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光电子技术基础5

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光电子技术基础考试题及答案

光电子技术基础考试题及答案

光电子技术基础考试题及答案光电子技术基础考试题及答案一、选择题1.光通量的单位是（ B ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯2. 辐射通量φe的单位是（ B ）A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)3.发光强度的单位是（ A ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯4.光照度的单位是（ D ）.A.坎德拉B.流明C.熙提D.勒克斯5.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6. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。

适当偏置是（D）A 恒流B 自偏置C 零伏偏置D 反向偏置7.2009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8.下列哪个不属于激光调制器的是（ D ）A.电光调制器B.声光调制器C.磁光调制器D.压光调制器9.电光晶体的非线性电光效应主要与（ C ）有关A.内加电场B.激光波长C.晶体性质D.晶体折射率变化量10.激光调制按其调制的性质有（ C ）A.连续调制B.脉冲调制C.相位调制D.光伏调制11.不属于光电探测器的是（ D ）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/doc/021*******.html,D 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13.LCD显示器，可以分为（ ABCD ）A. TN型B. STN型C. TFT型D. DSTN型14.掺杂型探测器是由（D ）之间的电子-空穴对符合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。

A.禁带B.分子C.粒子D.能带15.激光具有的优点为相干性好、亮度高及（ B ）A色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱16.红外辐射的波长为（ D ）.A 100-280nmB 380-440 nmC 640-770 nmD 770-1000 nm17.可见光的波长范围为（ C ）.A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm18.一只白炽灯，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，该灯的光通量为（ A ）.A .848lxB .212lxC .424lxD .106lx19.下列不属于气体放电光源的是（ D ）.A .汞灯B .氙灯C .铊灯D .卤钨灯20.ＬＣＤ是（Ａ）A.液晶显示器B.光电二极管C.电荷耦合器件D.硅基液晶显示器21.25mm的视像管，靶面的有效高度约为10mm，若可分辨的最多电视行数为400，则相当于（ A ）线对/mm.A.16B.25C.20D.1822. 光电转换定律中的光电流与 ( B ) .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23. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是( A )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24.光束调制中，下面不属于外调制的是 ( C )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25.激光具有的优点为相干性好、亮度高及 ( B )A 多色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱26.能发生光电导效应的半导体是 ( C )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27.电荷耦合器件分 ( A )A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD28.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和( C )A 计算B 显示C 检测D 输出29.光电探测器的性能参数不包括（D）A光谱特性 B光照特性 C光电特性 D P-I特性30.光敏电阻与其他半导体电器件相比不具有的特点是（B）A.光谱响应范围广B.阈值电流低C.工作电流大D.灵敏度高31.关于LD与LED下列叙述正确的是（C）A. LD和LED都有阈值电流 B .LD调制频率远低于LED C. LD发光基于自发辐射D .LED可发出相干光32.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 ）A. ?=0.5B.? =1C. ?=1.5D. ?=233.硅光二极管主要适用于[D]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34.硅光二极管主要适用于[D]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35.光视效能K为最大值时的波长是（A ）A．555nm B.666nm C．777nm D.888nm36. 对于P型半导体来说，以下说法正确的是（D）A 电子为多子B 空穴为少子C 能带图中施主能级靠近于导带底D 能带图中受主能级靠近于价带顶37. 下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压（C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C 雪崩光电二极管D 光电三极管38. 对于光敏电阻，下列说法不正确的是：（D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动39. 在直接探测系统中, (B)A 探测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力40. 对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD内部可没有谐振腔D LED辐射光的波长决定于材料的禁带宽41. 对于N型半导体来说，以下说法正确的是（A）A 费米能级靠近导带底B 空穴为多子C 电子为少子D 费米能级靠近靠近于价带顶42. 依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管B 光电三极管C 光电倍增管D 光电池43. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。

