35实现光放大的必要条件.
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1) 为了得到较高的信噪比,对光接收机中的前置放大器的要求是______。
A. 高增益B. 低噪声C. 低增益、低噪声D. 高增益、低噪声2) 对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,这时输出的光为______,这个电流称为______电流。
A. 自发辐射光,阈值B. 自发辐射光,阀值C. 激光,阈值D. 激光,阀值3) SDH线路码型一律采用______。
A. HDB3码B. AIM码C. NRZ码D. NRZ码加扰码4) 在SiO2单模光纤中,材料色散与波导色散互相抵消,总色散等于零时的光波长是______。
A. 0.85 μmB. 1.05 μmC. 1.27 μmD. 1.31 μm5) 在阶跃型光纤中,导波的传输条件为______。
A. V>0B. V>VcC. V>2.40483D. V<Vc6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时,其主要作用是______。
A. 使信号放大并再生B. 使信号再生C. 使信号放大D. 降低信号的噪声7) 目前,掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。
A. 40 dB左右B. 30 dB左右C. 20 dB左右D. 10 dB左右8) 对于2.048 Mb/s的数字信号,1 UI的抖动对应的时间为______。
A. 488 nsB. 2048 nsC. 488 μsD. 2048 μs9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。
A. 光纤色散B. 噪声C. 光纤衰减D. 光缆线路长度10) 在薄膜波导中,导波的基模是______。
A. TE0B. TM0C. TE1D. TM12. 写出下列缩写的中文全称(共10分,每题1分)1)GVD (群速度色散)2)STS (同步转移信号)3)ISDN (综合业务数字网)4)AWG (阵列波导光栅)5)OC (光载波)6)WGA (波导光栅路由器)7)GIOF (渐变折射率分布)8)OTDM (光时分复用)9)SCM副载波调制(SCM,Subcarrier modulation)。
1) 为了得到较高的信噪比,对光接收机中的前置放大器的要求是______。
A. 高增益B. 低噪声C. 低增益、低噪声D. 高增益、低噪声2) 对于半导体激光器,当外加正向电流达到某一值时,输出光功率将急剧增加,这时输出的光为______,这个电流称为______电流。
A. 自发辐射光,阈值B. 自发辐射光,阀值C. 激光,阈值D. 激光,阀值3) SDH线路码型一律采用______。
A. HDB3码B. AIM码C. NRZ码D. NRZ码加扰码4) 在SiO2单模光纤中,材料色散与波导色散互相抵消,总色散等于零时的光波长是______。
A. 0.85 μmB. 1.05 μmC. 1.27 μmD. 1.31 μm5) 在阶跃型光纤中,导波的传输条件为______。
A. V>0B. V>VcC. V>2.40483D. V<Vc6) DFA光纤放大器作为光中继器使用时,其主要作用是______。
A. 使信号放大并再生B. 使信号再生C. 使信号放大D. 降低信号的噪声7) 目前,掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达______。
A. 40 dB左右B. 30 dB左右C. 20 dB左右D. 10 dB左右8) 对于2.048 Mb/s的数字信号,1 UI的抖动对应的时间为______。
A. 488 nsB. 2048 nsC. 488 μsD. 2048 μs9) 通常,影响光接收机灵敏度的主要因素是______。
A. 光纤色散B. 噪声C. 光纤衰减D. 光缆线路长度10) 在薄膜波导中,导波的基模是______。
