用習(xí)題答案課件

光電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用習(xí)題答案物理與微電子科學(xué)學(xué)院SchoolofPhysicsandMicroelectronicsScience光電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用物理與微電子科學(xué)學(xué)院Schoo1第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九、十講）

第七章光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講）

第九章光盤與光存儲技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章光通信無源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章緒論（一講）

1第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識與光場傳播規(guī)律（二講）

2第三章激光原理與技術(shù)（三、四、五講）

3第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講）

4第一講

講授內(nèi)容第十章表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

5第六章光電探測技術(shù)（十一、十二講）

678910第十一章連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講）

11

第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九2光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？談?wù)勀銓怆娮蛹夹g(shù)的理解。談?wù)劰怆娮蛹夹g(shù)各個(gè)發(fā)展時(shí)期的情況。舉出幾個(gè)你所知道的光電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。據(jù)你了解，繼陰極射線管顯示(CRT)之后，哪幾類光電顯示器件代表的技術(shù)有可能發(fā)展成為未來顯示技術(shù)的主體？第一章習(xí)題(1)光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？第一章3光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？第一章習(xí)題答案(1)光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？第一章4談?wù)勀銓怆娮蛹夹g(shù)的理解。第一章習(xí)題答案(2)談?wù)勀銓怆娮蛹夹g(shù)的理解。第一章習(xí)題答案(2)5第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九、十講）

第七章光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講）

第九章光盤與光存儲技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章光通信無源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章緒論（一講）

1第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識與光場傳播規(guī)律（二講）2第三章激光原理與技術(shù)（三、四、五講）

3第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講）

4第二講

講授內(nèi)容第十章表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

5第六章光電探測技術(shù)（十一、十二講）

678910第十一章連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講）

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第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九6第二章習(xí)題(1)填空題：光的基本屬性是

，光粒子性的典型現(xiàn)象有

、

以及

、

等。光波動性的典型體現(xiàn)有

、

、

等。兩束光相干的條件是

、

、

，最典型的干涉裝置有

、

。兩束光相長干涉的條件是

。兩列平面簡諧波振幅分別為E01、E02，位相差為

，則其相干涉光強(qiáng)為

，兩列波干涉相長的條件為

。

波長

的光經(jīng)過孔徑D的小孔在焦距f處的衍射愛里斑半徑為

。在玻璃（

r=2.25,

r=1）上涂一種透明的介質(zhì)膜以消除紅外線（

＝0.75m）的反射。求該介質(zhì)膜應(yīng)有的介電常數(shù)及厚度。如紫外線(

＝0.42

m)垂直照射至涂有該介質(zhì)膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？有兩個(gè)具有共軛復(fù)幅值的單色波，具有相同的頻率，其幅值分別為U(r)及U*(r)。比較它們的強(qiáng)度、波前和波前法線。以平面波U(r)=Aexp[-jk(x+y)/]與球面波U(r)=(A/r)exp[-jkr]為例。第二章習(xí)題(1)填空題：7光束垂直投射在無限大不透明屏的環(huán)狀小孔（半徑為a和b，a>>b）上，發(fā)生夫瑯和費(fèi)衍射，求光強(qiáng)度dI的角分布。一束波長為0.5

m的光波以45°角從空氣入射到電極化率為2＋j0.6的介質(zhì)面上，求此光波在介質(zhì)中的方向（折射角）。光波在介質(zhì)中的衰減系數(shù)。輸出波長為

＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射鏡是在玻璃上交替涂覆ZnS和ThF2形成的，這兩種材料的折射率系數(shù)分別為1.5和2.5。問至少涂覆多少個(gè)雙層才能使鏡面反射系數(shù)大于99.5％？有m個(gè)相距為d的平行反射平面。一束光以傾角投射至反射面。設(shè)每一反射平面僅反射一小部分光，大部分光僅透射過去；又設(shè)各層的反射波幅值相等。證明當(dāng)sin

=

/2d時(shí)，合成的反射波強(qiáng)度達(dá)到最大值，這一角度

稱為Bragg角。從麥克斯韋通式(2-28)出發(fā)，推導(dǎo)波動方程(2-44)。第二章習(xí)題(2)光束垂直投射在無限大不透明屏的環(huán)狀小孔（半徑為a和b，a>>8第二章習(xí)題答案(1)填空題：第二章習(xí)題答案(1)填空題：9第二章習(xí)題答案(2)第二章習(xí)題答案(2)10第二章習(xí)題答案(3)輸出波長為

＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射鏡是在玻璃上交替涂覆ZnS和ThF2形成的，這兩種材料的折射率系數(shù)分別為1.5和2.5。問至少涂覆多少個(gè)雙層才能使鏡面反射系數(shù)大于99.5％？第二章習(xí)題答案(3)輸出波長為＝632.8nm的H11第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九、十講）

第七章光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講）

第九章光盤與光存儲技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章光通信無源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章緒論（一講）1第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識與光場傳播規(guī)律（二講）

2第三章激光原理與技術(shù)（三、四、五講）3第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講）

4第三、四、五講

講授內(nèi)容第十章表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

5第六章光電探測技術(shù)（十一、十二講）

678910第十一章連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講）

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第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九12填空最早的電光源是

，最早的激光器是

年由

國的

制作的

。光在各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，復(fù)極化率的實(shí)部表示

與頻率的關(guān)系，虛部表示

與頻率的關(guān)系。激光器的基本結(jié)構(gòu)包括

、

、

。激光產(chǎn)生的充分條件是

、

，必要條件包括

、

。今有一個(gè)球面激光腔r1=1.5m，r2=-1m，L=80cm，它屬于

腔。

試簡單說明以下光電子學(xué)術(shù)語的科學(xué)含義：受激輻射譜線的多普勒加寬譜線的自然加寬光放大第三章習(xí)題(1)填空第三章習(xí)題(1)13計(jì)算與推導(dǎo)

=0.5m時(shí)，什么溫度下自發(fā)輻射率與受激輻射率相等？T=300K時(shí)，什么波長下自發(fā)輻射率與受激輻射率相等？He-Ne激光器的反射鏡間距為0.2m，求最靠近632.8nm躍遷譜線中心的縱模階數(shù)、縱模頻率間隔。如果增益曲線寬度為1.5

