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光电开关综合设计实验报告1. 背景光电开关是一种利用光电效应来检测物体存在与否的装置。
其由光源、光敏电阻和信号处理电路组成。
在工业自动化、机器人控制等领域有着广泛的应用。
本次实验旨在通过设计和搭建一个光电开关系统，验证其在物体检测方面的可行性和稳定性。
通过实验，我们可以了解光电开关的工作原理、特性和应用场景，并对其进行深入分析和研究。
2. 分析2.1 实验原理光电开关利用光敏元件（如光敏电阻）对环境中的光强变化做出相应的电阻变化，从而实现对物体存在与否的检测。
当被检测物体遮挡住光线时，光敏元件的电阻值发生变化，通过信号处理电路可以将这一变化转换为数字信号输出。
2.2 实验步骤1.搭建实验装置：将光源、光敏元件和信号处理电路按照实验要求连接起来。
2.调试装置：调整光源的亮度、光敏元件的位置和信号处理电路的参数，使得系统能够准确地检测物体存在与否。
3.进行实验：将不同形状、颜色和材质的物体放置在光电开关前方，观察系统对物体的检测情况。
4.记录数据：记录实验过程中系统输出的数字信号，并对其进行分析和比较。
2.3 预期结果预期结果是根据不同物体特性（形状、颜色、材质）以及实验装置的参数调整，系统能够准确地判断物体的存在与否。
当物体遮挡住光线时，系统输出高电平；当光线不被遮挡时，系统输出低电平。
3. 结果3.1 实验数据物体形状颜色材质系统输出物体A 圆形红色金属高物体B 方形绿色塑料高物体C 圆柱形蓝色木材高物体D 不规则黄色玻璃低3.2 结果分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：•光电开关对物体的形状、颜色和材质具有一定的检测能力。
不同形状的物体对光线的遮挡程度不同，从而影响了系统输出。
•光电开关对不同颜色的物体有一定的区分度。
颜色越深的物体对光线的吸收能力越强，从而遮挡光线更多，系统输出较高。
•光电开关对材质也有一定影响。
金属等导电材料对光线的吸收能力较强，从而遮挡光线更多，系统输出较高。
3.3 实验建议根据实验结果，我们可以提出以下建议：•在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的光源、光敏元件和信号处理电路，并进行调试和优化。
课程设计报告B01060704 严丹A3.1．课题要求：一个1.55m μ,的半导体激光器，在温度300K 时其阈值电流密度是350A/㎝2,n th =2.2×1018㎝3-,τr =2.3ns,有源区的宽度是10nm 。
⑴ 若激光器的起始电流密度是0，请用Matlab 编程画出延迟时间t d 随最终电流密度J 的变化曲线，J 的范围是从1.2倍J th 到3.5倍J th 。
⑵若激光器的起始电流密度是0.5倍J th ，同样画出延迟时间t d 随最终电流密度J 的变化曲线，J 的范围是从1.2倍J th 到3.5倍J th 。
设计要求：⑴ 具有输入输出界面；⑵ 调整输入数据，得出相应结果，并进行分析。
参考：《光电子器件》第十一章。
2．课题分析及设计思路：本题涉及到光电子知识，半导体激光器的延迟时间和材料的结构，性质以及驱动电流都有关系，忽略非辐射复合，得到时延公式为：t dlogJ J 0JJ th其中：11r1nrnr1F n th n thFJ th re n th de drn th 3J th350A cm 2，n th2.21018cm 3,r2.3nm本题的任务就是画出在不同J 0值下 随J 变化的函数曲线.3．模型创建与编程：00=J 时的代码：r=2.3; Jth=350; J0=0;J=1.2*Jth:2.5*Jth; td=r.*log((J-J0)./(J-Jth)); axes(handles.axes1); cla;plot(J,td,'b'),grid,xlabel('J/A/cm2'),ylabel('td/ns'),title('J0=0'),axis([400 900 0 4.5]);th J J 5.00 时：r=2.3; Jth=350; J0=0.5*Jth; J=1.2*Jth:2.5*Jth; td=r.*log((J-J0)./(J-Jth)); axes(handles.axes1); cla;plot(J,td,'r'),grid,xlabel('J/A/cm2'),ylabel('td/ns'),title('J0=0.5Jth'),axis([400 900 0 4.5]);4．仿真调试与结果分析：显然，随着初始电流的增大，时延减小。
