一．单项选择题 1. 光电转换定律中的光电流与 A 温度成正比 B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成 正比 2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 A 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短 B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短 C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长 D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短 3.光束调制中，下面属于外调制的是 A 声光调制 B 电光波导调制 C 半导体光源调制 D 电光强度 调制 4.红外辐射的波长为[ ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770- 1000 nm 5.激光具有的优点为相干性好、亮度高及[ ] A 多色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱 6．能发生光电导效应的半导体是 A. 本征型和激子型 B. 本征型和晶格型 C. 本征型和杂质型 D. 本征型和自由载流子型 7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子描述，在强辐射作用下 A. =0.5 B. =1 C. =1.5 D. =2 8.电荷耦合器件分 [ ] A 线阵CCD和面阵CCD B 线阵CCD和点阵CCD C 面阵CCD和体阵CC D D 体阵CCD和点阵CCD 9. 光通亮φ的单位是[ ] A 焦耳 (J) B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd) 10.硅光二极管主要适用于[ ] A紫外光及红外光谱区 B可见光及紫外光谱区 C可见光区 D 可见光及红外光谱区 13．光视效能K为最大值时的波长是 A．555nm B.666nm C．777nm D.888nm 14.可见光的波长范围为[ ] A 200—300nm B 300—380nm C 380—780nm D 780—1500nm 15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和[ ]
河南理工大学精密机械课程设计 设计题目：百分表的设计 学院：机械与动力工程 专业班级：测控08-4班 学号： 姓名： 指导老师：李长有 河南理工大学测控技术与仪器系 2011-07-01
目录 一、绪论 (3) 1、课程设计的目的 (3) 2、百分表的简介 (4) 3、百分表的读数方法 (4) 4、百分表的使用方法及注意事项 (5) 1) 百分表的使用方法 (5) 2) 百分表使用的注意事项 (9) 5、百分表的设计意义 (10) 二、设计方案的确定 (11) 1、百分表的结构原理 (11) 2、百分表的工作原理 (12) 3、百分表的设计条件 (12) 4、百分表的设计要求 (13) 1) 设计要求 (13) 2) 提交的材料 (13) 三、百分表的总体设计和及主要部件的设计 (14) 1、百分表的总体功能设计 (14) 1) 模数及齿数的设计 (14) 2) 传动与显示原理 (15) 2、百分表主要部件的设计 (16) 1) 传动导杆和齿轮2的设计 (16) 2) 游丝的设计 (17) 3) 弹簧的设计 (19) 四、结果的分析和注意事项 (21) 1) 影响百分表测量准确度的因素 (21) 2) 表零位不得用千分尺代替标准样圈调整内径百分 (21) 3) 内径百分表的表头不能随意更换 (22) 五、设计总结 (23) 六、参考文献 (24)
百分表设计 一、绪论 1、课程设计的目的 “精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。学生在这个环节中不仅是完成一项指定任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设计中应该定位为设计者。设计者要进行方案筛选论证，要考虑装配关系，考虑结构工艺性，考虑选材。整个设计采用AutoCAD和Solid works完成，从3D 建模到2D 图纸。我们要求每人拿出至少一张可用于加工的图纸，这样的图纸，仅仅图形表达正确是远远不够的。图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过课程设计要使学生知道，设计过程包括那些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子。其目的是： （1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础； （2）掌握正确的设计思想。 