电子技术基础模拟部分第五版康华光课件

电子技术基础模拟部分第五版康华光课件
光课件
3.2.2 PN结的形成
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
3.2.2 PN结的形成
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分 别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半 导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
end
3.2 PN结的形成及特性
3.2.1 载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
3.2.1 载流子的漂移与扩散
漂移运动：
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
3.3.1 半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。 二极管按结构分有点接触型、面接触型两大类。
(1) 点接触型二极管
PN结面积小，结电 容小，用于检波和变 频等高频电路。
二极管的结构示意图
(a)点接触型
电子技术基础模拟部分第五版康华 光课件
(μA)
IS: 反向饱和电流
【可参见教材P6电4子图技术3基.2础.模4拟】部分第五版康华
光课件
3. PN结V-I特性的表达式
u
i IS(e UT1)
i/mA － ＋
❖ 当加正向电压时：
u为正值，表达 式等效成 ：
＋－
u
i IS e U T
指数 关系
IF ❖ 当加反向电压时：
i=-IS UBR
－ － － － － + + + 多+子+电子

光电子技术基础

光电子技术基础

光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展光电子技术的定义光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。

光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。

光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。

通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。

显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。

能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。

生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。

微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。

智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。

绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。

跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。

具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。

热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。

具有高效、节能、长寿命等优点。

气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。

具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。

固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。

光电子技术(第5版)第一章 光辐射与发光光源

光电子技术(第5版)第一章 光辐射与发光光源
➢ 色温度是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相
同的黑体的温度；
➢ 色温度并非热辐射光源本身的温度；
➢ 色温度相同的热辐射光源的连续谱也可能不相似，若规定的
波长不同，色温度往往也不相同；
➢ 非热辐射光源，色温度只能给出这个光源光色的大概情况，
一般来说，色温高代表蓝、绿光成分多些，色温低则表示橙
光电子技术（第5版）
第一章
本章内容
1.1 电磁波谱与光辐射
1.2 辐度学与光度学基本知识
1.3 热辐射基本定律
1.4 激光基本原理
1.5 典型激光器
1.6 光频电磁波的基本理论和定律
1.1.1 电磁波的性质与电磁波谱
EH k
横波特性
电场、磁场、传播方向构成右手螺旋系
偏振特性
电场、磁场分别在各自平面内振动
T 2698μm K
➢
时，
维恩公式与普朗克公式的误差小于1%。
M v (T )
0 得到
➢ 单色辐射出射度最大值对应的波长λm,由

mT 2897.9(μm K)
1.3.7 斯忒藩-玻尔兹曼定律
➢ 黑体的辐射出射度


0
0
M eb (T ) M eb (T )d
黑体：物体在任何温度下，对任何波长
的辐射能的吸收比都等于1，即αλ (T)
恒等于1。
1.3.2 基尔霍夫辐射定律
• 在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐射
出射度与单色吸收比之比值都相等，并等于该温度下黑
体对同一波长的单色辐射出射度。
M e1 (T ) M e 2 (T )


e1 (T ) e 2 (T )

第五章(全)--光电子技术

第五章(全)--光电子技术

工作原理：常作成长条形，如图所示。当光点沿长条方向扫过时， 外加电场驱使光生载流子沿光点扫描方向迁移，并保证光点扫描速 度等于载流子迁移速度，光场在元件上产生的载流子被外加电场扫 在一起，最后堆积到元件末端的两电极之间，从而改变该区域的光 电导，在外回路得到光信号电流。在光电扫描与载流子迁移过程中， 信号经累积(积分)输出，而噪声由于其不相关特性，不会像信号— 样累积，从而大大提高了器件的灵敏度，比通常的8-14um波段的红 外探测器背景限提高了几倍。
I
•光电导的驰豫特性限制了器件对 较高调制频率的光功率的响应。
63 37 0 1 0 1
பைடு நூலகம்t/τ
图5.7、光电导的驰豫特性
ξ5.3 实用光电导探测器
5.3.1 单晶光电导探测器
(一)本征型: (1)碲镉汞 (HgCdTe)（2）锑化铟(InSb)（3）碲锡铅(PbSnTe) (二)杂质型： (1)锗掺汞 (Ge:Hg)(2)锗掺镓 (Ge:Ga)(3)硅掺砷（Si:As）
i
2 N
2 iN f i2 Ng r
i
2 NJ
1kHz
1MHz
图5.2、光电导探测器的噪声分布
二、光电导探测器的性能参数 A. 响应率
IS 电流响应率： RI P
前面的推导我们已经得到 可以得到响应率为：
VS 电压响应率： RV P
e IP GP hv
e RI G hv e RV GRd hv
P( x)
hv P( x) wLhv
：在x处单位时间吸收的光子数
n( x )
:在x方向上单位长度体积内的被吸收的光子数 密度,由于α 包含了量子效率在里面，因此也 等于单位时间、单位体积产生的光电子数。

