光電子學(xué)課程習(xí)題集答案

好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)光電子學(xué)課程作業(yè)參考用標(biāo)準(zhǔn)答案2023/11/2703電子科學(xué)與技術(shù)章節(jié)目錄第五章光輻射的探測(cè)第四章光輻射在介質(zhì)中波導(dǎo)中的傳播第三章激光振蕩與工作特性第二章介質(zhì)中的光增益第一章光與物質(zhì)相互作用基礎(chǔ)第六章發(fā)光器件第七章光電轉(zhuǎn)換器件第八章第八章光波調(diào)制03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com第一章光與物質(zhì)相互作用基礎(chǔ)1．解：T=1500K,λ=0.5μm,折射率η為1，得：要使受激輻射超過自發(fā)輻射，則要使＜1，則有

＞1

，即

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com則：＞=又：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com3．解：光視效能：，光視效率：Km=683Lm/w，則則輻射能量

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com4.

解：線性函數(shù)表示總輻射功率為的光譜中，其中落在頻率內(nèi)的輻射功率與總功率之比隨頻率的分布情況。

均勻加寬譜線寬度：，半寬頻率處：

非均勻加寬譜線寬度：半寬功率處：

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com

6.

輻射出射度：輻射通量：輻射強(qiáng)度：輻射亮度：

輻射照度：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com7.解：

I(t)=1W

時(shí)，越遷粒子數(shù)

時(shí)，越遷粒子數(shù)03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com8．解：（1）,T=300K,,=30000HZ

=0.995

(2)=1

=0.142,

(3)=0.1

=1

,,03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com9.

經(jīng)典物理觀點(diǎn)：躍遷所發(fā)出的電磁波不是單色波，而是分布在中心頻率附近的一個(gè)小的頻率范圍的單色波的組合，在譜圖上正好表現(xiàn)為一定寬度。

量子力學(xué)觀點(diǎn)：由測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，在某一時(shí)刻，粒子所處的能級(jí)也是不確定的，即能級(jí)不是單一的，躍遷的結(jié)果也就相當(dāng)發(fā)出了多種不同頻率的光子，形成了譜線寬度。自發(fā)輻射過程中這種增寬效益是不可避免的，也是譜線寬度所能達(dá)到的最低值，因而決不存在線寬為0的情況，即不可能發(fā)出絕對(duì)的單色光。由此可見，沒有絕對(duì)單一波長(zhǎng)的光波存在。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com11.解：，，

，則：=0.5時(shí)，=48HZ=1時(shí)，=3HZ=10時(shí)，=0.03HZ03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com12.解:

=1.5，=

,

=03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com13.解：光源發(fā)射光波經(jīng)物體反射回來，將光源作為接收器，根據(jù)多普勒效應(yīng)，收到的頻率為：

反射回來的光波跟物體是相背運(yùn)動(dòng)，則V<0，故令V=

V<<C時(shí)，返回目錄03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com第二章介質(zhì)中的光增益在增益介質(zhì)中，一束光從X=0處出發(fā)，光強(qiáng)為I0。經(jīng)過5CM后光強(qiáng)增加一倍。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到8I0時(shí)，光所傳播的距離是多少？解：利用增益系數(shù)表達(dá)式當(dāng)x＝5時(shí)，I(5)=2I(0).當(dāng)I(x)=8I(0)時(shí)，仍可認(rèn)為G屬于小信號(hào)增益，則則x=15CM

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2。一光束入射到長(zhǎng)為10CM，增益系數(shù)為0.5CM的工作物質(zhì)中，求出射光強(qiáng)對(duì)入射光強(qiáng)的比值。

答：利用增益系數(shù)的公式03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com3。已知某能級(jí)的自然寬度為30MHz，求粒子在該能級(jí)的自然壽命。當(dāng)壓強(qiáng)增加使原子間的碰撞時(shí)間縮短到s時(shí)，粒子在該能級(jí)上的壽命是多少？答：(1)