通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械产品设计，一般其主要过程为：（接受）设计任务－（拟定）设计方案－设计计算－绘制装配图－绘制零件图。 设计过程中需注意以下内容： 1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求） 2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求） 3）熟悉有关规范、标准、手册 设计中涉及到的零件材料、结构等，均需按照有关标准选择；零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准；制图也要符合一定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。
目录 第1章绪论 (3) 1.1概述 (3) 1.2课程设计任务 (3) 第2章总体方案设计 (3) 2.1微动装置的结构选择 (3) 2.2微动装置的工作原理 (4) 第3章微动装置的结构设计 (4) 3.1测微螺杆的设计 (4) 3.1.1测微螺杆的尺寸设计 (4) 3.1.2测微螺杆的表面粗糙度 (5) 3.1.3测微螺杆的材料选择 (5) 3.2衬套的设计 (5) 3.2.1衬套的尺寸设计 (5) 3.2.2衬套的表面粗糙度 (5) 3.2.3衬套的材料选择 (5) 3.3固定套筒的设计 (5) 3.3.1固定套筒的尺寸设计 (5) 3.3.2固定套筒的表面粗糙度 (6) 3.3.3固定套筒的材料选择 (6) 3.4微分筒的设计 (6) 3.4.1微分筒的尺寸设计 (6) 3.4.2微分筒的表面粗糙度 (6) 3.4.3微分套筒的材料选择 (6) 3.5套筒圆螺母的设计 (7) 3.5.1套筒圆螺母的尺寸设计 (7) 3.5.2套筒圆螺母的表面粗糙度 (7) 3.5.3套筒圆螺母的材料选择 (7) 3.6后盖的设计 (7) 3.6.1后盖的尺寸设计 (7) 3.6.2后盖的表面粗糙度 (7) 3.6.3后盖的材料选择 (7) 3.7尺架的设计 (8) 3.7.1尺架的尺寸设计 (8) 3.7.2尺架的表面粗糙度 (8) 3.7.3尺架的材料选择 (8) 3.8螺钉的选用 (8) 3.9键的选用 (8) 第4章主要零件的配合 (8) 4.1尺架与衬套的配合 (8) 4.2测微螺杆与衬套的配合 (9) 4.3固定套筒与微分筒的配合 (9)
第5章主要零件工艺性分析 (10) 5.1测微螺杆的工艺性分析 (10) 5.2测微螺杆工艺路线 (11) 第6章零件加工机床精度的选择 (12) 6.1测微螺杆工机床的选择 (12) 6.2其他零件的加工机床选择 (12) 第7章总结与体会 (12) 参考文献 (12)
光电子技术安毓英习题答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为 ΩΦd d e e I = ， 且 ()??? ? ??+- =-===Ω?22000212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为A s ，辐射亮度为L e ，面源法线 与l 0的夹角为s ；被照面的面积为A c ，到面源A s 的距离为l 0。若c 为辐射在被照面A c 的入射角，试计算小面源在A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ l 0 S R c L e A s A c l 0 s c 第1.2题图
光电子及信息材料 一、专业介绍 1、学科简介 光电子及信息材料属于自设专业（自设专业是指在教育部专业目录中没有，而学校根据自己的特点和社会发展的需要设立的专业），属于一级学科材料科学与工程下的二级学科。 2、研究方向 01信息技术及其关键新材料 02光电子材料及其器件 03非线性光电子材料 04纳米光电子学及其材料 3、考试科目 ①101政治 ②201英语一、203日语、212德语（选一） ③302数学二 ④833材料科学基础、834光纤光学、835高分子化学、836材料成型原理、（选一） （以上研究方向、考试科目以武汉理工大学为例） 二、专业培养目标 本专业培养能从事材料科学与工程科学研究、教学工作或工程技术与工程管理，具有创新精神的高级人才，具体要求为： 1、努力学习和掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平建设有中国
特色社会主义理论，坚持党的基本路线，热爱祖国、遵纪守法，具有良好的职业道德、团结合作精神和坚持真理的科学品质，积极为社会主义现代化建设服务。 2、在本学科领域掌握坚实的基础理论，基本的实验技能和系统的专门知识，了解本专业的学科前沿动态。掌握一门外语，能熟练地阅读专业文献资料和撰写论文摘要。熟练地掌握计算机应用技术。具有从事科学研究、教学和独立担负专门技术工作的能力。具有工程意识和较强的经营开发意识及市场观念。 3、积极参加体育锻炼和社会活动，具有良好的心理素质和健康的体魄。 三、相同一级学科下的其他专业（二级学科） 材料物理与化学、材料学、材料加工工程 四、招收此自设专业的院校及开设年份 武汉理工大学（2002年）、重庆大学（2002年） 五、就业方向 本专业培养具有信息的获取、传递、处理以及利用等方面的知识，能在信息产业等从事信息系统的研究、设计、集成以及制造等方面工作的信息工程学科的高级工程技术人才。本专业是一个宽口径专业，覆盖了原电子信息类多数专业及光电信息工程及遥感信息工程等专业内容。 六、就业前景 在我国及我省，电子信息材料的专门技术人员很少（省内只有我