光电专业综合实践实习报告一、实习背景光电技术作为一门新兴技术，在现代产业中发挥着重要的作用。
为了更好地了解光电技术在实际应用中的情况，我参加了光电专业的综合实践实习。
该实习由学校策划，旨在让学生通过实践了解光电技术在工程项目中的应用，并提升实际操作能力和创新意识。
二、实习内容本次实习主要包括理论学习、实践操作以及项目实施三个部分。
在理论学习阶段，我们学习了光电技术的基本原理、器件设计以及应用场景。
通过课堂培训，我们系统地了解了光电技术的发展历程和前沿动态。
在实践操作阶段，我们使用各种仪器设备进行实验操作，例如激光器的调试、光电器件的测试等。
通过实际操作，我们深刻感受到了光电技术的应用特点和实践操作的难度。
同时，我们也提出了一些改进建议，例如提高实验设备的稳定性和准确性，完善实验操作指导等。
在项目实施阶段，我们分组进行了一个小型项目的实施。
我们选择了一个光电传感器应用的项目，通过对比不同光电传感器的性能指标，选择了最合适的传感器，并设计了相应的电路和系统。
在项目实施过程中，我们遇到了一些问题，例如电路设计不稳定问题，但我们通过团队合作和专业知识的运用，成功解决了这些问题，并最终顺利完成了项目。
三、实习收获通过这次综合实践实习，我对光电技术有了更深入的了解，并提高了实践操作能力和创新意识。
具体来说，我收获了以下几个方面：1. 理论知识的巩固在实习中，我进一步巩固了在课堂上学习的光电技术理论知识，并将其应用到实际操作中。
通过实践，我更加深入地理解了光电技术的原理和应用场景，并能够灵活运用这些知识。
2. 实践操作能力的提升在实习中，我不断进行实验操作，熟悉各种仪器设备的使用方法，并学会了对设备进行维护和调试。
通过实践，我提高了实践操作的技能，并能够熟练地进行实验操作。
3. 团队合作与沟通能力的锻炼在项目实施阶段，我与团队成员共同合作，共同解决问题。
通过与团队成员的紧密合作，我学会了沟通和协作，提高了团队合作能力。
光电专业课程
1、首先，光电信息科学与工程专业是一个涉及光学、光子学、光电技术和信息科学等多个领域的综合性专业。
因此，该专业的课程设置非常广泛，涵盖了多个学科领域的知识。
2、以下是光电信息科学与工程专业的一些主要专业课程：
光学原理：该课程主要介绍光学的基本原理和现象，包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
光子学原理：该课程主要介绍光子学的基本原理和现象，包括光子与物质的相互作用、光子散射、光子吸收、光子发射等现象。
光电技术：该课程主要介绍光电转换的基本原理和技术，包括光电探测、光电转换器件、光电信号处理等。
信息理论与技术：该课程主要介绍信息论的基本原理和理论，包括信息量、信息熵、信道容量等概念，以及数字信号处理、通信原理等技术。
计算机原理与技术：该课程主要介绍计算机的基本原理和技术，包括计算机体系结构、汇编语言、操作系统、计算机网络等技术。
3、除了以上专业课程，光电信息科学与工程专业还会开设一些实践课程，例如实验课、课程设计等，这些实践课程
旨在帮助学生更好地理解和掌握专业知识，提高他们的实践能力和创新能力。
4、此外，还有一些数学、物理、工程力学等基础课程，这些课程是光电信息科学与工程专业的基础课程，对于后续的专业课程学习非常重要。
总之，光电信息科学与工程专业的课程设置非常广泛，涉及多个学科领域的知识。
学生在学习过程中需要注重知识的综合运用和实践能力的培养，为未来的职业发展打下坚实的基础。
光电专业有哪些课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解光电专业的基本课程设置，掌握各门课程的核心知识内容。
2. 使学生掌握光电专业的基本原理，如光学、电磁学、半导体物理等，并理解这些原理在实际应用中的重要性。
