光電子技術(shù)答案

1、1）光電子技術(shù)的含義及其特點(diǎn),光電子技術(shù)是研究從紅外波、可見(jiàn)光、紫外光、X射線(xiàn)至γ射線(xiàn)波段范圍內(nèi)的光波電子技術(shù)，是研究運(yùn)用光子和電子的特性，通過(guò)一定的媒介實(shí)現(xiàn)信息與能量轉(zhuǎn)換、傳遞、處理及應(yīng)用的科學(xué)。它是以光電子學(xué)為理論基礎(chǔ)，以光電子元器件為主體、綜合利用光學(xué)、電學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)和材料技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)具有一定功能、實(shí)用的儀器、設(shè)備系統(tǒng)。,頻譜寬、信息容量大、傳輸速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng),光電子技術(shù)的特點(diǎn),2）空間相干性的定義；光

2、的相干性能好差程度分別用什么衡量？,在不同空間點(diǎn)、不同時(shí)刻的光波場(chǎng)的某些特性（如光波場(chǎng)的相位）之間的關(guān)系。,光的相干性,空間相干性 在同一時(shí)刻、垂直于光傳播方向上的兩個(gè)空間點(diǎn)上的光波場(chǎng)之間的相干性；,2、光源到雙縫的距離R（R越大，干涉條紋越模糊why？ R大， 變小 ，A0變小，光的空間相干性變差 ）,相干性的條件,越大，光源 越小，越趨近于點(diǎn)光源，干涉效果越好,1、光源的大?。ü庠闯叽?大，

3、干涉效應(yīng)差why？不同地方受激發(fā)原子發(fā)出的光是不相干的 ）,3）波長(zhǎng)λ的視見(jiàn)函數(shù)的定義；在整個(gè)電磁波譜范圍內(nèi)，視見(jiàn)函數(shù)不等于0的區(qū)域？視見(jiàn)函數(shù)等于1的波長(zhǎng)？視見(jiàn)函數(shù)小于1的區(qū)域？如果已知某個(gè)波長(zhǎng)輻射的視見(jiàn)函數(shù)Vλ，則輻射功率為dPλ所對(duì)應(yīng)的光通量dPv與Vλ、dPλ之間的關(guān)系？,定義 在引起相同的視覺(jué)響應(yīng)條件下，若在λ附近所需要的光譜輻射功率為dPλ，而對(duì)λ＝555nm所需要的光譜輻射功率為dP555,非可見(jiàn)區(qū)域的視見(jiàn)函

4、數(shù)等于零，波長(zhǎng)為555nm的光的視見(jiàn)函數(shù)為1，可見(jiàn)區(qū)域除555nm光外都小于1。,1）用三能級(jí)模型說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)粒子分布反轉(zhuǎn)狀態(tài)？為什么說(shuō)三能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能態(tài)集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)要比四能級(jí)系統(tǒng)困難？,E1是基態(tài)，E2是具有較長(zhǎng)壽命的能級(jí)，稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài)，E3是由大量能級(jí)組成的能帶。在熱平衡狀態(tài)下，處在基態(tài)E1上的集居數(shù)N1比處在亞穩(wěn)態(tài)E2上的集居數(shù)N2大得多，即N1≥N2，（實(shí)際上N2約為0）。當(dāng)氙燈激勵(lì)紅寶石棒時(shí)，大量基態(tài)離子受激吸收躍遷

5、到達(dá)能帶E3內(nèi)，因而E1上的粒子數(shù)N1減少，但Cr3+離子在E3上的壽命很短，它們很快通過(guò)非輻射馳豫過(guò)程（用S表示）躍遷到壽命較長(zhǎng)的亞穩(wěn)態(tài)E2上，其上就積累了大量的粒子，即N2不斷增多，并在此壽命時(shí)間內(nèi)暫時(shí)使N2偏離熱平衡的波耳茲曼分布，此過(guò)程稱(chēng)為氙燈的抽運(yùn)（泵浦）過(guò)程。只有當(dāng)氙燈的光強(qiáng)強(qiáng)到一定程度時(shí)，有可能暫時(shí)N2 ＞ N1 ，即達(dá)到集居數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣， E2上粒子躍遷回到E1時(shí)，便產(chǎn)生受激輻射，從而產(chǎn)生激光。,四