一、选择题（20 分，2 分/题） 1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有（abcd ） A.信息通信 B.宇宙探测 C.军事国防 D.灾害救援 2、激光器的构成一般由（a ）组成 A.激励能源、谐振腔和工作物质 B.固体激光器、液体激光器和气体激光器 C.半导体材料、金属半导体材料和PN 结材料 D. 电子、载流子和光子 3、光波在大气中传播时，引起的能量衰减与（abcd ）有关 A.分子及气溶胶的吸收和散射 B.空气折射率不均匀 C.光波与气体分子相互作用 D.空气中分子组成和含量 4、2009 年10 月6 日授予华人高锟诺贝尔物理学奖，提到光纤以SiO2为材料的主要是由于（ a ） A.传输损耗低 B.可实现任何光传输 C.不出现瑞利散射 D.空间相干性好 5、激光调制器主要有（abc ） A.电光调制器 B.声光调制器 C.磁光调制器 D.压光调制器 6、电光晶体的非线性电光效应主要与（ac ）有关 A.外加电场 B.激光波长 C.晶体性质 D.晶体折射率变
化量 7、激光调制按其调制的性质有（cd ） A.连续调制 B.脉冲调制 C.相位调制 D.光强调制 8、光电探测器有（abc ） A.光电导探测器 B.光伏探测器 C.光磁电探测器 D.热电探测元 件 9、CCD 摄像器件的信息是靠（ b ）存储 A.载流子 B.电荷 C.电子 D.声子 10、LCD 显示器，可以分为（abcd ） A. TN 型 B. STN 型 C. TFT 型 D. DSTN 型 二、判断题（20 分，2 分/题，对用“√”、错用“×”标记） 11、世界上第一台激光器是固体激光器。 ( T ) 12、在辐射度学中，辐射能量Q 是基本的能量单位，用J(焦耳)来度量。 ( T ) 13、在声光晶体中，超声场作用像一个光学的“相位光栅”，其光栅常数等于光 波 波 长
目录 绪论 (1) 1．概述 (5) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5) 1.2设计任务和主要技术要求 (5) 1.3操作性能要求 (6) 2.技术参数确定与方案设计 (6) 2.1原始数据 (6) 2.2开展CM6132功能原理设计 (6) 3．运动设计 (7) 3.1确定转速极速 (7) 3.1.1计算主轴最高转速 (9) 3.1.2计算主轴最低转速 (10) 3.1.3确定主轴标准转速数列 (11) 3.2主电动机的选择 (12) 3.3变速结构的设计 (14) 3.3.1 主变速方案拟定 (14) 3.3.2 拟定变速结构式 (14) 3.3.3拟定变速结构网 (15) 3.3.4 验算变速结构式 (16)
3.4绘制转速图 (17) 3.5 齿轮齿数的估算 (20) 3.6 主轴转速误差 (23) 4.动力设计 (26) 4.1电机功率的确定 (26) 4.2确定各轴计算转速 (26) 4.3 带轮的设计 (27) 4.4传动轴直径的估算 (30) 4.5齿轮模数的确定 (33) 4.6主轴轴颈的直径 (36) 4.6.1主轴悬伸量a (36) 4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36) 4.6.3主轴组件刚度验算 (37) 5. 结构设计 (38) 5.1齿轮的轴向布置 (39) 5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40) 5.2.1 I 轴的设计 (42) 5.2.2 II 轴的设计 (42) 5.2.3 III 轴的设计 (42) 5.2.4 带轮轴的设计 (42) 5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43) 5.2.6主轴的设计 (43) 5.2.7 主轴组件设计 (43) 5.3齿轮布置的注意问题 (44)
3.在未加偏置电压的条件下，由于截流子的扩散运动，p 区和n 区之间的pn 结附近会形成没有电子和空穴分布的耗尽区。在pn 结附近，由于没有电子和空穴，无法通过电子-空穴对的复合产生光辐射。加上正向偏置电压，驱动电流通过器件时，p 区空穴向n 区扩散，在pn 结附近形成电子和空穴同时存在的区域。电子和空穴在该区通过辐射复合，并辐射能量约为Eg 的光子，复合掉的电子和空穴由外电路产生的电流补充。 5要满足以下条件a 满足粒子数反转条件，即半导体材料的导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度即B.满足阈值条件，半导体由于粒子数产生的增益需要能够补偿工作物质的吸收、散射造成的损耗，以及谐振腔两个反射面上的透射、衍射等原因产生的损耗。