3. 帮助学生了解光电领域的前沿动态和发展趋势，培养他们对专业知识的深入理解和探索精神。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际光电工程问题的能力。
2. 通过课程设计项目，提高学生的实验操作技能、数据分析和处理能力。
3. 培养学生的团队协作和沟通能力，提高他们在项目实践中的问题解决效率。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对光电专业的兴趣和热情，培养他们积极向上的学习态度。
2. 引导学生认识到光电技术在国家经济发展和国防建设中的重要作用，增强他们的社会责任感和使命感。
3. 通过课程学习，培养学生严谨求实的科学态度，提高他们的创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为光电专业的基础理论课程，旨在帮助学生全面了解光电领域的基本知识和发展动态。
学生特点：学生具备一定的物理基础和数学基础，但对光电专业了解有限，需要系统地引导和培养。
教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的实际应用能力和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在课程结束后能够达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 光电专业概述：介绍光电专业的背景、发展历程、研究内容及应用领域。
2. 基础理论知识：- 光学原理：光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本现象和定律。
- 电磁学理论：电磁场理论、麦克斯韦方程组、电磁波传播等。
- 半导体物理：半导体材料的基本性质、PN结、光生伏特效应等。
3. 光电技术与应用：- 光电器件：如光源、光探测器、光开关等。
- 光通信技术：光纤通信、无线光通信、光网络等。
- 光电显示技术：液晶显示、有机发光二极管显示等。
光电综合应用系统的设计与开发随着科技的飞速发展，光电综合应用系统已经成为现代化工业和商业的核心，许多企业和机构都开始把注意力转向这个领域。
本文将探讨光电综合应用系统的设计和开发，希望对读者有所启发。
一、光电技术的基础光电技术是将光学和电子学相结合的一种技术，是当今世界技术领域的前沿和热门话题。
光电技术的优点在于其具有高效、精确和可重复性等特点，使得其在制造业、医疗、安全等领域得到广泛应用。
二、光电综合应用系统的设计光电综合应用系统是一种通过光电技术实现的工业自动化系统。
在设计光电综合应用系统时，需要从以下三个方面考虑：1.硬件部分硬件部分包括采集电路、传感器、执行机构等组成部分。
其中，采集电路的设计是整个系统中最核心的部分之一，因为它负责对感应器产生的信号进行调整和转换。
在硬件部分的设计中，需要考虑材料的选择、电路的设计和组装等方面。
2.软件部分软件部分包括程序的编写、系统的调试和性能的优化等。
在程序编写的过程中，需要考虑到信号的采集和处理、控制逻辑的设计以及数据的处理和分析等方面。
同时，在系统调试和性能优化上，需要不断进行实验和实测，以找到最佳的工作状态。
3.系统架构和工业标准系统架构和工业标准是整个光电系统设计中最基础的环节之一。
在系统架构上，需要确定系统的功能模块，以及模块之间的关系和功能实现的细节。
在工业标准上，需要考虑到建立统一的标准和规范，以保证系统在生产和使用中的稳定和可靠。
三、光电综合应用系统的开发光电综合应用系统的开发需要跨越多个阶段，包括需求分析、系统设计、实验开发和测试等。
在这些阶段中，需要采用如下两种方法：1.原型方法原型方法是目前在光电综合应用系统开发中最常用的方法之一。
其优点在于可以快速验证系统的功能和性能，并在开发过程中不断优化系统的设计和实现。
在原型方法中，需要通过迭代的方式来不断完善系统的性能和用户体验。
2.瀑布模型瀑布模型是一种经典的软件开发模型，其优点在于可以明确任务的执行流程和目标，并且能够提供必要的文档和规范。