A. TE0B. TM0C. TE1D. TM12. 写出下列缩写的中文全称(共10分,每题1分)1)GVD (群速度色散)2)STS (同步转移信号)3)ISDN (综合业务数字网)4)AWG (阵列波导光栅)5)OC (光载波)6)WGA (波导光栅路由器)7)GIOF (渐变折射率分布)8)OTDM (光时分复用)9)SCM副载波调制(SCM,Subcarrier modulation)。
激光原理LASER (light amplification by stimulated emission of radiation )受激发射光放大,源于爱因斯坦在量子理论的基础上提出的一个概念:在物质与辐射场的相互作用中。
构成物质的原子或者是分子可以再光子的激励之下产生光子的受激发射或吸收。
根据这个理论,如果能使构成物质的粒子状态的状态离开波尔兹慢热平衡,实现所谓的粒子数反转;那么就可以利用这种状态的物质对光进行放大。
与此同时,物理学家同时证明:受激发射的光子和激励光子具有相同的性质——方向、频率、相位、偏振。
在此基础上,后来的科学家设想能够利用能够利用这样的性质产生单色性较好的光源。
在上个世纪50年代的时候,电子和微波技术的发展产生了将电磁波谱向光频拓展的需求。
这样,一批勇于探索和创新的科学家,提出了一系列的理论来实现这种极为纯的光源:美国的汤斯(Charles H. Towns )前苏联的科学家巴索夫和普罗霍洛夫创造性的继承和发展爱因斯坦的理论,提出了利用原子分子的受激发射光放大来放大电磁波。
1958年汤斯和他的合作者肖洛产生了利用远超过光波长度的光学谐振腔来实现这种放大。
1960年7月美国的梅曼演示了第一台红宝石激光器。
这种光具有完全不同于普通光的性质:单色性、方向性、相干性。
激光的物理原理受激辐射:在普朗克与1900年用量子化假设成功解释了黑体辐射分布,以及波尔在1913年提出原子中电子的运动状态量化的假设基础上,爱因斯坦从两字的概念出发,重新的推到了普朗克公式,提出了两个极为重要的概念:受激辐射和自发辐射。
我们知道在物质的原子中存在着分离的能级,在一个热平衡态全同粒子系统中,处于各个能级的粒子数是按照一定规律分布的——波尔兹慢分布。
T k E E b e n n )21(12--=(N1、n2分别是处于E2E1能级上的粒子数)一般来说,处于高能级的粒子数要少于低能级。
在一个热平衡系统中,粒子并不是一种静态的平衡,而是在不断地运动着的。
《激光技术》课程笔记第一章:引言和知识准备1.1 激光是什么样的光?激光(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),即通过受激辐射的方式放大光的一种特殊形式的光。
它的特性包括:- 单色性:激光的波长非常纯净,几乎只有一个颜色,波长范围极窄,远小于普通光源。
- 方向性:激光的光束非常集中,可以在很长的距离内保持较小的发散角,这使得激光可以精确地指向目标。
- 相干性:激光的波前是平行的,光波的相位关系在空间和时间上保持一致,这使得激光可以产生干涉现象。
- 高亮度:由于激光具有高度的方向性,能量可以在一个很小的区域内集中,因此亮度很高。
1.2 激光器是怎么发明的?激光器的发明是20世纪物理学的重要成就之一,其发展历程如下:- 1917年,爱因斯坦提出了受激辐射的概念,为激光器的理论基础奠定了基础。
- 1954年,查尔斯·哈德·汤斯和他的学生詹姆斯·皮尔斯研制出了第一台微波激射器(maser),这是激光器的先驱。
- 1958年,尼古拉·巴索夫和亚历山大·普罗霍罗夫独立提出了激光器的概念,并预测了其可能的应用。
- 1960年,西奥多·梅曼利用红宝石晶体作为增益介质,成功研制出了第一台激光器,这是人类历史上的第一个激光器。
1.3 谈谈光的本质和“光学”光的本质是电磁波的一种,它同时具有波动性和粒子性两种性质:- 波动性:光可以表现出干涉、衍射、偏振等波动现象。
- 粒子性:光也可以被视为由大量光子组成的粒子流,每个光子具有特定的能量和动量。
光学是研究光的性质、行为和应用的物理学分支,主要包括以下领域:- 几何光学:研究光在介质中的直线传播、反射、折射等宏观现象。
- 波动光学:研究光的干涉、衍射、偏振等波动现象。
- 量子光学:研究光的量子行为,包括光的发射、吸收、非线性效应等。