即 第二章课后习题 1、工作物质、谐振腔、泵浦源 2、粒子数反转分布 5a.激光介质选择b.泵浦方式选择c 、冷却方式选择d 、腔结构的选择e 、模式的选择f 、整体结构的选择 第三章课后习题 10.要求：对正向入射光的插入损耗值越小越好，对反向反射光的隔离度值越大越好。原理：这种光隔离器是由起偏器与检偏器以及旋转在它们之间的法拉第旋转器组成。起偏器将输入光起偏在一定方向，当偏振光通过法拉第旋转器后其偏振方向将被旋转45度。检偏器偏振方向正好与起偏器成45度，因而由法拉第旋转器出射的光很容易通过它。当反射光回到隔离器时，首先经过起偏器的光是偏振方向与之一至的部分，随后这些这些光的偏振方向又被法拉第旋转器旋转45度，而且与入射光偏振方向的旋转在同一方向上，因而经过法拉第旋转器后的光其偏振方向与起偏器成90度，这样，反射光就被起偏器所隔离，而不能返回到入射光一端。 15.优点：A 、采用光纤耦合方向，其耦合效率高；纤芯走私小，使其易于达到高功率密度，这使得激光器具有低的阈值和高的转换效率。B 、可采用单模工作方式，输出光束质量高、线宽窄。C 、可具有高的比表面，因而散热好，只需简单风冷即可连续工作。D 、具有较多的可调参数，从而可获得宽的调谐范围和多种波长的选择。E 、光纤柔性好，从而使光辉器使用方便、灵巧。 由作为光增益介质的掺杂光纤、光学谐振腔、抽运光源及将抽运光耦合输入的光纤耦合器等组成。 原理:当泵浦激光束通过光纤中的稀土离子时，稀土离子吸收泵浦光，使稀土原子的电子激励到较高激发态能级，从而实现粒子数反转。反转后的粒子以辐射跃迁形式从高能级转移到基态。 g v c E F F 211ln 21R R L g g i th
第5章 光探测器：能把光辐射量转换成另一种便于测量的物理量的器件 光电探测器：把光辐射量转换成电量（电流或电压）的光探测器 光电探测器性能参数 1.量子效率 2. 响应度 3. 光谱响应 4. 等效噪声功率 5. 归一化探测度 6. 频率响应 7. 噪声谱 量子效率 : 是指每一个入射光子所释放的平均电子数。 响应度 R:响应度为探测器输出信号电压 Vs（或电流Is ）与输入光功率P之比 光谱响应:表征R 随波长 (拉门大)变化的特性参数 频率响应 R ( f )：频率响应 R( f ) 是描述光探测器响应度在入射光波长不变时，随入射光调制频率变化的特性参数。 等效噪声功率 NEP：定义为相应于单位信噪比的入射光功率，用来表征探测器探测能力，NEP越小，探测能力越强。 归一化探测度 D* ：探测度D：单位入射功率相应的信噪比。 D*表示单位探测器面积、单位带宽的探测度， 1.光电效应：光照射到物体上使物体发射电子，或电导率发生变化，或产生电动势，这些 因光照引起物体电学特性改变的现象，统称为光电效应 内光电效应：光子激发的载流子(电子或空穴) 将保留在材料内部。 外光电效应: 将电子打离材料表面，外光电效应器件通常有多个阴极，以获得倍增效内光电效应主要包括光电导效应与光伏效应 光电导效应是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。 光伏效应指光照使半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。 光电导效应下的光敏电阻 光敏电阻的频率特性差，不适于接收高频光信号 前历效应：前历效应是指光敏电阻的时间特性与工作前“历史”有关的一种现象。 分暗态前历与亮态前历。 光敏电阻特点：优点： 1.光谱响应相当宽 2.所测的光强范围宽，即可对强光响应，也可对弱光响应 3.无极性之分，使用方便 4.灵敏度高，工作电流大，可达数毫安 缺点：强光照射下线性较差，频率特性也较差，不适于接收高频光信号，受温度影响大2. 第一象限：普通二极管 第三象限：光导工作模式光电二极管工作区域
第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为?s ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若?c 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67?10-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ= -进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： 第1.2题图