=

(2)碰撞引起的頻率加寬為

又因?yàn)?S03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com4。已知粒子由能級(jí)E3自發(fā)躍遷到能級(jí)E1,E2的幾率為A31,A32,求粒子在能級(jí)E3上的自然壽命。答：利用能級(jí)平均壽命公式（P35）03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com5。增益飽和現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？飽和光強(qiáng)的物理意義是什么？

答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)Δn與入射光強(qiáng)度和頻率有關(guān)。根據(jù)P38(式2－1－22）和P40（式2－2－9），當(dāng)光強(qiáng)I很小時(shí)，G(v)可視為跟I無關(guān)，值很大。當(dāng)I較大，相當(dāng)于光與激活介質(zhì)的作用范圍大，效率高，消耗的粒子多，即△n劇減，故G(v)也隨之減少，即出現(xiàn)了增益系數(shù)隨光強(qiáng)的增大而下降的增益飽和現(xiàn)象。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)Δn的飽和將導(dǎo)致增益飽和。設(shè)光強(qiáng)I達(dá)到Is時(shí)，Δn開始飽和，稱Is為飽和光強(qiáng)。（下頁續(xù)）03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com根據(jù)P42（2-3-2）所以飽和光強(qiáng)的物理意義可表述為：在折射率為η的激光介質(zhì)里，屬于小信號(hào)增益的最大光強(qiáng)值與激發(fā)總能級(jí)的壽命成反比，與光本子的波長(zhǎng)的平方也成反比?；蛘哒f，壽命越短，頻率越高，小信號(hào)增益的光強(qiáng)范圍越大。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com6。實(shí)現(xiàn)光放大的必要條件是什么，負(fù)溫度狀態(tài)的概念是什么？答：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是得到光放大的必要條件（見書P39）。

當(dāng)出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)時(shí)，如果在形式上使用熱平衡分布公式，就會(huì)得到負(fù)溫度狀態(tài)的概念。與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的等效溫度為：

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com７。在He-Ne激光器的增益曲線上1/2G(v0)處，有兩個(gè)燒孔，增益曲線半寬度為1500MHz，計(jì)算與燒孔相對(duì)應(yīng)的粒子速度有多大？返回目錄好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)第三章激光振蕩與工作特性1.要使氦-氖激光器的相干長(zhǎng)度達(dá)到1Km,它的單色性Δλ/λ0應(yīng)為多少？解：根據(jù)P48式(3-1-2)：好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)2.說明相干長(zhǎng)度相干時(shí)間與光源的關(guān)系：相干面積，相干體積的物理意義。答：根據(jù)

故：光源頻率寬度越窄，相干時(shí)間越長(zhǎng)，相干長(zhǎng)度也越長(zhǎng)。根據(jù)P49(3-1-12),相干面積的物理意義：從單位面積光源輻射出的光波，在其傳播方向上發(fā)生相干現(xiàn)象的任一截面面積范圍為輻射波長(zhǎng)λ與該截面至光源距離R的乘積的平方。

根據(jù)P49(3-1-13)，相干體積的物理意義：在單位面積光源輻射出的單位頻率寬度的光波，在其傳播方向上發(fā)生相干現(xiàn)象的任一體積范圍為相對(duì)應(yīng)的相干面積與光速的乘積。好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)3.諧振腔里兩個(gè)反射鏡的曲率半徑份別為40cm,80cm,求實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定腔工作時(shí)，腔長(zhǎng)的取值范圍。解:R1=40cm,R2=80cm0<L<40cm或80cm<L<120cm好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)4.諧振腔的一個(gè)反射鏡的曲率半徑與腔長(zhǎng)的關(guān)系為R1=-3L，討論R2的取值情況并判定能否構(gòu)成穩(wěn)定腔。根據(jù)解:L<R2<4L.故若R2<L或R2>4L都不能構(gòu)成穩(wěn)定腔。令

則故構(gòu)成穩(wěn)定腔的區(qū)域是g1＝4/3的線為DK但端點(diǎn)D,K除外。好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)5.He-Ne激光器發(fā)出激光的中心頻率為