1.4 光学波段的内涵?光学波段指的是电磁谱中与光相关的部分,主要包括以下几个区域:- 紫外光波段:波长在10纳米到400纳米之间,具有较高的能量,可以引起化学反应。
材料物理性能题库 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN《材料物理性能》题库一、填空1.相对无序的固溶体合金,有序化后,固溶体合金的电阻率将。
2.马基申定则指出,金属材料的电阻来源于两个部分,其中一个部分对应于声子散射与电子散射,此部分是与温度的金属基本电阻,另一部分来源于与化学缺陷和物理缺陷而与温度的残余电阻。
3.某材料的能带结构是允带内的能级未被填满,则该材料属于。
4.离子晶体的导电性主要是离子电导,离子电导可分为两大类,其中第一类源于离子点阵中基本离子的运动,称为或,第二类是结合力比较弱的离子运动造成的,这些离子主要是,因而称为。
在低温下,离子晶体的电导主要由决定。
5.绝缘体又叫电介质,按其内部正负电荷的分布状况又可分为,,与。
6.半导体的导电性随温度变化的规律与金属,。
在讨论时要考虑两种散射机制,即与。
7.超导体的三个基本特性包括、与。
金属的电阻8.在弹性范围内,单向拉应力会使金属的电阻率;单向压应力会使率。
9.某合金是等轴晶粒组成的两相机械混合物,并且两相的电导率相近。
其中一相电导率为σ1,所占体积分数为φ,另一相电导率为σ2,则该合金的电导率σ= 。
10.用双臂电桥法测定金属电阻率时,测量精度不仅与电阻的测量有关,还与试样的的测量精度有关,因而必须考虑的影响所造成的误差。
11.适合测量绝缘体电阻的方法是。
12.适合测量半导体电阻的方法是。
13.原子磁矩包括、与三个部分。
14.材料的顺磁性来源于。
15.抗磁体和顺磁体都属于弱磁体,可以使用测量磁化率。
16.随着温度的增加,铁磁体的饱和磁化强度。
17.弹性的铁磁性反常是由于铁磁体中的存在引起所造成的。
18.奈尔点是指。
19.磁畴畴壁的厚度是由交换能与的平衡决定的。
20.在弹性范围内,当应力方向与铁磁性金属磁致伸缩为同向时,则应力对磁化有作用,反之起作用。
21.从微观上分析,光与固体材料的相互作用,实际上是光子与固体材料中的原子、离子与电子的相互作用,这种作用有两个重要的结果是与。
第一章1.1900年,普朗克(M.Planck)提出辐射能量量子化假说,精确的解释了黑体辐射规律。
获得1918年诺贝尔物理学奖。
能量子概念:物质吸收和发射电磁能量是一份一份的进行的。
2.1905年,爱因斯坦(A. Einstein)为解释光电效应定律提出光量子假说。
获得1921年诺贝尔物理学奖。
光量子:简称光子或者photon,即光场本身的能量就是一份一份的。
3.光量子的概念(爱因斯坦):光量子简称光子或者photon,即光场本身的能量就是一份一份的。
爱因斯坦假设:光、原子、电子一样具有粒子性,光是一种以光速c运动的光子流,光量子假说成功地解释了光电效应。
光子(电磁场量子)和其他基本粒子一样,具有能量、动量和质量等。
粒子属性:能量、动量、质量;波动属性:频率、波矢、偏振4.光子既是粒子又是波,具有波粒二象性!5.属性:①光子的能量:ε=hv,普朗克常数: h=6.626x10−36J.s②光子的运动质量m:m=εc2=ℎvc2③光子的动量P⃑:P⃑=mcn0⃑⃑⃑⃑ =ℎvc n0⃑⃑⃑⃑ =ℎ2π2πλn0⃑⃑⃑⃑④光子的偏振态:光子具有两种可能的独立偏振状态,对应于光波场的两个独立偏振方向。
⑤光子的自旋:光子具有自旋,并且自旋量子数为整数,处于同一状态的光子数目是没有限制的。
6.光子相干性的重要结论:①相格空间体积以及一个光波模式或光子状态占有的空间体积都等于相干体积②属于同一状态的光子或同一模式的光波是相干的,不同状态的光子或不同模式的光波是不相干的。
7.光子简并度:处于同一光子态的光子数称为光子简并度。
具有以下几种相同的含义:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。
好的相干光源:高的相干光强,足够大的相干面积,足够长的相干时间(或相干长度)。
8.1913年,玻尔(Niels Bohr)建立氢原子结构模型,成功解释并预测了氢原子的光谱。
获得1922年诺贝尔物理学奖9.1946年,布洛赫(Felix Bloch)提出粒子数反转概念。