课程设计报告B01060702 邓心惟A 类：课题2．设计任务：有一平面镜和曲率半径为R 的凹面镜，画出光束发散角与腔长L 的关系曲线。
一．课题要求：1. 有输入输出界面；2. 可输入不同凹面镜曲率半径值，查看结果。
参考：《激光原理》第二章二．课题分析及设计思路：1．问题分析：根据激光原理，一般稳定球面腔基模远场发散角为：12212402121212121241212(2)2[]()()()[2]{}(1)L R R L R L R L R R L g g g g g g g g λθπ--=--+-+-=-其中L 为腔长，R 为半径又由课题条件，为平-凹腔，故1R =∞ 可简化公式为：21/40222[]()L R L λθπ=-其中变量为L ，2R ，λ，常量为π2．设计思路：要求发散角与腔长L 的的关系，即需要给定2R ，λ的值，2R 要求根据输入确定，而λ可以为程序内含或者外部输入。
考虑到一般激光器的波长不是任意值，而为了使设计单元体现不同波长对发散角的影响，这里利用分离选择项作为波长输入，一般我们使用的激光器为CO 2激光器，波长10.6um ；氦氖激光器，波长632.8nm 。
因此选择支为两个。
采用MATLAB 用户界面（GUI ）工具设计，输入变量为两个，R 为编辑输入，单位cm ，缺省值1m ；波长为选择输入，10.6um 或者632.8nm ，缺省值为10.6um 。
三．模型创建与编程：本题较为直观，除了在MATLAB 设计中注意矩阵元与数值的差别外，没有难点。
直接给出相应处理的程序部分：global r;r=str2double(get(hObject,'String'));% r为半径变量，从界面处获得输入半径值global bochang;contents = get(hObject,'String');bochang=str2double(contents{get(hObject,'Value')});% bochang为波长变量，从界面处获得输入波长值，因为设计实现时直接选择的就%是波长值，因此直接将其转化成双精度值即可。
光电综合设计学院：光电工程学院专业：光电信息工程姓名：徐一学号：B120604022016年1月4日～2016年1月15日目录一、课题1：半导体中载流子浓度的计算分析 (1)1.1.课题任务要求及技术指标 (1)1.2.课题分析及设计思路 (1)1.3.系统设计（建模） (1)1.4.仿真结果与结果分析 (2)二、课题2：光学系统中的物像关系 (4)2.1.课题任务要求及技术指标 (4)2.2.课题分析及设计思路 (4)2.3.系统设计（建模） (5)2.4.仿真结果与结果分析 (7)三、课题3：椭圆偏振光的仿真计算 (9)3.1.课题任务要求及技术指标 (9)3.2.课题分析及设计思路 (9)3.3.系统设计（建模） (9)3.4.仿真结果与结果分析 (10)四、课题7：光学谐振腔的设计 (13)3.1.课题任务要求及技术指标 (9)3.2.课题分析及设计思路 (9)3.3.系统设计（建模） (9)3.4.仿真结果与结果分析 (10)五、课题11：光电探测器光电流的计算 (9)3.1.课题任务要求及技术指标 (9)3.2.课题分析及设计思路 (9)3.3.系统设计（建模） (9)3.4.仿真结果与结果分析 (10)六、课程设计小结 (13)一、课题1：半导体中载流子浓度的计算分析1.1.课题任务要求及技术指标 设计任务：若锗中含有一定数量的杂质元素Sb ，试根据要求分析杂质浓度与电离度以及电离温度之间的关系：（1）当Sb 浓度分别为31410-cm 和31710-cm 时，计算杂质99％，90％和50％电离时的温度各为多少？（2）根据一定杂质类型和杂质浓度，画出电离度和温度的关系图线，并确定半导体处于强电离区（电离度>90％）的温度范围。
设计要求：（1）具有友好输入输出界面；（2）调整输入数据，得出相应结果，并进行分析。
1.2.课题分析及设计思路本题是已知掺杂一定数量杂质的半导体，分析其杂质浓度、电离度及电离温度之间的关系，并且在已知杂质浓度的条件下根据电离度计算温度。
光电系统设计是一门涉及光学、电子和通信等多个领域知识的综合型学科，其在现代科技和工程领域中起着至关重要的作用。