1、某单色光频率为3×1014Hz ，该单色光在水中（n=1.33）的速度和波长。 答：v=c/n=3*108/1.33=2.26*108m/s λ=v/f=2.26*108/3*1014 =0.75*10-6m 2、某星球的辐射出射度的峰值波长为400nm ，试估算该星球表明的温度。 答：由维恩位移律λmT=b 得 T=b/λm =2.898*10-3/400*10-9=7.245*103 k 3、简述光子简并和能级简并 答：光子简并：光子的运动状态简称为光子态。光子态是按光子所具有的不同能量（或动量数值），光子行进的方向以及偏振方向相互区分的。处于同一光子态的光子彼此之间是不可区分的，又因为光子是玻色子，在光子集合中，光子数按其运动状态的分布不受泡利不相容原理的限制。可以有多个光子处于同一种光子态上，这种现象称为简并。处于同一光子态的平均光子数目称为光场的简并度δ。δ=1/（e h υ /kT -1） 4、什么是亚稳态能级。 答：若某一激发能级与较低能级之间没有或只有微弱的辐射跃迁，则该态的平均寿命会很长τs >>10-3s,称为亚稳态能级，相应的态为亚稳态。 5、设二能级系统，发生受激辐射时，对入射光场的要求是什么？ 6、产生激光的重要机理是 答：受激辐射 9、从能级理论出发，解释Nd:YAG 激光器工作原理（p44-45） 10、解释增益饱和效应 答：当入射光强度足够弱时，增益系数与光强无关，是一个常量，而当入射光强增加到一定程度时，增益系数将随光强的增大而减小，这种增益系数随光强的增大而减小的现象称为增益饱和效应。 11、两种介质A 、B 的折射率分别为nA=1，nB=1.2，当光从B 传播到A 时，计算：1）发生全反射的零界角 2）布鲁斯特角 答：1.θc =arcsin （n 2/n 1）（n 1>n 2） =arcsin （1/1.2）=56.44° 2. tan θ=n 2/n 1 θ=arctan （n 2/n 1） =arctan （1/1.2）=39.8° 12、人体辐射出射度的峰值波长为（ ） 答：由维恩位移律λmT=b 得 λm =b/ T =2.898*10-3/（37+273）=9.35*10-6m 13、红宝石激光器利用（氙灯）作为泵浦源。 14、光纤长距离通信中传播信息光的波长为(1550nm)，在接收端光电二极管所使用的材料是(InGaAs) 15、某阶跃光纤：n1=1.490, n2=1.480,则光纤的临界传播角为多少？ 答: α=arcsin （n 2/n 1）=arcsin （1.48/1.49）=83.4° 16、某平板介质波导：2a=10μm, n1=1.480, n2=1.470,则该波导的截止波长为多少？ 答：平板v=π/2（光纤v=2.405） V=（2πa/λc ）2 221n n - λc =2πa 2 2 21n n -/ V=（10*π2247 .148.1-）/（π/2）=3.44μm 17、已知某平板介质波导：2a=80μm, n1=1.490, n2=1.470,入射光波长为λ=1μm ，在该波导中存在的模式数为 答：M=V 2/2=(π/2)2/2=1 18、解释材料色散产生的原因 答：材料色散：是由于折射率随波长变化的，而光源都具有一定的波谱宽度，因而产生传播时延差，引起脉冲展宽。 补充： 模式色散：在阶跃光纤中，入射角不同的光波在光纤内走过的路径长短不同，在临界角上传输的光路最长，沿光纤轴线传输的光路最短，由此引起时延差而产生模式色散。 波导色散：是由光纤的几何 结构决定的色散，它是由某一波导模式的传播常数β随光信号角频率w 变化而引起，也称为结构色散。 19、简述谐振腔的作用 答：使光只能沿着轴线方向往返运动（方向性） 筛选光频率，只能使满足干涉相干条件频率的光能在腔内往返运动（单色性） 增加光强度，实现光放大（高亮度） 20、半导体激光器实现光放大的物质条件是什么 答：PN 结附近或导带电子和价带空穴相对反转分布 21、激光产生的条件具体有那些 答：必要；粒子数反转分布和减少振荡模式数 充分；起振和稳定振荡 计算：1）入射光波长为1550nm ，Pin=0.05W ，Pout=0.002W ，估算光纤中信号能传输的最远距离。 2）光源为激光，λc=1550nm,光源脉宽Δλ=0.5nm ，假设信号传输1km ，计算由于材料色散造成的脉冲信号展宽σ。 3）只考虑材料色散，估算信号 在光纤中传播1km 的bit rate 的最大值。 答：1. α=10lg(p i /p o )/L L=10*lg （0.05/0.002）/0.36=38.8m 2. σ=Δλdn/cd λ=0.5*10-9/3*108=1.7*10-18s/m 3.B<=1/（4Δτ） Δτ=L|D m |Δλ 24、已知输入信号频率最大值为 1kHz ，输入信号峰值为3V ，脉冲编码调制采用4位编码 则：1）采样频率最小值为？ 2）采用有舍有入的方式，量化单元为？由此产生误差的最大值为？ 答： 25、KDP 晶体的纵向电光效应中，Δφ=？V π=？ 答：Δφ=（2π/λ）n 03γ63v V π=λ/（2 n 03γ63）=πC/（wn 03γ63） 26、电光强度调制中如何解决信号失真问题？推导解决失真后的透射率表达式。 答：a.在调制晶体上加一个恒定的直流电压V=Vn/2，该直流电压使两束光产生相位延迟π/2； b ．在光路中增加一片λ/4波片 27、调制:将欲传递的信息加载到激光 辐射上的过程。 28、脉冲编码调制是把模拟信号先变 成电脉冲序列，进而变成代表信号信息的二进制编码，再对光载波进行强度调制。 要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程:抽样、量化和编码。 抽样：将连续的信号分割成不连续的脉冲波，且脉冲序列的幅度与信号波的幅度相对应。要求取样频率比传递信号频率的最大值大两倍 以上。 量化：把抽样后的脉冲幅度 调制波分级取整处理，用有限个数的代表值取代抽样值的大小。 