激光原理考试重点第一章激光的基本原理1.光子的波动属性包括什么?动量与波矢的关系?光子的粒子属性包括什么?质量与频率的关系?答:光子的波动性包括频率,波矢,偏振等。
粒子性包括能量,动量,质量等。
动量与波矢:质量与频率:2.概念:相格、光子简并度。
答:在六维相空间中,一个光子态对应的相空间体积元为,上述相空间体积元称为相格。
处于同一光子态的光子数称为光子简并度,它具有以下几种相同含义:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数3.光的自发辐射、受激辐射爱因斯坦系数的关系答:自发跃迁爱因斯坦系数:•受激吸收跃迁爱因斯坦系数:)。
受激辐射跃迁爱因斯坦系数:。
关系:;;为能级的统计权重(简并度)当时有4.形成稳定激光输出的两个充分条件是起振和稳定振荡。
形成激光的两个必要条件是粒子数反转分布和减少振荡模式数5.激光器由哪几部分组成?简要说明各部分的功能。
答:激光工作物质:用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的物质体系。
接收来自泵浦源的能量,对外发射光波并能够强烈发光的活跃状态,也称为激活物质。
泵浦源:提供能量,实现工作物质的粒子数反转。
光学谐振腔:a)提供轴向光波模的正反馈;b)模式选择,保证激光器单模振荡,从而提高激光器的相干性。
6.自激振荡的条件?答:条件:其中为小信号增益系数:为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数C7.简述激光的特点?答:单色性,相干性,方向性和高亮度。
8.激光器分类:固体液体气体半导体染料第二章开放式光腔与高斯光束1.开放式谐振腔按照光束几何偏折损耗的高低,可以分为稳定腔、非稳腔、临界腔。
2.驻波条件,纵模频率间隔答:驻波条件:应满足等式:式中,为均匀平面波在腔内往返一周时的相位滞后;为光在真空中的波长;为腔的光学长度;为正整数。
相长干涉时与的关系为:一或用频率来表示:一.纵模频率间隔:不同的q值相应于不同的纵模。
腔的相邻两个纵模的频率之差3.光线在自由空间中行进距离L时所引起的坐标变换矩阵式什么?球面镜的对旁轴光线的变换矩阵?答:光线在自由空间中行进距离L时所引起的坐标变换矩阵式球面镜的对旁轴光线的变换矩阵:而-为焦距。
第一章 光与物质相互作用基础一、 名词解释1、辐射能、辐射通量、辐射出射度、辐射强度、辐射亮度、辐射照度;(包括定义和计算方式)2、光谱光视效能、视见函数;(包括定义和计算方式)3、光通量、发光强度、照度;(包括定义和计算方式)4、自发辐射、受激辐射、受激吸收二、 简答及计算题1、给出光子能量、动量、运动质量的表达式。
2、(1)光子状态的描述不同于宏观物体,对光子状态的描述有何特点?(2)什么是光子的简并现象?(3)给出“相格”、“光子简并度”概念。
3、在对热辐射的度量中,“辐射度学单位”和“光度学单位”的根本区别是什么?4、(1)在自发辐射过程中,高能级粒子数的变化规律是什么?给出其推导过程。
(2)在自发辐射过程中,辐射光强的变化规律是什么?给出其推导过程。
5、什么是跃迁过程中的谱线加宽现象?“没有绝对的单一波长的光波存在”这句话如何从能级跃迁的角度给以说明?6、(1)什么是辐射谱的线型函数?其物理意义是什么?(2)“均匀加宽”和“非均匀加宽”如何定义?(3)“碰撞加宽”属于均匀还是非均匀加宽?其起因是什么?(4)解释气体分子中由于多普勒效益引起的辐射谱线的非均匀加宽现象。
(5)写出均匀增宽与非均匀增宽线型函数的N v Δ与D v Δ的表达式,以及在半宽频率处的的表达式。
)(v g 8、(1)在T=1500K 的热平衡空腔中,腔内折射率1≈η,求m μλ5.0=的可见光的自发辐射功率与受激辐射功率之比。
(2)要使受激辐射功率超过自发辐射,辐射场的能量密度必须大于多少?9、波长为m μ51.0的绿光的光通量为100lm ,其视见函数5.0)(=λV ,入射到一屏幕上,求在1min 时间内该屏所接收的辐射能量。
10、说明v A Δγτ,,,21这4个量的物理意义及相互联系。