109Hz，則可能引起的縱?？倲?shù)是多少？紅寶石激光器的工作物質(zhì)有特性：N2-N1=5107/cm3、300K處，

1/g(

0)=21011Hz，

s=310-3s，

=4.3261014Hz，n=1.78，求其在中心頻率處的增益系數(shù)G(

)。一維電子振蕩器在電場E(t)作用下的運(yùn)動方程如式（3-2），推導(dǎo)簡諧電場與簡諧振子條件下，復(fù)極化率的表達(dá)式。第三章習(xí)題(2)計(jì)算與推導(dǎo)第三章習(xí)題(2)14第三章習(xí)題(3)簡述題簡述激光的特點(diǎn)。分析單色輻射場與連續(xù)輻射場與粒子體系相互作用情況。試推導(dǎo)愛因斯坦關(guān)系式。為什么二能級系統(tǒng)不能產(chǎn)生激光？以一個(gè)三能級原子系統(tǒng)為例，說明激光器的基本組成和產(chǎn)生激光的基本原理。分析四能級與三能級激光器相比所具有的優(yōu)點(diǎn)。分析激光產(chǎn)生的條件。簡述光譜線展寬的分類，每類的特點(diǎn)與光譜線線型函數(shù)的類型。簡述光與物質(zhì)的非共振與共振相互作用過程對介電常數(shù)的影響。激光器按激光工作介質(zhì)來劃分可分為幾類？各舉出一個(gè)典型激光器，并給出其典型波長、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。第三章習(xí)題(3)簡述題15第三章習(xí)題(4)簡述題分析同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器與發(fā)光二極管的區(qū)別與聯(lián)系。簡述尖峰振蕩效應(yīng)過程。激光調(diào)Q技術(shù)與鎖模技術(shù)的脈寬分別在哪個(gè)量級？常見的調(diào)Q方法有哪幾種？分別簡述之。分別簡述幾種常見的鎖模實(shí)現(xiàn)方法。激光選模技術(shù)分哪幾大類？簡述量子阱LD與其他類型LD相比有何特點(diǎn)。第三章習(xí)題(4)簡述題16第三章習(xí)題答案(1)第三章習(xí)題答案(1)17第三章復(fù)習(xí)思考題(2)第三章復(fù)習(xí)思考題(2)18第三章復(fù)習(xí)思考題(3)試簡單說明以下光電子學(xué)術(shù)語的科學(xué)含義：第三章復(fù)習(xí)思考題(3)試簡單說明以下光電子學(xué)術(shù)語的科學(xué)含義19第三章習(xí)題答案(4)第三章習(xí)題答案(4)20第三章復(fù)習(xí)思考題(5)第三章復(fù)習(xí)思考題(5)21第三章復(fù)習(xí)思考題(6)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(6)簡述題22第三章復(fù)習(xí)思考題(7)簡述題（5）以一個(gè)三能級原子系統(tǒng)為例,說明激光器的基本組成和產(chǎn)生激光的基本原理。第三章復(fù)習(xí)思考題(7)簡述題（5）以一個(gè)三能級原子系統(tǒng)23第三章復(fù)習(xí)思考題(8)簡述題（5）以一個(gè)三能級原子系統(tǒng)為例,說明激光器的基本組成和產(chǎn)生激光的基本原理。第三章復(fù)習(xí)思考題(8)簡述題（5）以一個(gè)三能級原子系統(tǒng)24第三章復(fù)習(xí)思考題(9)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(9)簡述題25第三章復(fù)習(xí)思考題(10)簡述題（7）分析激光產(chǎn)生的條件。第三章復(fù)習(xí)思考題(10)簡述題（7）分析激光產(chǎn)生的條件26第三章復(fù)習(xí)思考題(11)簡述題（7）分析激光產(chǎn)生的條件。第三章復(fù)習(xí)思考題(11)簡述題（7）分析激光產(chǎn)生的條件27第三章復(fù)習(xí)思考題(12)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(12)簡述題28第三章復(fù)習(xí)思考題(13)簡述題（8）簡述光譜線展寬的分類，每類的特點(diǎn)與光譜線線型函數(shù)的類型。第三章復(fù)習(xí)思考題(13)簡述題（8）簡述光譜線展寬的分29第三章復(fù)習(xí)思考題(14)簡述題（8）簡述光譜線展寬的分類，每類的特點(diǎn)與光譜線線型函數(shù)的類型。第三章復(fù)習(xí)思考題(14)簡述題（8）簡述光譜線展寬的分30第三章復(fù)習(xí)思考題(15)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(15)簡述題31第三章復(fù)習(xí)思考題(16)簡述題（10）激光器按激光工作介質(zhì)來劃分可分為幾類？各舉出一個(gè)典型激光器，并給出其典型波長、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。第三章復(fù)習(xí)思考題(16)簡述題（10）激光器按激光工作32第三章復(fù)習(xí)思考題(17)簡述題（10）激光器按激光工作介質(zhì)來劃分可分為幾類？各舉出一個(gè)典型激光器，并給出其典型波長、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。第三章復(fù)習(xí)思考題(17)簡述題（10）激光器按激光工作33第三章復(fù)習(xí)思考題(18)簡述題（10）激光器按激光工作介質(zhì)來劃分可分為幾類？各舉出一個(gè)典型激光器，并給出其典型波長、轉(zhuǎn)換效率、典型優(yōu)點(diǎn)。第三章復(fù)習(xí)思考題(18)簡述題（10）激光器按激光工作34第三章復(fù)習(xí)思考題(19)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(19)簡述題35第三章復(fù)習(xí)思考題(20)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(20)簡述題36第三章復(fù)習(xí)思考題(21)簡述題（12）簡述尖峰振蕩效應(yīng)過程。第三章復(fù)習(xí)思考題(21)簡述題（12）簡述尖峰振蕩效應(yīng)37第三章復(fù)習(xí)思考題(22)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(22)簡述題38第三章復(fù)習(xí)思考題(23)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(23)簡述題39第三章復(fù)習(xí)思考題(24)簡述題（14）常見的調(diào)Q方法有哪幾種？分別簡述之。第三章復(fù)習(xí)思考題(24)簡述題（14）常見的調(diào)Q方法有40第三章復(fù)習(xí)思考題(25)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(25)簡述題41第三章復(fù)習(xí)思考題(26)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(26)簡述題42第三章復(fù)習(xí)思考題(27)簡述題第三章復(fù)習(xí)思考題(27)簡述題43第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九、十講）