《电子技术基础》第五版高教康华光版部分课后答案

《电子技术基础》第五版高教康华光版部分课后答案

第一章数字逻辑习题1．1数字电路与数字信号1.1.2 图形代表的二进制数0101101001．1．4一周期性数字波形如图题所示，试计算：（1）周期；（2）频率；（3）占空比例MSB LSB0 1 2 11 12 （ms）解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/0.01s=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10%1.2数制2 1.2.2将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于4（2）127 （4）2.718解：（2）（127）D=72-1=（10000000）B-1=（1111111）B=（177）O=（7F）H（4）（2.718）D=(10.1011)B=(2.54)O=(2.B)H1.4二进制代码1.4.1将下列十进制数转换为8421BCD码：（1）43 （3）254.25解：（43）D=（01000011）BCD1.4.3试用十六进制写书下列字符繁荣ASCⅡ码的表示：P28（1）+ （2）@ （3）you (4)43解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的ASCⅡ码，然后将二进制码转换为十六进制数表示。

（1）“+”的ASCⅡ码为0101011，则（00101011）B=（2B）H（2）@的ASCⅡ码为1000000,(01000000)B=(40)H(3)you的ASCⅡ码为本1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75(4)43的ASCⅡ码为0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为34,331.6逻辑函数及其表示方法1.6.1在图题1. 6.1中，已知输入信号A，B`的波形，画出各门电路输出L的波形。

解: (a)为与非， (b)为同或非，即异或第二章 逻辑代数 习题解答2.1.1 用真值表证明下列恒等式 (3)A B AB AB ⊕=+（A ⊕B ）=AB+AB 解：真值表如下A B A B ⊕ABAB A B ⊕AB +AB0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 11111由最右边2栏可知，A B ⊕与AB +AB 的真值表完全相同。

光电子技术基础习题答案

光电子技术基础习题答案第一章绪论1.光电子器件按功能分成哪几类？每类大致包含哪些器件？光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件。

光源器件分成电磁波光源和非电磁波光源。

电磁波光源主要包含激光和非线性光学器件等。

非电磁波光源包含照明设备光源、表明光源和信息处理用光源等。

光传输器件分为光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等)、光波导和光纤等。

光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。

光探测器件分成光电导型探测器、光伏型探测器、冷伏型探测器、各种传感器等。

光存储器件分成光盘(包含cd、vcd、dvd、ld等)、光驱、光盘塔等。

2．谈谈你对光电子技术的认知。

光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术，以光源激光化，传输波导（光纤）化，手段电子化，现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征，是一门新兴的综合性交叉学科。

3．谈谈光电子技术各个发展时期的情况。

20世纪60年代，光电子技术领域最典型的成就就是各种激光器的相继问世。

20世纪70年代，光电子技术领域的标志性成果是低损耗光纤的实现，半导体激光器的成熟特别是量子阱激光器的问世以及ccd的问世。

20世纪80年代，发生了大功率量子阱阵列激光器；半导体光学双稳态功能器件的获得了快速发展；也发生信汇偏光纤、光纤传感器，光纤放大器和光纤激光器。

20世纪90年代，掺铒光纤放大器(edfa)问世，光电子技术在通信领域取得了极大成功，形成了光纤通信产业；。

另外，光电子技术在光存储方面也取得了很大进展，光盘已成为计算机存储数据的重要手段。

21世纪，我们正步入信息化社会，信息与信息交换量的爆炸性快速增长对信息的收集、传输、处置、存储与表明都明确提出了紧迫的挑战，国家经济与社会的发展，国防实力的进一步增强等都更加依赖信息的广度、深度和速度。

