光电子—部分习题解答.docVIP

PAGE PAGE 1光电子技术部分习题解答0.1简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。[答]必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数。 充分条件：起振——阈值条件：激光在谐振腔内的增益要大于损耗。稳定振荡条件——增益饱和效应（形成稳定激光）。 组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。 作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。谐振腔：(1) 使激光具有极好的方向性( 沿轴线) (2) 增强光放大作用( 延长了工作物质 ) (3) 使激光具有极好的单色性( 选频 ) 0.2、声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。简述它们产生的条件和特征。[答]：产生拉曼-纳斯衍射的条件：当超声波频率较低，光波平行于声波面入射，声光互作用长度L较短时，在光波通过介质的时间内，折射率的变化可以忽略不计，则声光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅”。由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用，形成与入射方向对称分布的多级衍射光，这就是拉曼-纳斯衍射的特点。产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声光作用长度L较大，光束与声波波面间以一定的角度斜入射，介质具有“体光栅”的性质。衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或?1级）衍射光，这是布喇格衍射的特点。0.3、简述光束调制的基本原理。[答]：（1）、以激光为载体，将信息加载到激光的过程，称为调制或光束调制。（2）、光束具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，可以应用某些物理的方法，使其参量之一按照调制信号的规律变化，实现光束的调制，所以光束的调制可以分为调幅、调相、调频和强度调制等。 （3）、实现激光光束调制的方法根据调制器与激光器的关系，可以分为内调制和外调制两种。 （4）、具体的激光光束的调制方法，常见的有光电调制、声光调制、磁光调制、直接调制等。0.4 利用纵向电光效应和横向电光效应均可实现电光强度调制，纵向电光调制和横向电光调制各有什么优缺点？[答]：纵向电光调制器具有结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响等优点。其缺点是半波电压太高，特别是在调制频率较高时，功率损耗比较大。横向效应运用时，存在自然双折射产生的固有相位延迟，它们和外加电场无关。在没有外加电场时，入射光的两个偏振分量通过晶后其偏振面已转过了一个角度，这对光调制器等应用不利，应设法消除。 横向效应运用时，总的相位延迟不仅与所加电压成正比，而且与晶体的长宽 比(L/d)有关。而纵向应用时相位差只和V=Ez*L有关。因此，增大L或减小d就可大大降低半波电压，但必须采用两块晶体，结构复杂，而且其尺寸加工要求高，对环境温度敏感。0.5、简述光电探测器的主要特性参数。[答]：光电探测器的主要性能参数有：（1）灵敏度R： 。 Ri——电流灵敏度（积分电流灵敏度），Ru——电压灵敏度（积分电压灵敏度）。--光电流，u--光电压，P--入射光功率。（2）光谱灵敏度R： （3）频率灵敏度R： （4）量子效率η： （5）通量阈Pth和噪声等效功率NEP通量阈——探测器所能探测的最小光信号功率噪声等效功率NEP——单位信噪比时的信号光功率 （6）归一化探测度D*： （7）噪声：依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。 0.6、简述等离子体的概念和等离子体显示板工作的基本原理。[答]： 等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气态外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的电场和磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。 等离子体显示搬是利用气体放电产生发光现象的平板显示的统称。等离子体显示技术（Plasma Display）的基本原理：显示屏上排列有上千个密封的小低压气体室（一般都是氙气和氖气的混合物），电流激发气体，使其发出肉眼看不见的紫外光，这种紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的可见光。 0.7简述电荷耦合摄像器件的主要特性参数。[答]：（1）转移效