现代光电子技术与应用

成都信息工程学院考试试卷

2011 ——2012 学年第1学期

课程名称：光电子技术 使用班级：电科2009级试卷形式：开卷 闭卷 √ ． 试题 系名____________班级____________姓名____________学号____________ 得分

一、填空题（30分，每小题3分）

1、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 、 和质量；其静止质量为 。

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 密封线内不答题 2、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 。 3、光波在大气中传播时，由于 会引起光束的能量衰减；由于 会引起光波的振幅和相位起伏。

4、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点

光电子技术及应用作业－I

1． 光和物质相互作用的基本形式。

答：任何物质的发光，溯其根源都是光与物质相互作用的结果。同样激光产生的物理基础 也是光与物质的相互作用，即指光和构成激光工作物质中原子、分子或离子作用。

光和物质相互作用的基本形式为共振。由此引出了黑体辐射、自发辐射、受激吸收、受激辐射等。

2． 激光器的基本结构。

答:工作物质, 光学谐振腔, 激励能源是一般激光器的三个基本部分。 3． 激光器的基本工作过程。

答：通过受激辐射起主要作用从而产生激光，必需要有提供放大作用的增益介质和造成粒子数反转条件的激励源，另外通常要有一个光学谐振腔，像电子线路种的正反馈那样，使光在放大器中反复放大而形成振荡。

现代所用的半导体激光器，通常采用激光二极管，它的原理与普通的二极管极为相

似, 如都有一对PN结，当电压和电流加到激光二极管上时，P型半导体材料中的空穴和N型材料中 的自由电子产生相对运动，PN结处载流子的密度增加非常大，自由电子和空穴重新复合，因而产生受激辐射，释放出具有激光特性的光子，由激光器谐振腔内的反射镜反射，透过激 光孔和孔内聚焦镜，射出激光束。

4． a．怎样的半导体材料可以用来制作半导体激光器。 答：半导体中产生受激辐

成都信息工程学院考试试卷

2011 ——2012 学年第1学期

课程名称：光电子技术 使用班级：电科2009级试卷形式：开卷 闭卷 √ ． 试题 系名____________班级____________姓名____________学号____________ 得分

一、填空题（30分，每小题3分）

1、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 、 和质量；其静止质量为 。

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 密封线内不答题 2、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 。 3、光波在大气中传播时，由于 会引起光束的能量衰减；由于 会引起光波的振幅和相位起伏。

4、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点

赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！

作业一：

1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大？（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA，则根据照度的定义公式：

E?d?I0d?? （1） dAdA

其中d?为上图所示的立体角。 因而有：

d??将（2）式代入（1）式得到：

dA?cos?dA?h （2） ?L2?h2(L2?h2)3/2E?I0h （3） 223/2(L?h)dE?0 dh为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零，

计算得：

h?122122m

因而，当高度为

m时书上的照度最大。

2、设He-Ne激光器中放电管直径为1mm，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为?=10-3rad，辐射通量为3mW，视见函数取 V(6328)=0.24，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度？

（2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？

（3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少？

“现代光电子技术实验专题”实验大纲

1、实验名称：LD泵浦固体高重频调Q激光器 2、授课对象：航天学院 物理电子学 硕士研究生 3、授课教师：于欣 4、实验目的：

? 掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法； ? 了解声光调Q的工作原理及方法；

? 掌握激光器参数测量方法及相关仪器的使用。 5、实验原理：

（1）LD泵浦固体激光器

LD（Diode-Laser）泵浦的固体激光器是指用激光二极管代替闪光灯泵浦固体激光增益介质的激光器。相比于传统的闪光灯泵浦，它具有转换效率高、激光器系统的体积小、光束质量好、性能稳定、寿命长等优点。

LD发出的激光经过准直-聚焦光学系统后，在激光介质中汇聚成几百微米直径的光斑，在泵浦光的作用下将处于基态的激活粒子泵浦到激发态，以形成粒子数反转状态，受激辐射的光子在前腔镜和输出镜的反馈下在腔内往返振荡得到放大，最后经输出镜输出。