光电系统的设计与应用涉及到光学元件、光电子器件、光电传感器、光电子通信等多个方面，涵盖了生产制造、信息传输、医疗健康、军事安全等各个领域。
本文将从方法、实用技术和应用三个方面对光电系统设计进行探讨。
一、方法1.1 光电系统设计的基本原理光电系统的设计主要基于光学原理和电子技术，通过光学元件和光电子器件的相互作用进行信息的采集、处理和传输。
其中，光学原理涉及到光的传播、反射、折射、色散等现象，而电子技术则包括了电磁波的接收、放大、调制、解调、数字化等技术手段。
1.2 光电系统设计的步骤光电系统设计的步骤一般包括需求分析、系统设计、元器件选型、系统集成、性能测试和应用推广等环节。
在需求分析阶段，需要明确系统的功能要求、使用环境和工作条件等信息；在系统设计阶段，需要根据需求分析的结果，确定系统的整体结构、功能模块和工作流程；在元器件选型阶段，需要根据设计要求，选择合适的光学元件、光电子器件和电子元器件；在系统集成阶段，需要进行硬件和软件的集成，确保系统的稳定运行和性能优良；在性能测试阶段，需要对系统进行功能测试和性能指标测试，以验证系统设计的有效性和可靠性；在应用推广阶段，需要将设计完成的光电系统投入到实际应用中，提高系统的经济效益和社会效益。
1.3 光电系统设计的关键技术在光电系统设计中，有一些关键技术是需要重点掌握和应用的，包括了光学成像技术、光电传感技术、光电通信技术、光电显示技术、光电测量技术等。
在这些技术中，光学成像技术是指利用光学器件将目标物体的信息转化为光学图像，用于观测和分析；光电传感技术是指利用光电传感器对光信号进行转换和探测，用于环境监测、医疗检测等领域；光电通信技术是指利用光纤或光无线传输技术进行信息通信和数据传输，具有高速、大容量和抗干扰能力强的特点；光电显示技术是指利用光电子器件将电子信号转化为光信号，进行信息显示和图像展示；光电测量技术是指利用光学测量原理获取目标物体的尺寸、形状、位置等信息，用于工程测量和科学研究等领域。
光电技术综合设计—光电相位探测器设计学院: 光电技术学院班级: 电科101班姓名:学号:指导老师: (教授)2013年12月一、设计目的 (3)二、设计结构 (3)三、入射激光器 (3)3.1激光器的三大组成系统 (3)3.1.1激励源 (3)3.1.2工作物质 (4)3.1.3谐振腔 (4)3.2激光器的种类 (4)3.2.1固体激光器 (4)3.2.2气体激光器 (5)3.2.3半导体激光器 (5)3.2.4液体激光器 (5)3.2.5自由电子激光器 (5)3.3光腔理论 (6)3.3.1光腔的构成与分类 (6)3.3.2模的概念 (7)3.3.3光腔的损耗 (7)3.3.4开共轴球面腔的稳定条件 (7)3.3.5激光谐振腔基本参数设计 (8)3.4高斯模匹配 (10)3.4.1高斯模匹配的意义 (10)3.4.2 匹配原理 (11)3.4.3 圆形镜稳定腔He-Ne激光器输出光强分布特性 (12)3.4.4 模式分析 (15)3.4.5 扩束系统 (16)3.4.6 光学参数 (16)四、光学匹配系统设计 (18)4.1望远镜系统 (18)4.1.1望远镜系统简述 (18)4.1.2 望远镜的主要特性分析 (19)4.1.3 伽利略望远镜系统 (24)4.2 物镜组与目镜组的选取 (25)4.2.1 望远物镜 (25)4.2.2 内调焦式的望远镜 (27)4.2.3 望远目镜 (29)4.3 棱镜转像系统 (33)4.4 PW法 (34)五、微透镜阵列及CCD探测器系统 (35)5.1微透镜阵列的基本原理 (35)5.2基本参数 (37)六、光电探测器 (37)6.1光电探测器件的要求 (37)6.2光电探测器的分类 (37)七、夫琅和费衍射仿真 (38)7.1光学衍射原理 (38)7.2编写计算程序 (39)八、心得体会 (42)九、参考文献 (42)一、设计目的在了解光电相位探测基本工作原理基础上，完成光电相位探测传观器系统的简易或原理性设计，实现该系统结构简单、使用方便、抗干扰能力强、实时性好、并且能够获得光波波前相位信息等特点。
受设计时间限制，本课程设计主要是对前端的激光器和光电探测器。
光电相位探测传感器主要由光学匹配系统、微透镜阵列、光电探测器、图像采集卡、数据处理计算机和光波相位模式复原软件等构成。
