光电子技术答案.ppt

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1、1）光电子技术的含义及其特点光电子技术是研究从红外波、可见光、紫外光、X射线至γ射线波段范围内的光波电子技术，是研究运用光子和电子的特性，通过一定的媒介实现信息与能量转换、传递、处理及应用的科学。它是以光电子学为理论基础，以光电子元器件为主体、综合利用光学、电学、机械学、计算机和材料技术，以实现具有一定功能、实用的仪器、设备系统。频谱宽、信息容量大、传输速度快、抗电磁干扰能力强光电子技术的特点2）空间相干性的定义；光的相干性能好差程度分别用什么衡量？在不同空间点、不同时刻的光波场的某些特性（如光波场的相位）之间的关系。光的相干

2、性空间相干性在同一时刻、垂直于光传播方向上的两个空间点上的光波场之间的相干性；2、光源到双缝的距离R（R越大，干涉条纹越模糊why？R大，变小，A0变小，光的空间相干性变差）相干性的条件越大，光源越小，越趋近于点光源，干涉效果越好1、光源的大小（光源尺寸大，干涉效应差why？不同地方受激发原子发出的光是不相干的）3）波长λ的视见函数的定义；在整个电磁波谱范围内，视见函数不等于0的区域？视见函数等于1的波长？视见函数小于1的区域？如果已知某个波长辐射的视见函数Vλ，则辐射功率为dPλ所对应的光通量dPv与Vλ、dPλ之间的关系？

3、定义在引起相同的视觉响应条件下，若在λ附近所需要的光谱辐射功率为dPλ，而对λ＝555nm所需要的光谱辐射功率为dP555非可见区域的视见函数等于零，波长为555nm的光的视见函数为1，可见区域除555nm光外都小于1。1）用三能级模型说明如何实现粒子分布反转状态？为什么说三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难？泵浦Vp大量能带组成的能级E3E2E1亚稳态（寿命较长）基态VG热平衡状态N1≥N2氙灯激励红宝石棒能带E3受激吸收跃迁N1减少亚稳态E2E3寿命短S32N2＞N1泵浦集居数反转E2上粒子到E1产生激光E1

4、是基态，E2是具有较长寿命的能级，称为亚稳态，E3是由大量能级组成的能带。在热平衡状态下，处在基态E1上的集居数N1比处在亚稳态E2上的集居数N2大得多，即N1≥N2，（实际上N2约为0）。当氙灯激励红宝石棒时，大量基态离子受激吸收跃迁到达能带E3内，因而E1上的粒子数N1减少，但Cr3+离子在E3上的寿命很短，它们很快通过非辐射驰豫过程（用S表示）跃迁到寿命较长的亚稳态E2上，其上就积累了大量的粒子，即N2不断增多，并在此寿命时间内暂时使N2偏离热平衡的波耳兹曼分布，此过程称为氙灯的抽运（泵浦）过程。只有当氙灯的光强强到一定

5、程度时，有可能暂时N2＞N1，即达到集居数反转状态，这样，E2上粒子跃迁回到E1时，便产生受激辐射，从而产生激光。四能级产生激光的能级是激发态E3和E2能级，在泵浦的作用使大量基态E1的Nd3+离子受激吸收跃迁到达能带E4内，但Nd3+离子在E4上寿命极短，很快通过非辐射驰豫过程（用曲线箭头S43表示）跃迁到寿命较长的亚稳态E3上。而能级E2的寿命又很短，进入该能态的粒子又很快非辐射跃迁（又S21表示）到基态，所以N2约为0，这样N3≥N2，在能态E3和能态E2间实现了集居数分布反转。三能级模型与四能级模型相比，在实现集居数分

6、布反转上，要比四能级困难。2）工作物质能实现能态集居数反转分布的条条件？上述条件是必要条件还是充分条件？为什么？要求泵浦光足够强（Vp＞VG）内部条件泵浦吸收带寿命较长的亚稳态三能级E3四能级E4产生激光的上能级外部条件还必须使激活介质（实现能态集居数分布反转的工作介质）置于由两个反射镜（可以是平面或球面）所组成的谐振腔内，腔镜的作用是提供反馈。3）自发辐射与受激辐射的根本差别？自发辐射跃迁与受激辐射跃迁过程是两个不同的物理过程，它们所产生的辐射性质也不同，对于自发辐射来说，它是原子在不受外界辐射场的影响下产生的，而单个原子的

7、自发辐射的相位是随机的，因此大量的自发辐射是不相干的。而与自发辐射不同的是，受激辐射是在外界辐射场的作用下产生的，受激辐射光子与激励光子具有相同的频率、相位、波矢和偏振状态，也就是说受激辐射光子与入射光子属于同一态的光子，因此受激辐射是相干的。4）何为增益饱和效应？当某一频率为的光束通过激活介质时，光通量获得放大，即光强越强，意味着单位时间内从亚稳态向下跃迁的粒子数就越多，从而导致反转程度减弱，从而使增益系数变小5）激光器的阈值条件？阈值泵浦功率和阈值泵浦能量振荡器的阈值条件阈值泵浦能Eth把激光器维持在阈值条件下所需的最小泵

8、浦功率阈值泵浦功率Pth把激光器维持在阈值条件下所需的最小泵浦能量6）三能级系统所需的阈值能量要比四能级系统所需的大得多？四能级系统的激光下能级在基态之上，n2=0，只须将个粒子激发到能级E3上就能使增益克服腔的损耗而产生激光；而在三能级系统中，激光的下能级是基态，因此至少须