6、能級(jí)產(chǎn)生激光的能級(jí)是激發(fā)態(tài)E3和E2能級(jí)，在泵浦的作用使大量基態(tài)E1的Nd3+離子受激吸收躍遷到達(dá)能帶E4內(nèi)，但Nd3+離子在E4上壽命極短，很快通過(guò)非輻射馳豫過(guò)程（用曲線(xiàn)箭頭S43表示）躍遷到壽命較長(zhǎng)的亞穩(wěn)態(tài)E3上。而能級(jí)E2的壽命又很短，進(jìn)入該能態(tài)的粒子又很快非輻射躍遷（又S21表示）到基態(tài)，所以N2約為0，這樣N3≥N2，在能態(tài)E3和能態(tài)E2間實(shí)現(xiàn)了集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)。三能級(jí)模型與四能級(jí)模型相比，在實(shí)現(xiàn)集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)上，要比四能級(jí)困難

7、。,2）工作物質(zhì)能實(shí)現(xiàn)能態(tài)集居數(shù)反轉(zhuǎn)分布的條條件？上述條件是必要條件還是充分條件？為什么？,還必須使激活介質(zhì)（實(shí)現(xiàn)能態(tài)集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)的工作介質(zhì)）置于由兩個(gè)反射鏡（可以是平面或球面）所組成的諧振腔內(nèi)，腔鏡的作用是提供反饋。,3）自發(fā)輻射與受激輻射的根本差別？,自發(fā)輻射躍遷與受激輻射躍遷過(guò)程是兩個(gè)不同的物理過(guò)程，它們所產(chǎn)生的輻射性質(zhì)也不同，對(duì)于自發(fā)輻射來(lái)說(shuō)，它是原子在不受外界輻射場(chǎng)的影響下產(chǎn)生的，而單個(gè)原子的自發(fā)輻射的相位是隨機(jī)的，因此大

8、量的自發(fā)輻射是不相干的。而與自發(fā)輻射不同的是，受激輻射是在外界輻射場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的，受激輻射光子與激勵(lì)光子具有相同的頻率、相位、波矢和偏振狀態(tài)，也就是說(shuō)受激輻射光子與入射光子屬于同一態(tài)的光子，因此受激輻射是相干的。,4）何為增益飽和效應(yīng)？,當(dāng)某一頻率為 的光束通過(guò)激活介質(zhì)時(shí)，光通量 獲得放大，即光強(qiáng)越強(qiáng)，意味著單位時(shí)間內(nèi)從亞穩(wěn)態(tài)向下躍遷的粒子數(shù)就越多，從而導(dǎo)致反轉(zhuǎn)程度減弱，從而使增益系數(shù) 變小,5）激光器的閾

9、值條件？閾值泵浦功率和閾值泵浦能量,振蕩器的閾值條件,閾值泵浦能Eth,把激光器維持在閾值條件下所需的最小泵浦功率,閾值泵浦功率Pth,把激光器維持在閾值條件下所需的最小泵浦能量,6）三能級(jí)系統(tǒng)所需的閾值能量要比四能級(jí)系統(tǒng)所需的大得多？,四能級(jí)系統(tǒng)的激光下能級(jí)在基態(tài)之上，n2=0 ，只須將 個(gè)粒子激發(fā)到能級(jí)E3上就能使增益克服腔的損耗而產(chǎn)生激光；而在三能級(jí)系統(tǒng)中，激光的下能級(jí)是基態(tài)，因此至少須將 個(gè)粒子激發(fā)到能級(jí)E2

10、上才能使增益克服腔的損耗而產(chǎn)生激光,而 , 所以三能級(jí)系統(tǒng)的閾值能量或閾值功率要比四能級(jí)系統(tǒng)大得多。,7）光學(xué)諧振腔的作用？（兩種）,①選擇激光模式，提高激光的相干性。,②提供光的正反饋，實(shí)現(xiàn)光的受激輻射放大。,8）光學(xué)諧振腔有穩(wěn)定腔和非穩(wěn)腔之分，非穩(wěn)腔是不是指工作狀態(tài)不穩(wěn)定的腔？為什么？,所謂腔的穩(wěn)定性，只是指傍軸光線(xiàn)能否在腔內(nèi)往返無(wú)限次而不致于橫向逸出，也就是腔內(nèi)傍軸光束損耗的高低的問(wèn)題。穩(wěn)定腔是指腔的幾何損耗低，因而對(duì)