第七章光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講）

第九章光盤與光存儲技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章光通信無源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章緒論（一講）1第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識與光場傳播規(guī)律（二講）

2第三章激光原理與技術(shù)（三、四、五講）3第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講）4第六、七講

講授內(nèi)容第十章表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

5第六章光電探測技術(shù)（十一、十二講）

678910第十一章連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講）

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第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九44某光纖傳輸?shù)牟ǘ螢?.8~0.9

m。若每一路電話帶寬為4KHz，每套彩電節(jié)目帶寬10MHz，則該光纖理論上可傳送多少路電話或多少套彩電節(jié)目？什么是光波導(dǎo)?平面介質(zhì)光波導(dǎo)中幾類模式各有何特點(diǎn)？幾何光學(xué)和物理光學(xué)在分析平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光傳輸時(shí)各自的出發(fā)點(diǎn)是什么？推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程。推導(dǎo)四層平板波導(dǎo)TE模場分布表達(dá)式及其本征方程。（設(shè)厚襯底層2上生長波導(dǎo)層1，1上覆緩沖層3，這一結(jié)構(gòu)置于空氣層4中，且n1>n2>n3>n4）。

第四章習(xí)題(1)xyOn3n1n2stn4

某光纖傳輸?shù)牟ǘ螢?.8~0.9m。若每一路電話帶寬為4K45光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率分別為n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波導(dǎo)層厚度d=4.6m。若總反射相移為3/2

，則當(dāng)入射光波長為1.31m時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸?shù)哪Ｊ娇倲?shù)是多少？要想傳輸單模，波導(dǎo)厚度應(yīng)如何設(shè)計(jì)？若要傳輸?shù)娜肷浼す猓貜?fù)①、②的計(jì)算。波長1.3m的光射入單模階躍折射率光纖，其芯區(qū)與包層折射率分別為n1=1.52，n2=1.42，若將其置于空氣（折射率為1）中，則其數(shù)值孔徑、最大入射角及芯徑分別為多少？若將其置于水（折射率為1.33）中呢？第四章習(xí)題(2)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是46波長1.55m的光從空氣中射入纖芯直徑8m、纖芯折射率為n1=1.458的單模階躍折射率光纖中，求，若包層折射率為n2=1.448，求其數(shù)值孔徑與最大入射角。包層折射率應(yīng)在何范圍方能維持單模傳輸？包層折射率為n2=1.453時(shí)的模式有效折射率。

將50W光功率注入到500米長的光纖中，若末端收到功率為38W，則每公里光纖的損耗為多少dB/km？若光纖長5千米，則輸出光功率為多少？

第四章習(xí)題(3)波長1.55m的光從空氣中射入纖芯直徑8m、纖芯折射率為47第四章習(xí)題(4)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，

0=0.85m，

0=40nm，多模光纖n1=1.5，

=0.01，材料色散dn1/d

0=3105m-1，d2n1/d

02=31010m-2若探測器最小可探測功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗

=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(

=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。試簡單分析光纖通信與其它通信方式相比的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，并分析玻璃光纖的色散與吸收損耗,說明光纖通信使用的波長范圍和使用的光源。分析光孤子的形成機(jī)理。第四章習(xí)題(4)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光48第四章習(xí)題答案(1)某光纖傳輸?shù)牟ǘ螢?.8~0.9

m。若每一路電話帶寬為4KHz，每套彩電節(jié)目帶寬10MHz，則該光纖理論上可傳送多少路電話或多少套彩電節(jié)目？

第四章習(xí)題答案(1)某光纖傳輸?shù)牟ǘ螢?.8~0.949第四章習(xí)題答案(2)什么是光波導(dǎo)?平面介質(zhì)光波導(dǎo)中幾類模式各有何特點(diǎn)？

第四章習(xí)題答案(2)什么是光波導(dǎo)?平面介質(zhì)光波導(dǎo)中50第四章習(xí)題答案(3)什么是光波導(dǎo)?平面介質(zhì)光波導(dǎo)中幾類模式各有何特點(diǎn)？第四章習(xí)題答案(3)什么是光波導(dǎo)?平面介質(zhì)光波導(dǎo)中51第四章習(xí)題答案(4)幾何光學(xué)和物理光學(xué)在分析平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光傳輸時(shí)各自的出發(fā)點(diǎn)是什么？第四章習(xí)題答案(4)幾何光學(xué)和物理光學(xué)在分析平面介質(zhì)52推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法一）。