（2）声光调Q原理

声光调Q器件通常是利用声光作用下的布拉格衍射效应制作的。产生布拉格衍射条件的模型如图 1所示。当声波频率较高，声光作用长度较长，满足条件：

1

l????s2 （1） 式中?为通过声光介质光的

光电子技术复习总结

一、光的基础知识及发光源 1.光的基本属性？

光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。 2.激光的特性？

（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好 3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？

（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、?? 、En ，而不能采取其它值。

（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为hν的光子。 4.光与物质的共振相互作用的三种过程？

受激吸收、自发辐射、受激辐射 5.亚稳态？

自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。寿命特别长的激发态称为亚稳态。其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。 6.受激辐射的光子性质？

受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。 7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？

两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。当吸收过程比受激辐射

一、选择题

1、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（ A B D ）

A. 线行好，按比例地将光信号转换为电信号 B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号 C. 产品结构简单，易维护 D. 性能稳定，噪声小 2、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（ B ）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。

A. 电流 B. 电压 C. 功率 D. 电阻 3、光子探测是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（ A ）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。

A. 光子效应 B. 霍尔效应 C. 热电效应 D. 压电效应 4、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫( B ) A. 光电效应 B. 光电导现象

光电子技术复习总结

一、光的基础知识及发光源 1.光的基本属性？

光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。 2.激光的特性？

（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好 3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？

（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、?? 、En ，而不能采取其它值。

（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为hν的光子。 4.光与物质的共振相互作用的三种过程？

受激吸收、自发辐射、受激辐射 5.亚稳态？

自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。寿命特别长的激发态称为亚稳态。其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。 6.受激辐射的光子性质？

受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。 7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？

两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。当吸收过程比受激辐射

重庆大学试卷 教务处07版 第 1 页 共 2 页

重庆大学 光电子技术 课程试卷

juan 学年 第1学期 2009~2010

课程号

7. 若光电探测器的电流灵敏度Ri=100?A/?W，噪声电流in=0.01?A，则噪声

等效功率NEP=_______________________。

8. 人体的温度以36.5°C计算，如把人体看作黑体，人体辐射峰值所对应

的波长为 。

命题人： 二、计算(共20分)

名姓 密 弊号学作 绝 拒 、 纪 考 肃 严 级、年信 守 实封 诚 、 争 竞 平班、公业专 线 院学开课学院： 数理 ： 10024835

考试日期：2009-12-25

考试方式： 考试时间： 100 分钟 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得 分

一、填空(1-3小题每空1分，4-8小题每空2分，共30分)

1. 固体摄像器件主要有三大类：电荷耦合器件（CCD)，互补金属氧化物半

西 南 石 油 大 学 试 卷 第 1 页 共 4 页

《光电子技术》考试试卷（第一套） 课程号 4804033030 应用物理2004级 闭卷考试 考试时间 120 分钟 适用专业年级（方向）： 姓名 考试方式及要求： 题 号 一 考试日期 二 三 四 总分 得 分 密 学号 阅卷人 封 课程号 教学班 线 一、填空题（25）（每个空1分） 1、光电子器件按照其实现的功能将光电子器件分为光源器件，光传输器件，光控制器件，光探测器件和光存储器件。 2、光电探测器件按物理效应可分为光电子发射器件，光电导型探测器件，光伏型探测器件，和热电型探测器件。 3、介质波导包括平板波导、矩形波导和圆柱形波导。 4、光纤的色散主要包括材料色散、波导色散和模式色散。 5、光通信无源器件主要包括光纤连接器、光衰减器、光耦合器、光波分复用器、光隔离器和光开关_。 6、能够利用光与物质的非线性相互作用进行光调制的相关效应有电光效应、声光效应、法拉第效应（或磁光效应）和强磁场中激光的Zeeman效应。 二、名词解释（25）（每小