⒋举出几个你所知道的光电子技术应用实例。

例如：光纤通信，光盘存储，光电显示器、光纤传感器、光计算机等等。

《电子技术基础》第五版(数字部分)高教版课后答案

1．1 数字电路与数字信号第一章 数字逻辑习题1.1.2 图形代表的二进制数MSBLSB 0 1 211 12（ms ）解：因为图题所示为周期性数字波，所以两个相邻的上升沿之间持续的时间为周期，T=10ms 频率为周期的倒数，f=1/T=1/=100HZ占空比为高电平脉冲宽度与周期的百分比，q=1ms/10ms*100%=10% 数制1.2.2 将下列十进制数转换为二进制数，八进制数和十六进制数（要求转换误差不大于 2 （2）127 （4）解：（2）（127）D=27-1=（）B-1=（1111111）B =（177）O=（7F ）H （4）（）D=B=O=H 二进制代码1.4.1 将下列十进制数转换为 8421BCD 码： （1）43 （3） 解：（43）D=（01000011）BCD1.4.3 试用十六进制写书下列字符繁荣 ASC Ⅱ码的表示：P28 （1）+ （2）@ （3）yo u (4)43解：首先查出每个字符所对应的二进制表示的 ASC Ⅱ码，然后将二进制码转换为十六进制 数表示。

（1）“+”的 ASC Ⅱ码为 0101011，则（00101011）B=（2B ）H （2）@的 ASC Ⅱ码为 1000000,(01000000)B=(40)H(3)you 的 ASC Ⅱ码为本 1111001,1101111,1110101,对应的十六进制数分别为79,6F,75 (4)43 的 ASC Ⅱ码为 0110100,0110011,对应的十六紧张数分别为 34,33 逻辑函数及其表示方法解: (a)为与非， (b)为同或非，即异或第二章逻辑代数习题解答2.1.1 用真值表证明下列恒等式(3) A⊕B AB AB（A⊕B）=AB+AB解：真值表如下A B A⊕BAB AB A⊕BAB+AB0 0 1 11111111111A (1BC ) ACDCDEA ACDCDEACD CDEACD E2.1.4 用代数法化简下列各式(3) ABC B C)A⋅B A⋅B(A B)(A B)1BAB ABABBABAB(9) ABC DABD BC D ABCBD BC解： ABC DABDBC DABCBD BCB ( ACD )L D ( AC)2(3)(L AB)(C D)2.2.2 已知函数 L（A，B，C，D）的卡诺图如图所示，试写出函数 L 的最简与或表达式解：L( A, B, C, D) BC D BCD B C D ABD2.2.3 用卡诺图化简下列个式（1）ABCD ABCD AB AD ABC3解：ABCD ABCD AB AD ABCABCD ABCD AB CC DDAD B B CCABC D D)()()()()(ABCD ABCD ABC D ABCD ABC D ABC D ABC D（6）L( A, B, C, D ) ∑m解：(0, 2, 4, 6,9,13)∑d(1, 3, 5, 7,11,15)L AD（7）L( A, B, C , D )∑m 解: (0,13,14,15)∑d(1, 2, 3, 9,10,11)L AD AC AB42.2.4 已知逻辑函数L AB BC C A，试用真值表,卡诺图和逻辑图（限用非门和与非门）表示解:1>由逻辑函数写出真值表A11112>由真值表画出卡诺图B1111C1111L1111113>由卡诺图,得逻辑表达式L AB BC AC 用摩根定理将与或化为与非表达式L AB BC AC AB⋅B C⋅AC4>由已知函数的与非-与非表达式画出逻辑图5第三章习题MOS逻辑门电路3.1.1 根据表题所列的三种逻辑门电路的技术参数，试选择一种最合适工作在高噪声环境下的门电路。