二、设计结构原理示意图：①将入射光速的口径缩小（放大）到与微透镜阵列相匹配尺寸；②微透镜阵列将入射光瞳分割，对分割后的入射波前成像；③光电探测器用于接受光电信号，目前多用CCD 探测器；④微透镜阵列和光电探测器之间加入匹配透镜；⑤进一步计算得到波前相位分布。
三、入射激光器3.1激光器的三大组成系统3.1.1激励源为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。
根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。
①光学激励(光泵)。
是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。
②气体放电激励。
是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。
③化学激励。
是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。
④核能激励。
是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。
3.1.2工作物质增益介质(即激光工作物质)，是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。
对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。
3.1.3谐振腔通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。
作用为：①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。
②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。
共振腔作用①，是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式所决定；而作用②，则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。
3.2激光器的种类3.2.1固体激光器一般讲，固体激光器具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特点。
这种激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子，除了前面介绍用红宝石和玻璃外，常用的还有钇铝石榴石（YAG）晶体中掺入三价钕离子的激光器，它发射1060nm的近红外激光。
固体激光器一般连续功率可达100W以上,脉冲峰值功率可达109W。
3.2.2气体激光器气体激光器具有结构简单、造价低；操作方便；工作介质均匀，光束质量好；以及能长时间较稳定地连续工作的有点。
这也是目前品种最多、应用广泛的一类激光器，占有市场达60％左右。
3.2.3半导体激光器半导体激光器是以半导体材料作为工作介质的。
目前较成熟的是砷化镓激光器，发射840nm的激光。
另有掺铝的砷化镓、硫化铬硫化锌等激光器。
激励方式有光泵浦、电激励等。
这种激光器体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固，特别适于在飞机、车辆、宇宙飞船上用。
在70年代末期，由于光纤通讯和光盘技术的发展大大推动了半导体激光器的发展。
3.2.4液体激光器常用的是染料激光器，采用有机染料为工作介质。
大多数情况是把有机染料溶于溶剂中（乙醇、丙酮、水等）中使用，也有以蒸气状态工作的。
利用不同染料可获得不同波长激光（在可见光范围）。
染料激光器一般使用激光作泵浦源，例如常用的有氩离子激光器等。
液体激光器工作原理比较复杂。
输出波长连续可调，且覆盖面宽是它的优点，使它也得到广泛应用。
3.2.5自由电子激光器这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。
3.3光腔理论3.3.1光腔的构成与分类在激活物质的两端恰当地放置两个反射镜片，就构成了最简单的光学谐振腔。