11、增益不太高的工作物質(zhì)來(lái)說(shuō)，用這種幾何損耗低就比較容易起振。但對(duì)損耗高的非穩(wěn)腔來(lái)說(shuō)，如果工作物質(zhì)的增益比較高，同樣可以起振，并且達(dá)到穩(wěn)定工作。,9）激光的四大特性,1）激光調(diào)制與無(wú)線(xiàn)電波調(diào)制異同點(diǎn)；,概念相同：相位調(diào)制、頻率調(diào)制、振幅調(diào)制、脈沖調(diào)制,結(jié)構(gòu)不同：激光調(diào)制屬于高頻調(diào)制無(wú)線(xiàn)電波調(diào)制屬于低頻調(diào)制,共同點(diǎn)：利用非線(xiàn)性效應(yīng)調(diào)制，即無(wú)線(xiàn)電波調(diào)制是利用放大器的非線(xiàn)性效應(yīng)進(jìn)行調(diào)制，而激光的非線(xiàn)性效應(yīng)的調(diào)制方式很多，有電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、磁

12、光效應(yīng)等,2）喇曼-乃斯衍射、布拉格衍射的特點(diǎn)及產(chǎn)生條件？,產(chǎn)生喇曼-乃斯衍射的條件：當(dāng)超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光互作用長(zhǎng)度L較短時(shí)，在光波通過(guò)介質(zhì)的時(shí)間內(nèi)，折射率的變化可以忽略不計(jì)，則聲光介質(zhì)可近似看作為相對(duì)靜止的“平面相位柵”。,喇曼-乃斯衍射的特點(diǎn) ：由出射波陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方向?qū)ΨQ(chēng)分布的多級(jí)衍射光，強(qiáng)度遞減（why？）,聲波頻率較高，聲光作用長(zhǎng)度L較大，光束與聲波波面間以一定的角

13、度斜入射，介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。,布喇格衍射的特點(diǎn)：衍射光各高級(jí)次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0級(jí)和+1級(jí)（或?1級(jí)）衍射光。,產(chǎn)生布喇格衍射條件,3）聲光調(diào)制器的組成及其功能；闡述其工作原理；,工作原理,驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)生高頻功率信號(hào)，由電極加到電聲變能器兩端，電聲變能器將電功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波，通過(guò)耦合層耦合到聲光介質(zhì)中，介質(zhì)在超聲波的作用下，折射率發(fā)生變化，形成相位光柵，從而對(duì)入射光進(jìn)行調(diào)制。,（3）聲光介質(zhì)：聲光介質(zhì)是聲光互作

14、用的場(chǎng)所。,（2）電聲變能器：它是利用某些晶體的反壓電效應(yīng)，在外加電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)而形成超聲波，它起著將調(diào)制電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)的作用。,（1）驅(qū)動(dòng)電源：它用以產(chǎn)生調(diào)制電信號(hào)施加于電聲換能器的兩端電極上，驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器(換能器)工作。,（4）吸聲器：用以吸收通過(guò)介質(zhì)的聲波，保證器件工作狀態(tài)正常。,4）數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器原理圖；闡述其工作原理；,圖是一種由電光晶體和雙折射晶體組合而成的數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器，其中雙折射晶體可以將線(xiàn)偏光入射分解成兩束平

15、行出射振動(dòng)方向正交的分離光束，其分離度為d。,當(dāng)電光晶體未加電壓時(shí)，線(xiàn)偏振光（如o光）通過(guò)它的時(shí)候，偏振狀態(tài)保持不變，仍以o光狀態(tài)射出晶體，其后通過(guò)雙折射晶體方向保持不變；,當(dāng)電光晶體加上半波電壓 ，線(xiàn)偏振光通過(guò)它的時(shí)候，偏轉(zhuǎn)面旋轉(zhuǎn)90度變成e光，由于雙折射晶體的雙折射特性，e光線(xiàn)在晶體內(nèi)將以與表面法線(xiàn)成α角的方向傳播，到達(dá)晶體輸出面，偏移間距d，然后以平行原光路的方向出射。,5）調(diào)Q技術(shù)的基本思想，電光調(diào)Q的基本依據(jù)；利用電光