光电子技术基础与应用习题答案

6 第六章 光电探测技术（十一、十二讲）
7 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 8 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 9 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 10 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 11 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
8. 从麦克斯韦通式(2-28)出发，推导波动方程(2-44)。
1. 填空题：
第二章 习题答案(1)
第二章 习题答案(2)
第二章 习题答案(3)
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
7. 有m个相距为d的平行反射平面。一束光以倾角投射至反射面。设每一反射平面 仅反射一小部分光，大部分光仅透射过去；又设各层的反射波幅值相等。证明 当sin=/2d时，合成的反射波强度达到最大值，这一角度称为Bragg角。
第三章复习思考题(13)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
第三章复习思考题(14)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
4. 简述题
第三章复习思考题(15)
第三章复习思考题(16)
4. 简述题 （10）激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个 典型激光器，并给出其典型波长、转换效率、典型优点。

光电子技术基础课后答案

《光电子技术》参考答案第三章1.一纵向运用的 KD*P 电光调制器，长为 2cm ，折射率 n =2.5，工作频率为 1000kHz 。

试求此 时光在晶体中的渡越时间及引起的相位延迟。

解：渡越时间为：L nL 2.5 2 10 c 2 m 1.671010sd c / n 310 m / s8在本题中光在晶体中的渡越引起的相位延迟量为：2 106Hz 1.6710101.051031m d对相位的影响在千分之一级别。

3.为了降低电光调制器的半波电压,采用 4块 z 切割的 KD* P 晶体连接(光路串联,电路并联)成纵向串联式结构。

试问:(1)为了使 4块晶体的电光效应逐块叠加,各晶体 x 和 y 轴取向应如何?(2)若0.628m ,n 01.51,6323.6 10m /V ,计算其半波电压,并与单块晶体调制器比较之.。

12 答：⑴用与 x 轴或 y 轴成 45夹角（为 45°-z 切割）晶体，横向电光调制，沿 z 轴方向加电场，通 光方向垂直于 z 轴，形成(光路串联,电路并联)的纵向串联式结构。

为消除双折射效应，采用“组合 调制器”的结构予以补偿，将两块尺寸、性能完全相同的晶体的光轴互成 90串联排列，即一块晶 体的 y'和 z 轴分别与另一块晶体的 z 和 y'平行，形成一组调制器。

4块 z 切割的 KD P 晶体连接成*二组纵向串联式调制器。

（P96） (2)于是，通过四块晶体之后的总相位差为2 L Ld 2n 3 o r 63V 4 n 3 or V 63 d 相应的半波电压是1 d 1 r 63 L 4 1.51 0.628 10 6 m d 1 V d L V0.77310 44 n o 3323.6 10 12 m /V L 4 0.19310 4V dL 该半波电压是单块横向晶体调制器半波电压的四分之一倍，是单块纵向晶体调制器半波电压 的 1/(2 L/d)倍。

