光电子技术基础

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光电子技术基础
一、单项选择
1. 第一台激光器是什么类型激光器？
（P83） 固体激光器 部分
世界上第一台激光器就是红宝石激光器（属于固体激光器）
2．半导体激光发光原理（p86）
泡利不相容原理
3. 等离子体显示基本机制（p244）
等离子体显示（PDP）主要利用稀有气体中阴冷极辉光放电来实现
4. 显示器的对比度（p217）
对比度指画面上最大亮度和最小亮度之比
5. 光敏电阻的类型（属什么探测器）（P207&214）
利用光电导效应工作的光电探测器称为光电导型探测器，这类探测器在光
照下会改变自身的电阻率，且光照越强器件电阻率越小，因而常称为光电
导管或光敏电阻
6. 阴极射线显示发光管的原理（p228）
7. 固体激光器基本原理（p83）
二、多项选择
1. 两束光干涉（双光干涉）实验有哪些？（p14）
杨氏实验和迈克耳孙干涉仪
2 隔离器性能指标（p292）
光通讯系统对光隔离器性能的要求是，正向插入损耗低、反向隔离度高、
回波损耗高、器件体积小、环境性能好。主要技术指标包括以下参数：插
入损耗、反向隔离度、回波损耗、偏振相关损耗PDL、30dB隔离度带宽、
偏振模色散PMD
3. 光和物质相互作用的过程（p45）
光受激发射现象本质上是光与物质相互作用的结果
按照经典电子理论，光和物质相互作用的过程可以看做是组成物质的原子或
分子体系在入射光波的电场下感生电偶极矩，进而产生电磁波辐射的过程
4. 半导体电导率增加的现象属于什么现象？（）
光电导现象
5．晶体的基本性质（p151）
自限性、晶面角守恒、均匀性、各向异性、对称性、最小内能性
6. 光调制的分类（p148）
电光调制、声光调制、磁光调制
7. 光信息存储技术的发展方向（p322）
光存储目前达到的存储密度和数据传输速率还远远满足不了飞速发展的信
息科学技术的要求。于是，高密度和快读写的光存储技术称为非常重要和
极其迫切的课题，引起各国科学家争相研究和开发。达到或超过光的衍射
极限（纳米量级）的高密度光存储技术和超大容量三维体存储技术，则是
研究和开发的热点
三、填空题
1. 光的基本属性（p8）
2

波粒二象性（粒子性、波动性）
2. 说明光的粒子性、波动性现象有哪些？（p9）
粒子性：光的吸收、光的发射、光电效应等
波动性：光的干涉、衍射、偏振等
3. 声光相互作用的类型有哪几类？
拉曼奈斯衍射 声光布拉格衍射
4. 磁光调制包括哪些效应？（p188）
法拉第效应、天然旋光效应、磁光效应
5. 激光产生的条件？稳定激光输出的条件？（p63）
要产生激光首先要满足两个必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式
数，要形成稳定的激光输出还必须满足起振和稳定振荡两个充分条件
6. 多模光纤色散有哪几部分？（）
7. 液晶分类（p235）
总的来说可以分为热致液晶和溶致液晶
根据分子的不同，可将常见的液晶分为向列型、胆甾型和近晶型三种，除
了这三种典型的液晶结构，另外还有一些异型液晶，如圆盘型液晶和重入
液晶
8. 影响光纤损耗的因素？（）
四、简答题
1. 声光调制、电光调制（p177 p168）
声光调制：不仅电场能引起晶体的折射率变化，声波的应变场也能改变某
些类型晶体的折射率，由于声波的周期性，会引起折射率的周期变化，产
生类似于光栅的光学结构，从而对入射的光波产生调制，这中调制称为声
光调制。（声光调制的物理基础是超声波引起晶体的应变场，使射入晶体
中光被这种弹性波衍射，这种物理现象称为弹光效应。）
电光调制：外加电场能引起折射率的变化，折射率的变化又会引起光波在
晶体中传播状况的变化，因而利用晶体的电光效应可以实现对晶体中传播
光波的控制，改变传播光的幅度、频率、偏振态、传播方向等，这种基于
电光效应的原理对光进行的调制就称为电光效应，分强度调制、相位调制、
脉冲调制等方式。
2 纵向、横向电光调制的优缺点（p170 p173）