编码：用量化的数字信号变 成相应的二进制代码的过程，用一组等幅度、等宽度的脉冲作为码元。 29、解释电光效应 答：某些晶体在外加电场作用下，折射率发生变化，当光波通过此介质时，其传播特性就会受到影响。 30、解释半波电压 答：光波在光晶体中传播时，当光波的两个垂直分量的光程差为半个波长时所需要加的电压，称为半波电压。 32、渡越时间对调制信号频率有什么影响？ Δфo 是当ωm τd <<1时的峰值相位延迟；γ称为高频相位延迟缩减因子，表征因渡越时间引起的峰值相位延迟的减小程度。只有当ωm τd <<1。即τd << T m / 2π时， γ=1，即无缩减作用。说明光波在晶体内的渡越时间必须远小于调制信号的周期，才能使调制效果不受影响。 33、某电光晶体n=1.5，L=1cm ，ωm τd =π/2,则调制信号最高频率为？ 答：f m =w m / 2π=1/4τd =c/4nL=3*108/（4*1.5*0.01）=5*109Hz 34、解释声光效应（p136-137） 答：当光在建立起超声场的介质中传播时，由于弹光效应，光介质中的超声波衍射或散射的现象。 补充：介质光学性质的变 化，不仅可以通过外加电场的作用而实现，外力的作用也能够造成折射率的改变，这种由于外力作用而引起介质光学性质变化的现象称为弹光效应。 36、声光调制器件由声光介质，电——声换能器，吸声装臵以及电源组成。 采用布喇格衍射。 35、声光效应中发生Bragg 衍射的条件是什么？Bragg 衍射的特点是？ 答：条件：1）超声波频率足够高L=λs /λ 2）光线倾斜入射，当入射角θB 满足2λs sin θB =λ产生布喇格衍射 特点：1）衍射光只有0级，+1 或-1级，布喇格衍射效应制成的声光器件效率比较高。 2）两级衍射光夹角为2 θB 3）衍射效率 η=I 0/I i =sin 2[（π L/2 λ） s P M H L 2)/(]=sin 2 [πL/ 2λs I M 2] 37、调Q 的目的是压缩脉冲宽度，提高峰值功率。 38、解释激光器的Q 值？Q 值和激光器的损耗之间有什么关系？ 答：Q 值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标—品质因数。 品质因子Q 与谐振腔的单 程总损耗的关系 Q=2πW/P=2π/λα总 39、叙述调Q 的过程？ 答：过程1.在泵浦过程的大部分时间里（t-t 0）谐振腔处于低Q 值状态，故阈值很高不能起振，从而激光上能级的粒子数不断积累，直至t 0时刻，粒子数反转达到最大值Δni 过程2. t 0时刻Q 值突然升 高（损耗下降），振荡阈值随之降低， 于是激光振荡开始建立。由于此Δni>>Δnt （阈值粒子反转数），因此受激辐射增强非常迅速，激光介质存储的能量在极短时间内转变为受激辐射场的能量，结果产生了一个峰值功率很高的窄脉冲。 41、叙述声光调Q 的原理。 答：利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的反射损耗。 40、叙述电光调Q 的原理。 答：电光调Q 是指在激光谐振腔内加臵一块偏振片和一块KDP 晶体。光经过偏振片后成为线偏振光，如果在KDP 晶体上外加λ/4电压，由于泡克尔斯效应，使 往返通过晶体的线偏振光的振动方向改变π/2。如果KD*P 晶体上未加电压，往返通过晶体的线偏振光的振动方向不变。所以当晶体上有电压时，光束不能在谐 振腔中通过，谐振腔处于低Q 状态。由于外界激励作用，上能级粒子数便迅速增加。当晶体上的电压突然除去时，光束可自由通过谐振腔，此时谐振腔处于高Q 值状 态，从而产生激光巨脉冲。电光调Q 的速率快，可以在10-8秒时间内完成一次开关作用，使激光的峰值功率达到千兆瓦量级。如果原来谐振腔内的激光已经是线 偏振光，在装臵电光调Q 措施时不必放臵偏振片。 42、什么是单模光纤？成为单模光纤的条件是什么？ 答：只允许基模通过的光纤为单模光纤。 条件：V=（2πa/λc ）2 221n n -<2.405 光纤直径很小、λ>λc 43、试比较单模光纤和多模光纤的区别（阶跃光纤） 答：单模光纤的数值孔径比较大，单 模光纤只允许基模通过而多模光纤则允许若干个模式通过。单模芯径为8~10μm ，多模光纤的芯径为50~100μm. 44、光纤中存在哪几种损耗 答：吸收损耗：当光波通过任何透明物质时，都要使组成这种物质的分子中不同振动状态之间和电子的能级之间发生跃迁。这种能级跃迁时， 物质吸收入射光波的能量引起的光的损耗。 散射损耗：由于光纤制作工艺上 的不完善，例如有微气泡、杂质和折射率不均匀以及有内应力等，光能在这些地方会发生散射，使光纤损耗增大。 弯曲损耗：光纤弯曲是引起光纤 损耗的另一个重要的原因。光纤是柔软的，可以弯曲。弯曲的光纤虽然可以导光，但是会使光的传播路径改变，使得光能渗透过包层向外泄漏而损失掉。 45、解释瑞利散射 答：物质散射中最重要的是本征散射，也成为瑞利散射。本征散射是由玻璃熔制过程中造成的密度不均匀而产生的折射率不均匀引起的散射。瑞利散射与波长的四次方成反比。瑞利散射引起的损耗： αRs =（A/λ4）（1+B Δ） 46、光纤通信中常用的波段的波长是多少？为什么使用该波长？ 答：光在Sio 2中传输 850nm （损耗比较小）、1300nm （色散最小）、1550nm （损耗最小） 48、光纤的基本结构是什么？每部分的作用是什么？ 答：基本结构：护套、涂敷层、包层和纤芯