16、調(diào)Q激光器的原理圖，說(shuō)明其工作原理；,當(dāng)激光上能級(jí)積累的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不多時(shí)，人為地控制閾值使其很高，由于閾值很高，激光輸出變得困難，從而抑制激光振蕩產(chǎn)生，但是，光泵不斷地激勵(lì)，從而使激光上能級(jí)將不斷積累粒子數(shù)，當(dāng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)達(dá)到最大值時(shí)，突然降低激光器的閾值，由于此時(shí)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)大大超過(guò)激光器的閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，因此，在腔內(nèi)以極快的速度建立極強(qiáng)的激光振蕩，在很短的時(shí)間內(nèi)大量抽空激光上能級(jí)粒子數(shù)，同時(shí)輸出一個(gè)極強(qiáng)的尖銳脈沖—— 調(diào)Q技術(shù)。,依據(jù)

17、： 放在諧振腔內(nèi)的電光晶體在外加電場(chǎng)的作用下，使入射偏振光的振動(dòng)方向發(fā)生變化，人為的在腔內(nèi)引入可控的等效反射損耗。,YAG晶體在Xe燈的激勵(lì)下產(chǎn)生無(wú)規(guī)則偏振自然光，該自然光通過(guò)偏振器后，變成線(xiàn)偏振光（如X方向線(xiàn)偏振光），若調(diào)Q晶體未加電壓，該光沿軸線(xiàn)方向（光軸）通過(guò)晶體，其偏振狀態(tài)不發(fā)生變化，經(jīng)全反射鏡反射后，將再次無(wú)變化地通過(guò)調(diào)Q晶體和偏振器，電光Q開(kāi)關(guān)處于“打開(kāi)”狀態(tài)。,電光調(diào)Q激光器的工作原理,假設(shè)調(diào)Q晶體施加 電壓時(shí)

18、，自然光經(jīng)偏振器變成線(xiàn)偏振光，線(xiàn)偏振光經(jīng)電光晶體、全反鏡、電光晶體后，因電光效應(yīng)，會(huì)在相應(yīng)的感應(yīng)主軸x’、y’方向上產(chǎn)生新的 相位差，從晶體再次出射時(shí)，總的相位差就為 ，合振動(dòng)會(huì)變成線(xiàn)偏振光，但它的振動(dòng)方向會(huì)與原起偏方向垂直，此偏振光不能通過(guò)偏振器，電光Q處于“關(guān)閉”狀態(tài)。,電光調(diào)Q激光器的關(guān)鍵技術(shù)：,精確地保證調(diào)Q晶體上加入 電壓時(shí)，Q開(kāi)關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)；,精確地控制退掉調(diào)Q晶體上所加電壓的時(shí)間。,6）利用聲光調(diào)Q激光器原理

19、圖，說(shuō)明其工作原理？,當(dāng)聲光介質(zhì)中通過(guò)超聲波時(shí)，由于超聲光柵的作用，使光束衍射偏開(kāi)腔外，激光器損耗大，Q值極低，不能形成激光振蕩；在此情況下，工作物質(zhì)在光泵浦激勵(lì)下，激光上能級(jí)的粒子數(shù)不斷積累，并實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)達(dá)到最大時(shí)，突然撤去超聲場(chǎng)，衍射效應(yīng)突然消失，光路暢通，Q值猛增，迅速形成激光振蕩，并由輸出鏡輸出。,6）聲光調(diào)Q激光器工作原理,7）聲光調(diào)Q和聲光調(diào)制器的區(qū)別？,相同點(diǎn)：,聲光調(diào)Q和聲光調(diào)制器都是利用晶體的聲光效應(yīng)

20、原理，以聲光相互作用原理為基礎(chǔ)。聲光介質(zhì)在超聲波的作用下，折射率發(fā)生周期性的變化，使介質(zhì)變成正弦相位光柵，當(dāng)光通過(guò)這樣的介質(zhì)時(shí)，發(fā)生衍射。,（ 2） 聲光調(diào)制器是利用連續(xù)變化調(diào)制信號(hào)控制加在換能器上的超聲功率，使超聲波受到振幅調(diào)制，使相位延遲周期性改變，使輸出光強(qiáng)發(fā)生相應(yīng)的周期性改變；聲光Q開(kāi)關(guān)在換能器上加一階躍式的調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)Q。,（1） 聲光調(diào)制器采用兩種衍射方式，喇曼奈斯衍射和布拉格衍射；聲光調(diào)Q考慮效率問(wèn)題，只采用布拉格衍射。