0=4.74*10Hz，增益曲線上超過閥值的寬度

=1.5*10Hz，令腔長(zhǎng)L=1m，問可能有多少個(gè)縱模輸出？為獲得單模輸出，問腔長(zhǎng)最長(zhǎng)為多少？解:則縱模輸出的個(gè)數(shù)為:好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)為使獲得單模輸出,需好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)7.He-Ne激光器的腔長(zhǎng)為1m，計(jì)算基橫模的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角和10km處的光斑面積。解:好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)8.一高斯光束入射到焦距為f的薄透鏡上，光束的腰部正好在透鏡的中心，尺寸為w10。求輸出光束腰部的位置及該處的半徑。解:輸出光束腰部位置:好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)9.傍軸球面波通過焦距為f的薄透鏡時(shí)，在透鏡兩側(cè)波陣面的的曲率半徑分別為R1（z）與R2（z），寫出R2（z）與R1（z）的關(guān)系式。解:好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)10.高斯光束通過焦距為f的薄模透鏡時(shí)，在透鏡兩側(cè)波陣面的的曲率半徑分別為R1（z）與R2（z），寫出復(fù)曲率半徑q2(z)和q1(z)的關(guān)系式解:好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)12.計(jì)算維持0.1m長(zhǎng)、小信號(hào)增益系數(shù)為1m的激光器的激光振蕩所要求的鏡面反射率（設(shè)兩鏡面反射率相同，且腔內(nèi)損耗αi為0）解:好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)13.說明激光器的輸出功率與腔內(nèi)光強(qiáng)的關(guān)系、最佳透過率的物理意義。解：在截面積與總透過率一定的情況下，激光器的輸出功率與腔內(nèi)光強(qiáng)成正比，表達(dá)式為最佳透過率是在考慮透過率t增大后使得腔內(nèi)損耗增加的情況下，使得輸出功率達(dá)到最大的一個(gè)最佳值返回目錄03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com第四章光輻射在介質(zhì)波導(dǎo)中的傳播1.解：＝１.５２，＝１.５１由公式ＮＡ＝sin＝可知：數(shù)值孔徑ＮＡ＝；當(dāng)＝１時(shí)，最大入射角＝arcsinＮＡ＝arcsin０.１７４＝１０°．03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2.解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com３．解：由，z＝１km

可知：１）α＝１０dＢ時(shí)：＝１０，所以損耗百分比為：（１－）×１００﹪＝９０﹪；２）α＝２dＢ時(shí)：＝１.５８，所以損耗百分比為：（１－）×１００﹪＝３６.９﹪；３）．α＝１dＢ時(shí)：＝１.２６，所以損耗百分比為：（１－）×１００﹪＝２１﹪；03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com４）α＝０.５dＢ時(shí)：＝１.１２２，

所以損耗百分比為：（１－）×１００﹪＝１０.９﹪；

５）α＝０.２dＢ時(shí)：＝１.０４７，

所以損耗百分比為：（１－）×１００﹪＝４.５﹪；03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com4、階躍光纖的纖芯折射率，包層折射率為,如果一條光線沿軸向傳輸，另一條光線沿最大入射角入射。計(jì)算傳輸１ｋＭ后兩光線的時(shí)延差。解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com5、單模光纖的纖芯折射率為，相對(duì)折射率為,工作波長(zhǎng)為，求纖芯的直徑。解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com6、光纖的工作波長(zhǎng)為0.85，入纖時(shí)光功率為0.5mW，光纖的衰減系數(shù)為2dB/km，問經(jīng)過4km后，以毫瓦為單位的功率電平是多大？解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com第7題，第8題的都是應(yīng)用下面的公式求解第9題結(jié)合P86圖4-2-5闡述即可。