第四章習(xí)題答案(5)設(shè)三層平板波導(dǎo)材料為各項(xiàng)均勻同性的介質(zhì)，根據(jù)赫姆霍茲方程，有因?yàn)樵趛方向上無限制，由麥克斯韋方程，解上述方程，由于只考慮TM波，∴只考慮

∵TM波中Hz=0，得Hx=0，∴對TM波，只需求解此為TE模的本征方程。推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法一）。

第四章習(xí)題53第四章習(xí)題答案(6)推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法二）。第四章習(xí)題答案(6)推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（54第四章習(xí)題答案(7)推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（解法二）。第四章習(xí)題答案(7)推導(dǎo)三層平板波導(dǎo)TM模本征方程（55第四章習(xí)題答案(8)推導(dǎo)四層平板波導(dǎo)TE模場分布表達(dá)式及其本征方程。（設(shè)厚襯底層2上生長波導(dǎo)層1，1上覆緩沖層3，這一結(jié)構(gòu)置于空氣層4中，且n1>n2>n3>n4）。

xyOn3n1n2stn4

解：推導(dǎo)過程類似于三層平板波導(dǎo)；考慮TE模場，

∴只需解方程：第四章習(xí)題答案(8)推導(dǎo)四層平板波導(dǎo)TE模場分布表達(dá)56第四章習(xí)題答案(9)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？第四章習(xí)題答案(9)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯57第四章習(xí)題答案(10)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？第四章習(xí)題答案(10)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖58第四章習(xí)題答案(11)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖芯可否作為光波導(dǎo)？包層的作用是什么？光纖傳輸光的基本原理是什么？什么是傳輸模、輻射模和消逝模？第四章習(xí)題答案(11)光纖的基本結(jié)構(gòu)是什么？單獨(dú)的纖59第四章習(xí)題答案(12)設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率分別為n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波導(dǎo)層厚度d=4.6m。若總反射相移為3/2

，則當(dāng)入射光波長為1.31m時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸?shù)哪Ｊ娇倲?shù)是多少？要想傳輸單模，波導(dǎo)厚度應(yīng)如何設(shè)計(jì)？若要傳輸?shù)娜肷浼す猓貜?fù)①、②的計(jì)算。第四章習(xí)題答案(12)設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率60第四章習(xí)題答案(13)設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率分別為n1=2,21，n2=2.1，n3=1，波導(dǎo)層厚度d=4.6m。若總反射相移為3/2

，則當(dāng)入射光波長為1.31m時(shí)，波導(dǎo)中能傳輸?shù)哪Ｊ娇倲?shù)是多少？要想傳輸單模，波導(dǎo)厚度應(yīng)如何設(shè)計(jì)？若要傳輸?shù)娜肷浼す?，重?fù)①、②的計(jì)算。第四章習(xí)題答案(13)設(shè)有一平面介質(zhì)波導(dǎo)，各層折射率61第四章習(xí)題答案(14)波長1.3m的光射入單模階躍折射率光纖,其芯區(qū)與包層折射率分別為n1=1.52,n2=1.42,若將其置于空氣（n=1）中，則其數(shù)值孔徑、最大入射角及芯徑分別為多少？若將其置于水（折射率為1.33）中呢？第四章習(xí)題答案(14)波長1.3m的光射入單模階躍62第四章習(xí)題答案(15)第四章習(xí)題答案(15)63第四章習(xí)題答案(16)第四章習(xí)題答案(16)64設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，

0=0.85m，

0=40nm，多模光纖n1=1.5，

=0.01，材料色散dn1/d

0=3105m-1，d2n1/d

02=31010m-2若探測器最小可探測功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗

=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(

=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。第四章習(xí)題答案(17)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，0=0.85m，65第四章習(xí)題答案(18)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，

0=0.85m，

0=40nm，多模光纖n1=1.5，

=0.01，材料色散dn1/d

0=3105m-1，d2n1/d

02=31010m-2若探測器最小可探測功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗

=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(

=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。第四章習(xí)題答案(18)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用L66第四章習(xí)題答案(19)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用LED光源，