合肥工业大学 《精密机械设计》课程设计 指导教师：刘善林 设计人员： 08-测控三班20080090刘昊乐 08-测控三班20080091李建荣 08-测控三班20080092 金鑫 08-测控三班20080093 蒋婷婷 08-测控三班20080094 宋冰清 08-测控三班20080095 盖玉欢 08-测控三班20080096 杨杰
二级圆柱直齿轮减速器设计 目录： 一、设计任务书； 二、传动方案的比较和拟定； 三、各级传动比的分配，计算各轴的转速、功率 和转矩； 四、电动机的选择； 五、齿轮的设计计算； 六、轴的设计计算； 七、滚动轴承的选择和计算； 八、联轴器的选择； 九、减速器的技术特性、润滑方式、润滑剂的择； 十、其他说明； 十一、参考文献
一、设计任务书 （一）设计课题 二级圆柱直齿轮减速器的设计 （二）技术指标 1、减速器输出功率1.95kw; 2、减速器输入轴转速960r/min; 3、总传动比i=10; 4、使用寿命10年，每年工作250天，每天工作8小时； 5、双向传动（传动无空回），载荷基本稳定，常温工作。 二、传动装置总体设计 拟定设计方案： 展开式
特点：输入输出轴不在同一方向，结构简单，非对称分布，轴向尺寸小，径向尺寸大。 三、各级传动比的分配，计算各轴的转速、功率和转矩 1、分配各级齿轮传动比 i i i )5.1~3.1()5.1~3.1(3212/=== 1.4*10 =3.74 i 2’3=2.67 2、计算各轴的转速、功率和转矩 （1）转速n n 1=n 3*i n 2=n 3* i 2’3 n 1=960r/min n 3=96r/min n 2=256.32r/min (2)功率p p g =p 3*ηr ηr ---一对轴承效率（0.97） p 3=p 2*ηr *ηs ηs ---低速级齿轮传动效率（0.97） p 2=p 1*ηr *ηf ηf ---高速级齿轮传动效率（0.97） p 1=p*ηc ηc ---联轴器效率（0.99） p---电机的输出功率 p g ---减速器输出功率（已知） ∵p g =1.95kw ∴p 3=2.01kw p 2=2.14kw p 1=2.27kw p=2.29kw (3)转矩T 及其分布
第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为 5.6710-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ=-进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第1.2题图
光电子技术复习题总结（2012.6.1） 第一章：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h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过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。 8.受激辐射与自发辐射的区别？ 最重要的区别在于光辐射的相干性，由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性，而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致，即有高度的简并性。 9.光谱线加宽现象？ 由于各种因素影响，自发辐射所释放的光谱并非单色，而是占据一定的频率宽度，分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内，自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。 10.谱线加宽的原因？ 由于能级有一定的宽度，所以当原子在能级之间自发发射时，它的频率也有一个变化范围△vn. 11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类？它们的区别？ 分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。 均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的。发光粒子的光谱因物理因素加宽后中心频率不变,由它们迭加成的光源光谱形状与发光粒子相同。 非均匀加宽：引起谱线加宽的物理因素对介质中的每个发光原子不一定相同，每个发光原子所发的光只对谱线内某些确定的频率。发光粒子的光谱因物理因素使得中心频率发生变化,由它们迭加成的光源光谱形状与发光粒子不同。