好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)10.說明光纖中模式與頻率的關(guān)系，遠(yuǎn)離截止與接近截止的概念。見書P11503電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com12。在對(duì)稱平板波導(dǎo)中，基?？梢栽谌魏晤l率下存在，但在非對(duì)稱的平板波導(dǎo)中則必須在入射光頻率高于一定值時(shí)才能實(shí)現(xiàn)基模傳輸。怎么理解這種現(xiàn)象要能傳輸基模，波導(dǎo)的厚度應(yīng)滿足：對(duì)于有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的平板波導(dǎo)，因?yàn)?所以=0則=0;=0,即任意波長(zhǎng)的的光波都能以基模形式傳播。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com12。在對(duì)稱平板波導(dǎo)中，基?？梢栽谌魏晤l率下存在，但在非對(duì)稱的平板波導(dǎo)中則必須在入射光頻率高于一定值時(shí)才能實(shí)現(xiàn)基模輿。怎么理解這種現(xiàn)象當(dāng)時(shí),返回目錄03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com第五章光輻射的探測(cè)1、歸納固體介質(zhì)（主要是半導(dǎo)體）對(duì)光的吸收的幾種類型及其特點(diǎn)。(P130)

答：其類型以及特點(diǎn)分別是：本征吸收：電子吸收光子能量后，由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶的過程。晶格振動(dòng)吸收：在10um～100um的紅外波段，所有固體都具有一個(gè)因光子和晶格振動(dòng)相互作用而引起的吸收區(qū)域。自由載流子的光吸收：當(dāng)入射光的能量比較低時(shí)，導(dǎo)帶中的電子或價(jià)帶中的空穴吸收光子后，引起載流子在能帶內(nèi)的躍遷。激子吸收：當(dāng)光的照射能量不足以導(dǎo)致產(chǎn)生本征吸收時(shí)，對(duì)價(jià)帶頂端的電子作用就可能產(chǎn)生的一種狀態(tài)，電子處于價(jià)帶和導(dǎo)帶中間的禁帶。雜質(zhì)吸收：在雜質(zhì)與缺陷出現(xiàn)的局部，晶格的周期性勢(shì)能受到破壞，電子的能態(tài)與晶體中的其他部分不相同。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2、比較不同類型的光電效應(yīng)的產(chǎn)生原理及主要特點(diǎn)。（P136）答：光電效應(yīng)可分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類：外光電效應(yīng)：受到光輻射的作用后，產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象。其特點(diǎn)是要求光電子能夠從材料逸出，入射光子的能量必須大于光電子發(fā)射的逸出功。內(nèi)光電效應(yīng)（光電導(dǎo)效應(yīng)與光伏效應(yīng)）：光電導(dǎo)效應(yīng)——當(dāng)光入射到半導(dǎo)體光電材料時(shí)，會(huì)在材料的內(nèi)部激發(fā)出新的載流子。光伏效應(yīng)——用光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)就可能出現(xiàn)這種效應(yīng)。由于光照而在PN結(jié)兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)為光生電動(dòng)勢(shì)。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com3、一光電陰極在波長(zhǎng)為520nm的光照射下，光電子的最大動(dòng)能為0.67eV，求出光電陰極的逸出功。（P138）解：根據(jù)愛因斯坦定律：

可得，光電陰極的逸出功為：

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com5、若探測(cè)器的面積歸一化探測(cè)度D*＝1.5×10，光敏面積為1mm，測(cè)量帶寬為1Hz，求該探測(cè)器的等效噪聲功率。(P152)

解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com6、加上反相偏壓的光伏探測(cè)器中，光電流、反向飽和電流、外回路電流的方向如何判定，寫出開路電壓與短路電流的表達(dá)式，說明它們隨入射光功率的變化規(guī)律。(P141)

答：利用P-N結(jié)的光伏效應(yīng)制作而成的光電探測(cè)器稱為光伏探測(cè)器。等效為一個(gè)普通三極管和一個(gè)恒流源的并聯(lián)（如下圖）。加反向偏壓時(shí)，光電流方向：N－P；反向飽和電流方向：N－P；外回路電流方向：N－P。開路電壓表達(dá)式：,它與P之間為非線性