0=0.85m，

0=40nm，多模光纖n1=1.5，

=0.01，材料色散dn1/d

0=3105m-1，d2n1/d

02=31010m-2若探測器最小可探測功率Pmin=510-4mW，光源功率P=1mW，光纖傳輸損耗為2dB/km（用dB表示的光纖損耗

=10lg輸出功率/輸入功率），輸入輸出耦合損耗共5dB，試求損耗限制的最大傳輸距離Lmax。若采用階躍折射率光纖，試計(jì)算由于材料色散與模間色散引起的脈沖展寬。若傳輸脈沖速率為10Mbit/s，求色散限制的最大傳輸距離Lmax。若采用平方律折射率漸變光纖(

=2)，重復(fù)(2)的計(jì)算，并比較結(jié)果。第四章習(xí)題答案(19)設(shè)計(jì)一個(gè)小型光纖通信系統(tǒng)，用L67第四章習(xí)題答案(20)試簡單分析光纖通信與其它通信方式相比的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，并分析玻璃光纖的色散與吸收損耗,說明光纖通信使用的波長范圍和使用的光源。第四章習(xí)題答案(20)試簡單分析光纖通信與其它通信方68第四章習(xí)題答案(16)分析光孤子的形成機(jī)理。答：光纖中光孤子產(chǎn)生的激勵(lì)是光纖色散與光纖自相位調(diào)制兩種因素制約結(jié)果。色散效應(yīng)使一個(gè)脈沖波形散開，使波形的不同頻率分量的傳播速度不同。利用光纖的非線性光學(xué)特性，也可產(chǎn)生脈沖畸變，它可使脈沖的前沿變慢，后沿變快。這樣，當(dāng)光纖折射率非線性和群速負(fù)色散特性共同作用時(shí)，光脈沖在傳播過程中可不發(fā)生能畸變，或脈沖形狀隨傳播距離周期性變化，形成光學(xué)孤子，簡稱光孤子。第四章習(xí)題答案(16)分析光孤子的形成機(jī)理。答：69第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九、十講）

第七章光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講）

第九章光盤與光存儲技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章光通信無源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章緒論（一講）1第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識與光場傳播規(guī)律（二講）

2第三章激光原理與技術(shù)（三、四、五講）3第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講）

4第八、九、十講

講授內(nèi)容第十章表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

5第六章光電探測技術(shù)（十一、十二講）

678910第十一章連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講）

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第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九70對光進(jìn)行外調(diào)制有些什么典型方式？高級晶族、中級晶族、低級晶族的折射率橢球各有何特點(diǎn)？什么叫雙折射現(xiàn)象？如何確定單軸與雙軸晶體的光軸？說明波矢圖、折射率圖及折射率橢球之間的區(qū)別；簡述折射率橢球的性質(zhì)。給定折射率橢球和光波波矢方向，如何確定主折射率方向？畫出正單軸晶體在不同界面與光軸取向關(guān)系下雙折射情況示意圖。正單軸晶體的折射率no,ne

的大小關(guān)系如何？寫出其折射率橢球表達(dá)式，并畫出正單軸晶體波矢面截面圖。簡述電光衍射與聲光衍射發(fā)生的物理機(jī)制。簡述磁光偏轉(zhuǎn)與天然雙折射之間的區(qū)別。什么叫聲光調(diào)制？分哪幾種類型？其判據(jù)是什么？試設(shè)計(jì)一種磁光大電流測試儀，說明其工作原理，并畫出其原理圖。第五章習(xí)題(1)對光進(jìn)行外調(diào)制有些什么典型方式？第五章習(xí)題(1)71第五章習(xí)題(2)用鏡面反射模型分析形成聲光布拉格衍射的條件。若給KDP晶體加以x

