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光电子技术及应用作业－I 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。 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。 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。 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射的条件是半导体中导带与价带的准费米能级之差必须大于等于半导体禁带宽度。 Eg = E2 - E1 = hn Eg : 半导体禁带宽度 只有符合上述条件的半导体可以用于制作半导体激光器。 主要有GaAlAs/GaAs, InGaAsP/InP等。 b．制作探测波长0.9的光电二极管，问相应的半导体禁带宽度为多少电子伏特？ 答：。 通信用半导体激光器的波长范围是多少？ 答： 光波频率~ , 允许高频调制 目前商用水平：每路 1.3,1.8,1.55um是3个常用的波长 试证明，由于自发辐射，原子在能级的平均寿命。 证明:t 时刻能级E2上有N2 个原子 t+dt 时刻能级E2上有N2+dN2 个原子 dt时间内，E2上原子数的变化 dN2 = ?A21N2dt ， (dN20) 能级E2上原子数的变化 (dN2/N2) = ?A21dt = N2 = N20 exp(-A21 t ) N20：t = 0时E2上的原子数 E2上 的原子有的停留时间长，有的短 在E2上原子寿命范围：0 ? ? 在t?t+dt内，有- dN2个原子由E2?E1， 其寿命为 t， 则平均寿命 将N2代入有 一质地均匀的材料对光的吸收为0.01，光通过10长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几。 解：对于负增益情况，已知。 。 一束光通过长度为1的均匀激活工作物质。如果出射光强是入射光强的2倍，求该物质的增益系数。 解：因材料均匀，故与位置z无关。 电光调的基本过程。 答： 输出 部分反射 激光工作物质 偏振片 KD*P 全反射 基本过程如下： 闪光灯点燃期间，在电光晶体上施加1/4波电压，使线偏振光通过电光晶体后，呈圆偏振光； 光经全返镜反射重返电光晶体后，其两个偏振分量又经受相位延迟差，使得出射晶体的合成光波又呈线偏光，但与原入射线偏光相比，偏振面已旋转90度，从而被偏振器拦截，阻止了光反馈放大； 当闪光灯脉冲接近终了时，迅速退去电光晶体上的电压，使光开关开启，实现光的受激放大和振荡。 简述光隔离器的作用和原理。 答：磁光隔离器作用： 磁光材料 磁光材料 工作原理： 1.，产生法拉弟旋光效应； 2.起偏与检偏夹角45度； 3.正向光，线偏振光通过磁光介质后（调整B或L），偏振面旋转 45度，正好通过； 4.反向光，线偏振光通过 磁光介质后（调整 B或 L）偏振面同（空间）方向再转45度，与成90度，不通过； 5.光纤隔离器：先将入射光偏振分光，两个偏振方向的光并行处理，然后合起来。 如果激光器和微波激射器分别在，和输出1W连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？ 解：根据定义得到： （其中）….(1) 又由于 可以得到 ………………………..……………(2) 根据公式（1），（2）可以计算得到，和，时每秒钟从激光的上能级向下能级跃迁的粒子数分别为： 时有： 时有： 时有： 设一对激光能级为和（），相应的频率为（波长为），能级上的粒子数密度分别为和，求： a．当，时， b．当，时， c．当，时，温度 解：根据关系式，其中，k为波尔兹曼常数，本题中。 将数据代入公式得： 将数据代入公式得： 将数据代入公式得： 光电子技术及应用作业－II 一光束穿过郊区2公里后测得光强为原之三分之一，再穿过市区2公里后测得其光强为原之五十分之一，若起始光功率，求市区内平均衰减