纵向 优点：很小的正弦信号就能引起不畸变的正弦输出调制光强。
缺点：纵向电光调制中，光延z轴传播，而外加电压也施加在z方
向，因而电极结构必然引起晶体的不均匀性，从而引入干扰，
虽然可通过加圆环形电极而得到部分改善，但并没有根本改变。
横向 优点：横向电光调制器不仅克服了电极影响问题，还由于天然双折
射相位延迟与晶体长度成正比，因而可以通过晶体长度的选择
来调节相位延迟大小，以及可以调节工作点位置
缺点：横向电光调制中必须进行温度补偿或设法消除天然双折射影
响，后者实现可能性更大
3 光电探测器物理效应分类（p198）
光电探测的物理效应可以分为三大类：光电效应、光热效应和波相互作用
效应，并以光电效应应用最为广泛。
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4 比较光子探测器和光热探测器在作用机理、性能及应用特点等方面的差
异？
答：在受到光的照射后，材料的电学性质发生了变化，（电导率改变、发射
电子、产生感应电动势等）的现象称为光电效应。
某些物质在收到光照射后，由于温度变化而造材料性质发生变化的现
象称为光热效应
在光电效应中，光子的能量直接变为光电子的能量。而在光热效应中，
光能量于晶格相互作用，使其振动加剧，造成温度的升高。光热效应主要
是通过对辐射能量的吸收来改变材料的某些物理性质，这种改变总是与温
度的变化相联系的，而材料温度的变化仅取决于光功率（或其变化速率）
而与入射光的光谱成分的关系不大。所以热探测基本属于无选择性的探测。
另一方面热效应具有积累的特性，与探测器的热容量及色散热的快慢都有
关。这也决定了热探测的另一个特点，响应时间比较长，达到毫秒数量级。
两者相比起来，光电探测方法对光波长的测量是有选择的，这由光电
效应的本质所决定，因此，光电探测的一大特点是选择性好，用一种材料
制作的探测器，一般都由吸收峰值波长存在。另一方面，光电材料对入射
光子的响应几乎是瞬间完成（微秒以至纳秒量级），因此，光电探测器的另
一特点就是响应速度快。
一般说来，光点探测方式由于其相对于热探测器的优越性（选择性高、
响应快）而用途更广，但热探测器在某些领域的作用是光电探测器无法取
代的。对热探测器，提高灵敏度及响应速度是努力的方向。
5 光电显示器件发光分类及各个颜色具有的特征（p219）
分类：根据发光体化学结构可将发光现象分为无机化合物、有机化合物、
晶态磷光体发光；根据发光时间长短可分为长余晖（>0.1s）、中余晖（1ms
——0.1s）短余晖（<1ms）发光；根据发光机理不同可分为分立中心发光、
复合发光；最常见的是根据激励方式分为以下几类：
（1） 光致发光：激励来自对光子（通常是紫外光）的吸收。
（2） 阴极射线发光：发光体在加速电子的轰击下激发发光。
（3） 场致发光：发光体在外电场或电流作用下激发发光。
（4） 化学发光：发光体在化学反应过程中由化学能激发的发光。
颜色特征：p218 表 各种光电显示性能比较
6 光电子技术的实例？（p5）
图1-2 光电子技术的应用
7 激光产生的条件、组成结构及各部分作用（p68）
条件：p63 同 填空5
组成结构：基本结构包括激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔。
各部分作用：激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的
内因；泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因；
光学谐振腔为激光器提供反馈放大机构，使受激发射的强度、
方向性、单色性进一步提高。
8 简述光信息存储的技术（p323）
9.6.2——9.6.5的标题：持续光谱烧孔和三维光信息存储；电子俘获光存储
技术；全信息存储技术；光致变色存储
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五、计算题（p145 8&9题）