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1 n2 x12 x22 x32 1 (Isotropic Crystal)
When a strain S is applied in x direction, the index ellipsoid becomes:
1 n2 p11S x12 1 n2 p13S x22 1 n2 p12S x32 1 (Biaxial Crystal)
n1 n 1 2n3 p11S, n2 n 1 2n3 p13S, n3 n 1 2n3 p12S
Acousto-Optic Effects
➢ Strain Induced by An Acoustic Wave
An acoustic wave propagated in k direction can be expressed as: u(r,t) k u0 cos( t k r)
or Bii xi xi 1
Bii
1 r,ii
0 ii
Result in:
ε r＝B－1 ,
or
B
ε
1 r
ห้องสมุดไป่ตู้
or
equivalently: Bij r, jk
ik
(valid for any case)
➢ Perturbation to The Medium Polarization
When an acoustic wave applied, the medium polarization P=ε0 χ•E (χ = εr-1) will be changed to P+ΔP with ΔP= ε0 (Δχ)•E, and Δχ= Δεr. That is:
An acoustic wave generate a dynamic grating, so a input field Ein will be diffracted by the grating. In the grating region, the total field is (assume the
p12 p11 p13 p14 0
p31 p41
p31 p33 p41 0
0 p44
0 0
0
0 0
p66
p11 2
p12
0 0 0 0
00 00
p55 p14
p41 p66
Examples
➢ Fused Silica (Optical Fiber)
The index ellipsoid of fused silica without strain is:
Bij xi x j 1
When a strain S is applied, the index ellipsoid of the medium becomes:
（Bij＋Bij )xi x j 1 Bij pijklSkl (Linear Photoelastic Effect)
Both ΔB and S are symmetric tensors, so the photoelastic Eq. is simplified to:
e j(int kinr)
jkdif
dEdif ,i e j(dif tkdif r) c.c. drdif
1 2 0 4 t 2
e (0)
ii
j (t k r )
c.c.
E e E e c.c. j(intkinr) in ,i
j (dif t k dif r) dif ,i
Acousto-Optic Diffraction: Summery
then the coupled wave Eqs. can be reduced to:
Ai z
ni c
Ai t
e
j (
t ki
z)
j0
ki
2 (Pi ) t 2
Acousto-Optic Diffraction: The Wave Equations
➢ The Total Field in The Grating Region
The strain tensor S induced by the wave is:
Sij S ji 1 2 ui x j u j xi
➢ Dynamic Index Gratings Induced by Acoustic Waves
Consider an acoustic wave propagated in z direction in an isotropic medium:
Coupled Wave Equations
➢ The Wave Equations
With an acoustic wave applied, the medium polarization P will be changed to P+ΔP. The corresponding wave eqs. are:
2 Ei t 2
0
2 (Pi ) t 2
with Pi 0ij E j ni2n2j 0 pijkl Skl E j
The wave equations for the three field components are coupled together.
➢ The Slowly Varying Envelope Approximation
n1 n 1 2n3 p11S, n2 n3 n 1 2n3 p12S
Applications: polarization controller; polarization maintained fiber.
➢ Ⅲ-ⅤCompound Semiconductors
The index ellipsoid without strain is:
Bi pij S j , (i, j 1, 2, 3, 4, 5, 6)
pij is the photoelastic coefficient matrix of the medium. The rule for the indices arrangement is as following:
Ai Aii (i 1, 2, 3), A4 A23 A32, A5 A13 A31, A6 A12 A21 ➢ Photoelastic Coefficient Matrix for Some Materials
dE dE in,i
j(kdif kkin )r
dif ,i
j(kdif kkin )r
j E e , j E e in dif ,i
dif in,i
dr dr in
dif
with:
1
2
in(dif ),i 2 0 ii in(dif )
For this case, the phase matching condition is:
Consider a optical field propagating along z, and it’s amplitude is varied in z:
Ei (z, t) Ai (z, t)e j( tkiz) (i 1, 2) If Ai(z,t) varies slowly, i.e.: 2 Ai z2 ki Ai z , and 2 Ai t 2 Ai t
system can be written as:
Pi
1 2
e (0) j( tkr) ii
c.c. Ei
➢ The Wave Equations
For quasi CW waves (∂E/ ∂t ≈ 0), the wave Eqs. under SVEA is:
jkin
dEin,i drin
kin k dif k
When ωin= ωdif-ω, the phase matching condition is: kin k dif k
u3 (x3, t) Acos( t ks x3 )
The induced strain is:
S3 (x3, t) ks Asin( t ks x3 ), and S j 0 for j 3
Due to the acoustic wave, the index ellipsoid becomes:
P P P
r,ij r,ij r,ij , ij ij ij , ij r,ij
From
Bij r, jk
ik
and
＝n2
r,ij i ij
we obtained:
ij ni2n2j Bij ni2n2j pijkl Skl
And finally:
Pi 0ij E j ni2n2j 0 pijkl Skl E j
medium is isotropic without strain) :
E Ein Edif
1 2
ei
E e E e c.c. j(intkinr) in,i
j(dif t kdif r) dif ,i
➢ Perturbation in The Medium Polarization
An acoustic wave propagated in k direction can be expressed as:
u(r, t )
1 2
k
u0e
j (
t k r )
c.c.
induced strain: Sij
1 2
Si(j0)e j( tkr) c.c.
The perturbation in the medium polarization in the principal dielectric coordinate
➢ The Relationship Between εij and Bij