《精密机械课程设计指导》 设计要求与内容 1、设计要求 工作台水平行程20mm ，重复精度0.05mm ，承重1.5kg ，运行速度5mm/s 2、设计内容 确定丝杆传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动参数；丝杆传动的设计计算；轴承、联轴器、润滑、联接件的选择及校核计算；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计计算说明书。 3、设计任务 ① 丝杆传动装配图1张（A4图纸）； ② 零件工作图2张； ③ 设计计算说明书1份。 4、螺旋传动的基本介绍 螺旋传动(screw drive)，利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。主要用于将旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。 螺杆与螺母的运动关系式为： ?π 2h P l = 其中： l ————螺杆（或螺母）的位移（mm); h P ————导程（mm); ? ————螺杆和螺母间的相对转角（rad ）。 二、总体方案的构想 按工作特点，螺旋传动用的螺旋分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。。①传力螺旋:以传递动力为主,它用较小的转矩产生较大的轴向推力,一般为间歇工作,工作速度不高，而且通常要求自锁，例如螺旋压力机和螺旋千斤顶上的螺旋
（[螺旋千斤顶]）。②传导螺旋：以传递运动为主，常要求具有高的运动精度，一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高，如机床的进给螺旋（丝杠）。③调整螺旋：用于调整并固定零件或部件之间的相对位置，一般不经常转动，要求自锁，有时也要求很高精度，如机器和精密仪表微调机构的螺旋。 按螺纹间摩擦性质，螺旋传动可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动。滑动螺旋传动又可分为普通滑动螺旋传动和静压螺旋传动。通常所说的滑动螺旋传动就是普通滑动螺旋传动。滑动螺旋通常采用梯形螺纹和锯齿形螺纹，其中梯形螺纹应用最广，锯齿形螺纹用于单面受力。矩形螺纹由于工艺性较差强度较低等原因应用很少;对于受力不大和精密机构的调整螺旋，有时也采用三角螺纹。一般螺纹升程和摩擦系数都不大，因此虽然轴向力F相当大，而转矩T则相当小。传力螺旋就是利用这种工作原理获得机械增益的。升程越小则机械增益的效果越显著。滑动螺旋传动的效率低，一般为30～40％，能够自锁。而且磨损大、寿命短，还可能出现爬行等现象。 由于此处工作台的行程仅为20毫米，速度为5毫米/秒，处于低速运行状态，无寿命要求且精度适中、运行平稳，综合以上几点分析，选用螺旋传动。 螺旋传动一般有两种形式： 1、螺杆固定并转动，螺母移动。如图示： 该装置的特点为机构的轴向尺寸取决于螺母厚度及其行程大小。机构刚性较大，结构紧凑，适用于工作行程较长的精密加工设备和监测器。 2、螺母移动，螺杆转动并移动。如图示：
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV 1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？ 为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。 1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。 Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx 1.4一支氦-氖激光器（波长为63 2.8nm ）发出激光的功率为2mW 。该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。 求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。 若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。 322 51122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.362 1.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0 ()0.3v m e v v v v v v v v v v v K V lm d I d S Rh R R I cd dI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=???=Φ?Φ= =Ω?Ω ??Ω===-?Φ===?--??====??Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=??'2' ''22 2' '2'2 '100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v v v v v v v v l m r m P d r M E L dS l r L d dM l L cd m d dS d πθπθπ =>>=Φ===??Φ====ΩΩ