21、喇曼奈斯衍射產(chǎn)生多級(jí)衍射光，各級(jí)光的衍射效率比較低，不易實(shí)現(xiàn)調(diào)Q。（目前也有這種衍射的Q開(kāi)關(guān)）。,不同點(diǎn)：,8）橫模選擇技術(shù)的物理基礎(chǔ)和選橫模兩個(gè)基本原則,不同的橫模有不同的衍射損耗，控制衍射損耗選橫模,選橫模的物理基礎(chǔ),須盡量增大高階橫模和基橫模損耗比,必須盡量減小激活介質(zhì)的內(nèi)部損耗 及鏡面損耗 ，相應(yīng)增大 在總損耗中的重；,選橫模兩個(gè)基本原則,9）選縱模的基本思想？如何使其工作區(qū)域內(nèi)只含有一個(gè)縱模？縱模選擇方法？,選縱模的基

22、本思想,在增益曲線(xiàn)閾值以上的區(qū)域內(nèi)，只包含一個(gè)縱模,1）設(shè)計(jì)諧振腔，增大縱模間隔Δq，使得在增益曲線(xiàn)的閾值以上區(qū)域只有一個(gè)縱模可振蕩；,2）增益曲線(xiàn)變窄，使其閾值以上區(qū)域只包含一個(gè)縱模,縱模選擇方法,10）頻率漂移、穩(wěn)定度和再現(xiàn)度的定義,由于內(nèi)部和外部條件的變化，諧振腔頻率仍然會(huì)在增益曲線(xiàn)內(nèi)移動(dòng)，從而使輸出頻率發(fā)生變化。,頻率漂移,激光器在連續(xù)工作期間，它的頻率改變量 與振蕩頻率 之比,穩(wěn)定度,再現(xiàn)度,同樣設(shè)計(jì)、同樣方法制成的激

23、光器，在同樣條件下使用時(shí)，相互之間的頻率偏差，或者是在完全不同設(shè)計(jì)和不同條件下，用相同的能級(jí)躍遷所制成的激光器，其振蕩頻率 與原子躍遷中心頻率偏差 之比,11）被動(dòng)式穩(wěn)頻、主動(dòng)式穩(wěn)頻的實(shí)質(zhì)？主動(dòng)式穩(wěn)頻技術(shù)主要思想？利用蘭姆凹陷原理圖說(shuō)明其工作原理？,實(shí)質(zhì)是盡量將激光器與變化的外界環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，減小外界環(huán)境對(duì)激光器的擾動(dòng)，保證激光器穩(wěn)定工作。,被動(dòng)式穩(wěn)頻,主動(dòng)式穩(wěn)頻,實(shí)質(zhì)是再外界環(huán)境變化的情況下，仍保持諧振腔的光程腔長(zhǎng)穩(wěn)定不變，

24、包括蘭姆凹陷穩(wěn)頻法，無(wú)源腔穩(wěn)頻法，飽和吸收法。,主動(dòng)式穩(wěn)頻技術(shù)主要思想,選取一個(gè)穩(wěn)定的參考頻率，當(dāng)外界條件變化影響到激光器，使其頻率偏離這個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)頻率時(shí)，設(shè)法進(jìn)行鑒別，同時(shí)產(chǎn)生出一個(gè)反映這個(gè)偏差的誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)不但能指明偏離標(biāo)準(zhǔn)頻率的大小，而且還能指明是偏大還是偏小，然后將誤差信號(hào)轉(zhuǎn)變成執(zhí)行信號(hào)，反饋給激光器的伺服機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)，使激光工作頻率穩(wěn)定地在這特定的標(biāo)準(zhǔn)頻率上運(yùn)轉(zhuǎn)。,當(dāng)激光振蕩頻率V=V0時(shí)，調(diào)制電壓