向電場，試求其折射率橢球表達(dá)式。要想用KDP晶體做成z向加電場，x

向偏振光沿y

向傳播的橫向電光強(qiáng)度調(diào)制器，推導(dǎo)折射率橢球表達(dá)式及輸出光強(qiáng)表達(dá)式，畫出調(diào)制器原理圖，說明調(diào)制原理，并畫出其調(diào)制特性曲線。某晶體在550nm時(shí)的，無外場時(shí)的主折射率為1.58，求其半波電壓。一個(gè)喇曼-奈斯聲光調(diào)制器衍射的晶體折射率為n=1.46，聲波速度，頻率為，光波波長，證明最大聲光耦合長度為：，并求該晶體的最大聲光耦合長度。有一聲光偏轉(zhuǎn)器，以重火石玻璃為聲光介質(zhì)，聲波中心頻率為100MHz，帶寬是40MHz，入射光束直徑是1cm，查得聲速為，求偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)時(shí)間和分辨點(diǎn)數(shù)N。第五章習(xí)題(2)用鏡面反射模型分析形成聲光布拉格衍射72對光進(jìn)行外調(diào)制有些什么典型方式？第五章習(xí)題答案(1)對光進(jìn)行外調(diào)制有些什么典型方式？第五章習(xí)題答案(1)73第五章習(xí)題答案(1)什么叫雙折射現(xiàn)象？如何確定單軸與雙軸晶體的光軸？第五章習(xí)題答案(1)什么叫雙折射現(xiàn)象？如何確定單軸與74簡述電光衍射與聲光衍射發(fā)生的物理機(jī)制。第五章習(xí)題答案(2)簡述電光衍射與聲光衍射發(fā)生的物理機(jī)制。第五章習(xí)題答案(75簡述磁光偏轉(zhuǎn)與天然雙折射之間的區(qū)別。第五章習(xí)題答案(3)簡述磁光偏轉(zhuǎn)與天然雙折射之間的區(qū)別。第五章習(xí)題答案(376什么叫聲光調(diào)制？分哪幾種類型？其判據(jù)是什么？第五章習(xí)題答案(4)什么叫聲光調(diào)制？分哪幾種類型？其判據(jù)是什么？第五章習(xí)題77第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九、十講）

第七章光電顯示技術(shù)（十三、十四、十五講）

第九章光盤與光存儲技術(shù)（二十、二十一、二十二講）第八章光通信無源器件技術(shù)（十六、十七、十八、十九講）第一章緒論（一講）1第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識與光場傳播規(guī)律（二講）

2第三章激光原理與技術(shù)（三、四、五講）3第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（六、七講）

4第十一、十二講

講授內(nèi)容第十章表面等離子體共振現(xiàn)象與應(yīng)用的探究（二十三講）

5第六章光電探測技術(shù)（十一、十二講）678910第十一章連續(xù)可調(diào)太赫茲超常材料寬帶低損超吸收器（二十四講）

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第五章光調(diào)制技術(shù)—光信息系統(tǒng)的信號加載與控制（八、九78列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。光探測器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？比較光子探測器和光熱探測器在作用機(jī)理、性能及應(yīng)用特點(diǎn)等方面的差異?？偨Y(jié)選用光探測器的一般原則。比較直接探測和外差探測技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。說明內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)的差別。說明光電倍增管的基本組成及其作用。最早的光電探測器是哪年誰制作的什么探測器？PIN光電二極管，受波長為1.55

m的6×1012

個(gè)光子的照射，其間輸出端產(chǎn)生2×1012

個(gè)光子。計(jì)算量子效率和響應(yīng)度。光電導(dǎo)探測器在T＝77K工作，此時(shí)材料的暗電阻R＝1M，光電流為10e-9A，探測系統(tǒng)頻帶為100MHz。計(jì)算負(fù)載電阻為100K，1M和50M，20M時(shí)的SNR。這些結(jié)果說明了什么？

第六章習(xí)題(1)列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題(179列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題答案(1)列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題答案80列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題答案(2)列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題答案81列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題答案(3)列出光探測器的基本參數(shù)并說明其含義。第六章習(xí)題答案82光探測器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？第六章習(xí)題答案(4)光探測器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？第六83光探測器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？第六章習(xí)題答案(5)光探測器的物理效應(yīng)中主要有哪幾類？每類有哪些典型效應(yīng)？第六84說明內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)的差別。第六章習(xí)題答案(6)說明內(nèi)光電效應(yīng)與外光電效應(yīng)的差別。第六章習(xí)題答案(685說明光電倍增管的基本組成及其作用。第六章習(xí)題答案(7)說明光電倍增管的基本組成及其作用。第六章習(xí)題答案(786說明光電倍增管的基本組成及其作用。第六章習(xí)題答案(8)說明光電倍增管的基本組成及其作用。第六章習(xí)題答案