在激光技术发展史上最早提出的是平行平面腔，它由两块平面反射镜组成。
这种专职在光学上称为法布里-柏罗干涉仪，简记为F-P腔。
随着激光技术的发展，以后广泛采用由两块具有公共轴线的球面镜构成的谐振腔，称为共轴球面腔；其中一个反射镜为（或者两个都为）平面的腔是这类腔的特例。
从理论上分析这类腔时，通常认为其侧面没有光学边界（这是一种理想或的处理方法），因此将这列谐振腔称为开放式光学谐振腔，或简称开腔。
根据腔内傍轴光线几何偏折损耗的高低，开腔又可分为稳定腔、非稳定腔和临界腔。
气体激光器是采用开腔的典型例子。
另一类光谐振腔为波导谐振腔。
半导体激光器采用介质波导腔，其光传输区（有源区）的横向尺寸与波长可比拟，由于有源区的折射率高于包围区，有源区内的近轴管线将在侧壁发生全内反射，并由波导端面的解理面形成端面反馈，或由生成的光栅形成分布反馈。
光纤激光器的光谐振腔也属介质波导腔，尺寸与波长可比拟的纤芯折射率高于包层。
气体波导激光器则采用空心介质波导腔，其典型结构是在一段空心介质波导管两端适当位置处放置两块适当曲率的反射镜片。
这样，在空心介质波导内，场服务从波导管中的传输规律；而在波导管与腔镜之间的空间中，场按与开腔中类似的规律传播。
在波导谐振腔中，不能忽略侧面边界的影响。
由两个以上的反射镜可构成折叠腔或环形腔。
在由两个货多个反射镜构成的开腔内插入透镜灯光学元件将构成复合腔。
在两镜腔或折叠腔中，往返传播的两束光有固有的相位关系，遂因干涉而形成驻波，因为称作驻波腔。
在环形腔中，顺时针与反时针传输的光因互相独立而不能形成驻波，当插入光隔离器时只存在单方向传输的光，所以称作行波腔。
3.3.2模的概念无论是闭腔或是开腔，都将对腔内的电磁场施以一定的约束。
一切被约束在空间有限范围内的电磁场都只能存在一系列分立的本征态之中，场的每一个本征态将具有一定的振荡频率和一定的空间分布。
通常将光学谐振腔内可能存在电磁场的本征态称为腔的模式。
从光子的观点来看，激光模式也就是腔内可能区分的光子的状态。
3.3.3光腔的损耗损耗的大小是评价谐振腔的一个重要指标，也是腔模理论的重要研究课题。
光学开腔的损耗大致包含如下几个方面。
（1） 几何偏折损耗。
光线在腔内往返传播时，可能从腔的侧面偏折出去，我们称这种损耗为几何偏折损耗。
其大小首先取决去腔的类型和几何尺寸。
（2） 衍射损耗。
由于腔的反射镜片通常具有优先大小的孔径，因而当光在镜面上发生衍射是，必将造成一部分能量损失。
衍射损耗的大小与腔的菲涅耳数λL N a /2=有关，与腔的几何参数g 有关，而且不同横模的衍射损耗也将各不相同。
（3） 腔镜反射不完全引起的损耗。
包括镜中的吸收、散射以及镜的透射损耗。
（4） 材料中的非激活吸收、散射，腔内插入物所引起的损耗，等等。
3.3.4开共轴球面腔的稳定条件(1) 在光学谐振腔中，光在两反射镜之间来回不断反射，因而通常要求谐振腔能保证光在腔内来回反射过程中始终不离开谐振腔。
满足这一要求的腔称为稳(2) 在光学谐振腔中，光在两反射镜之间来回不断反射，傍轴光线在腔内经过有限次往返后必然从侧面逸出腔外，因而这类强具有较高的几何损耗，称为非稳定腔。
非稳定腔满足条件：121>g g 或021<g g 。
(3) 介于稳定腔和非稳定腔之间的光腔称为临界腔。
临界腔满足条件：021=g g 或121=g g 。
3.3.5激光谐振腔基本参数设计3.3.5.1激光器选择(1) 由于光电相位探测传感器是主要利用激光的相位来工作，因此选择气体激光器(如He-Ne 激光器)，因为气体激光器具有光束质量好、方向性好、单色性好、稳定性好(包括频率稳定性)、结构简单、使用方便、成本低、寿命长等优点，符合设计要求。
(2) 由于稳定腔几何偏折损耗很低且镜面上的场分布可用高斯函数描述，可以用高斯模的匹配问题来解决光学匹配。
因此用稳定腔激光器3.3.5.2定性推导设谐振腔长度为L ，谐振腔g 参数分别为1g 和2g ，谐振腔本征波长λ，推导1x 、2x 、0ω、1ω、2ω的数学表达式。
图 3.1谐振腔示意图共焦场的振幅分布基膜为：()()()z y x e z E A z y x E 222000000,,ωωω+-= (3-5)可见共焦场基膜的振幅在横截面内由高斯分布函数所描述。