短路電流表達(dá)式：,它與P之間為線性。

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com7、結(jié)型光電探測(cè)器的工作原理是什么，加偏壓后的工作特性比不加偏壓時(shí)有什么區(qū)別。（詳見P241第七章內(nèi)容）

答：結(jié)型光電探測(cè)器的工作原理為光伏效應(yīng)。不加偏壓時(shí)，開路電壓即反映了光輻射信號(hào)的大小。加偏時(shí)分兩種情況：一種是加反向偏壓，可實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)；另一種是正向偏壓，難以實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com8、對(duì)于湮沒在噪聲中的信號(hào)的提取方法的基本考慮是什么。（P151）

答：基本考慮是采用濾波器來抑制噪聲而讓信號(hào)通過，從而改善信噪比。要能夠檢測(cè)微弱光信號(hào)，基本原則就是要使光信號(hào)通過檢測(cè)系統(tǒng)后，S/N>1。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com9、功率譜密度的物理意義是什么。(P146)

答：功率譜密度函數(shù)反映了隨機(jī)信號(hào)各頻率成分的功率分布情況，可以揭示廣義平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)中隨含的周期性以及靠得很近的譜峰等有用的信息，是隨機(jī)信號(hào)處理中應(yīng)用很廣的技術(shù)。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com11、電阻為1k 的器件的頻帶寬度為10MHz，在室溫（T＝300K）下的熱噪聲是多少？(P151)

答：（室溫下的kT值是0.026eV）熱噪聲功率

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com12、比較以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)的光探測(cè)器與以熱效應(yīng)為基礎(chǔ)的光探測(cè)器在工作性能上的區(qū)別。(P144)

答：以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)得光探測(cè)器較之以熱效應(yīng)為基礎(chǔ)的光探測(cè)器的區(qū)別是選擇性好和響應(yīng)速度快。返回目錄03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com1.氬激光器在λ=488nm的波長(zhǎng)上發(fā)射1W的連續(xù)功率，若光束發(fā)射角為0.5rad/m，輸出鏡上光束直徑為2nm，計(jì)算該激光器的亮度。解：公式L=?E/?As?Ω?t，其中L為亮度，?As為光源的發(fā)光面積，?Ω為法線方向的立體角。而P=?E/?t，所以L=P/?As?Ω，由題目可知：

P=1W，?As=π×(d/2)×(d/2),△Ω=0.5rad/m17可得：L=6.37×10第六章發(fā)光器件03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2.YAGde三條主要熒光譜線為0.914μm，1.06μm，1.35μm。假如調(diào)整光腔結(jié)構(gòu)，使得這三個(gè)波長(zhǎng)都有可能震蕩，試比較三種激光的相對(duì)效率。解：相對(duì)效率其實(shí)就是它們量子效率的比值。量子效率為

將以上波長(zhǎng)代入即可。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com3.He-Ne激光器以波長(zhǎng)λ=0.6328μm工作時(shí)，小信號(hào)增益系數(shù)

，其中d是放電毛細(xì)管直徑。設(shè)，d=1mm，腔單程損耗為0.1，腔長(zhǎng)為10cm，計(jì)算穩(wěn)定時(shí)腔內(nèi)光強(qiáng)。

解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com5.一個(gè)雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器，它的反射面的反射系數(shù)是R1=R2=0.5,腔長(zhǎng)是L=500μm，損耗系數(shù)為a=10cm（-1），求增益系數(shù)的閾值。若取增益因子β=2.5cm/kA，則相應(yīng)閾值電流密度是多少？解：增益系數(shù)03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com6.有兩個(gè)Ga1-xAlxAs發(fā)光二極管，一個(gè)發(fā)光二極管的x=0.02，而另一個(gè)發(fā)光二極管的x=0.09。試求這兩個(gè)器件的禁帶寬度及峰值發(fā)射波長(zhǎng)。解：禁帶寬度Eg=1.424+1.247x，代入數(shù)據(jù)得：