11、若激光器分别以m μλ10=和m μλ5.0=输出1W 的连续光功率,试求这两种情况下,每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别是多少?12、设一对激光能级和1(2E E 12g g =),两能级间的跃迁频率为(对应波长为v λ),能级上的粒子数密度分别为和。
[试题分类]:专升本《光纤通信》_08030950[题型]:填空[分数]:01.SDH光信号的码型是_________。
答案:加扰的NRZ码。
2._____是光发送机的关键器件。
答案:光源3.在阶跃型光纤中,归一化频率V的定义式为______。
答案:4.光纤是由中心的______和外围的______同轴组成的圆柱形细丝。
答案:纤芯|包层5.______是防止反射光影响光放大器的工作稳定性,保证光信号只能正向传输的器件。
答案:光隔离器6.光纤的色散分为____色散、_____色散和_____色散。
答案:材料|波导|模式7.目前光纤通信所用光波的光波波长范围为:_______,属于电磁波谱中的_____区。
答案:0.8~1.8μm|近红外8.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1.31μm和_____。
答案:1.55μm9.光纤通信系统的总损耗应包括所有可能的损耗,包括______损耗、______和______损耗。
答案:光纤本身|连接器|熔接光纤10.在光通信系统中得到普遍使用的光检测器是_________和_____________。
答案:PIN光电二极管|APD雪崩光电二极管[试题分类]:专升本《光纤通信》_08030950[题型]:单选[分数]:11.衰耗为20dB/km的光纤意为100%的光输入进光纤,经过1km光纤传输后有___的光输出。
A.20%B.0.1%C.10%D.1%答案:D2.下面说法正确的是:()A.光纤弯曲半径不宜过小;B.光纤弯曲半径不能无穷大;C.光纤弯曲半径可以为零。
D.光纤弯曲半径不宜过大;答案:A3.已知阶跃光纤纤芯的折射指数为n1=1.5,相对折射率差Δ=0.01,纤芯半径a=25μm,若λ0=1μm,,试求系统中所使用光纤包层折射率为()A.1.515B.1.485C.0.01D.0.0013答案:B4.防止反射光影响光放大器的工作稳定性,保证光信号只能正向传输的器件是()。
导弹1、反辐射导弹主要用来摧毁敌方的电磁波发射源。
如雷达预警飞机。
2、地形区配制导主要用于巡航导弹。
惯性制导主要用于弹道式导弹。
3、激光制导的导弹不怕无线电波干扰。
4、用雷达照射目标,而导弹则接受目标反射的雷达波来修正自己的方向,叫半自动雷达寻的。
5、半自动雷达寻的的导弹,载机发射后不得脱离,否则不能命中。
6、半自动激光寻的受天气影响较大。
7、战略导弹式导弹通常携带核弹头,也可带常规弹头。
一般使用自主式惯性制导,在末端也可加上主动式自动寻的制导。
8、空对空导弹通常采用被动红外线寻的、半自动雷达(激光)制导,主动式雷达制导。
9、复合制导见P181电子对抗1、要侦测敌方雷达,必须具备:频率相同、波束重合、信号强度足以被接收2、干扰箔条的长度为敌方雷达波长的二分之一时,干扰效果最好3、隐形战斗机采用特殊的外形和涂料,这一技术属于消极干扰、无源干扰、吸收性器材干扰。
夜视1、微光夜视仪易受强光干扰。
2、微光夜视比较隐蔽,不会因为自身工作而被敌方发现。
3、热成像仪属于被动式的红外夜视器材。
4、热成像仪能在全黑的条件下,发现地方用草木伪装的目标。
激光1、激光与火炮相比,最显著特点是无后坐力,不需要计算射击诸元。
2、激光的抗干扰能力很强,但不是不受电子干扰。
3、低能激光武器的杀伤作用见P2294、无线电波的电磁波不能干扰激光制导系统。
5、激光是直线传播的,所以天气、地形、地物对它的影响很大。
在外层空间,是使用激光的理想场所。
航天技术1、卫星环绕地球运行的速度虽卫星飞行高度的增高而减小。
2、人造地球卫星的运行轨道高度一般在120公里以上。
3、决定人造卫星飞行寿命最主要因素是轨道高度。
4、军事卫星中应用最广,数量最多的是侦察卫星填空题:制导半主动寻的制导中,产生引导信号的能量来源于制导站。
被动红外寻的制导中,产生导行信息的能量来自接受目标辐射的能量。
攻击敌人侦探目标的战略导弹的制导中,贯穿于全过程的制导方式有惯性制导。