Eg1=1.449，Eg2=1.536

Eg=hc/λ

得λ1=1.376×10（-25）

λ2=1.294×10（-25）03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com7.解：利用03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com8.根據(jù)半導(dǎo)體激光器的材料與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，說明半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的原理。（P191-193)答：在半導(dǎo)體晶體中，能帶分為價(jià)帶和導(dǎo)帶它們之間是禁帶。通常情況下，電子大部分處于價(jià)帶，而導(dǎo)帶中只有少量電子。若有一束平行光入射，在導(dǎo)帶里的能級(jí)和價(jià)帶中的能級(jí)之間就會(huì)造成受激吸收與受激輻射。受激吸收和受激輻射都會(huì)導(dǎo)致價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶上，從而實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布。此時(shí)在PN結(jié)兩邊加正向電流，使增益大于損耗值，就能形成激光震動(dòng)，產(chǎn)生激光。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com9.比較氣體激光器與固體激光器結(jié)構(gòu)與工作性能的區(qū)別。答：結(jié)構(gòu)：氣體激光器是由放電管（包括套管，毛細(xì)管和貼鏡管），電極，反射鏡（一個(gè)全反射鏡和一個(gè)部分反射鏡）三部分組成。固體激光器一般由激光棒，激勵(lì)光源，聚光器和諧振腔等四部分組成。工作性能：（1）固體激光器的工作物質(zhì)特點(diǎn)是激光上能級(jí)壽命較長(zhǎng)，因而能儲(chǔ)存較多的能量，較易獲得03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com大功率，大能量的激光脈沖。而氣體激光器的工作物質(zhì)激光上能級(jí)壽命較短，所以工作功率和能量小。（2）固體激光器是采用光激發(fā)，能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，工作效率低。而氣體激光器中，上能級(jí)的振動(dòng)能級(jí)非常接近分子的基態(tài)能級(jí)，輻射輸出的激光光子的能量就占據(jù)了激勵(lì)能量的大部分，這就保證了氣體激光器較高的量子效率。

返回目錄好好學(xué)習(xí)，天天上上03電子科學(xué)與技術(shù)1、響應(yīng)度量子效率(p239)

第七章光電轉(zhuǎn)換器件03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2、響應(yīng)度（1）（2）03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com3、電流增益(p247)

f=80%g=1δ=6n=11-1又所以(p250)03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com4、因?yàn)殛枠O靈敏度所以未超過lm量級(jí)，沒產(chǎn)生光電陰極疲勞，不矛盾。(p250)

光照強(qiáng)度(表1-3-2光出射度)03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com5、

03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com6、03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com7、響應(yīng)度p23903電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com8、愛因斯坦定律中，只有hν≥W,才可能發(fā)生光電反射，入射光頻率有一個(gè)下限值稱紅限頻率所以紅線波長(zhǎng)電子速度:解得量子效率03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com陰極靈敏度03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com9、熱噪聲功率p151信號(hào)功率信噪比03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com10、光伏效應(yīng)p141光生電流開路電壓返回目錄03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com第八章光波調(diào)制1.試說明折射率橢球與折射率面在表示光傳輸特性方面的區(qū)別答案見書P27603電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2.解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com3.解：03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com4.解：波矢方向與外加電場(chǎng)方向一致時(shí)稱為縱向電光效應(yīng)，若互相垂直，則成為橫向電光效應(yīng)。晶體受到電場(chǎng)作用的新折射率橢球方程為：1）沿z方向加電壓，（1）式變?yōu)槿舢a(chǎn)生縱向電光效應(yīng)，則相位差為故無法產(chǎn)生縱向電光效應(yīng)。03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上上www.themegallery.com2）沿y向加電壓，，（1）式變?yōu)椋菏剑?）說明晶體在作用下折射率橢球主軸繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)了α角，由單軸晶體變成了雙軸晶體：（4）代入（3）可得到新坐標(biāo)系下折射率橢球方程03電子科學(xué)與技術(shù)CompanyLogo好好學(xué)習(xí)，天天上