25、使激光在V0附近變化，激光的輸出頻率將以?xún)杀兜念l率周期性變化，如圖O點(diǎn)處；經(jīng)選頻放大器后輸出為0，此時(shí)附加電壓輸送到壓電陶瓷上，因而激光器繼續(xù)工作于V0；,當(dāng)V大于V0時(shí)，即如圖中B點(diǎn)，激光輸出功率與調(diào)制信號(hào)同頻同相，經(jīng)選頻放大器后輸至相敏檢波器，相敏檢波器輸出負(fù)的直流電壓，經(jīng)放大后作用于壓電陶瓷的外表面，壓電陶瓷將縮短，腔長(zhǎng)變長(zhǎng)（V變?。?，從而振蕩頻率V被拉回到V0。,當(dāng)V小于V0時(shí)，即圖中的A點(diǎn)，激光輸出功率與調(diào)制信號(hào)同頻反相，從相

26、敏檢波器輸出正的直流電壓，它使壓電陶瓷伸長(zhǎng)，腔長(zhǎng)變短，V變大，因而激光器振蕩頻率又被自動(dòng)拉回到V0。,綜上所述，基本方法是以增益曲線(xiàn)中心頻率V0為參考標(biāo)準(zhǔn)頻率，當(dāng)激光器V偏離V0時(shí)，電子伺服系統(tǒng)通過(guò)壓電陶瓷控制腔長(zhǎng)，使激光振蕩頻率自動(dòng)鎖定在蘭姆凹陷中心處。,1、光柵與F-P標(biāo)準(zhǔn)具分光性能的比較,1）色散本領(lǐng),,,所以，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具的角色散要比光柵大得多。,兩者的分辨率都很高，光柵的分辨本領(lǐng)是由光柵總刻痕數(shù)決定的，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具的分辨本領(lǐng)則

27、依靠大的干涉級(jí)次。,2）分辨本領(lǐng),光柵和F-P標(biāo)準(zhǔn)具的分辨本領(lǐng)A=mN,對(duì)于光柵，N是光柵總刻痕數(shù)；對(duì)于F-P標(biāo)準(zhǔn)具，N是表征透射譜線(xiàn)銳度的條紋精細(xì)度,綜上所述，光柵和F-P標(biāo)準(zhǔn)具是兩種不同類(lèi)型的分光元件，前者運(yùn)用波段寬，但是所得光譜線(xiàn)寬，不能作精細(xì)分析。后者只能用于極窄的波段范圍，所得譜線(xiàn)也窄，可在小范圍內(nèi)作譜線(xiàn)精細(xì)分析。,3）自由光譜范圍,自由光譜范圍可表示為：,由于光柵是在低級(jí)次運(yùn)用，所以G很大，而F-P標(biāo)準(zhǔn)具是在高級(jí)次使用，G

28、較小，只能在很窄的光譜區(qū)內(nèi)使用。,解：光柵的縫間距離,光柵的角色散本領(lǐng)：,光柵的總刻痕數(shù)：,,光柵的分辨本領(lǐng)：,光柵分辨的最小波長(zhǎng)差：,,3、增透膜、增反膜定義,鍍制低折射率的λ/4膜（n0<n1<n2），可使R變小，達(dá)到增加透射光強(qiáng)的目的。,增透膜,鍍制高折射率的λ/4膜，使得n0<n1＞n2，使得R變大，達(dá)到增加反射光強(qiáng)的目的。,增反膜,4、多層介質(zhì)膜為什么能實(shí)現(xiàn)所需的反射率？介質(zhì)膜層數(shù)愈多，反射率R愈大？,利用薄

29、膜中的多光束干涉效應(yīng)，通過(guò)改變介質(zhì)材料和膜層數(shù)，從而改變光學(xué)元件的反射率和透射光強(qiáng)的比例。,在光學(xué)玻璃上鍍介質(zhì)膜，層數(shù)愈多，反射率R愈大從物理上來(lái)看，這種結(jié)構(gòu)之所以使R大增，是由于在各界面面鍍制不同折射率的介質(zhì)膜，當(dāng)光入射各界面時(shí)，在各界面上的反射波相位交替變化 ，使得入射面上的各個(gè)反射波總是相干加強(qiáng)。,5、利用偏振器如何使兩束線(xiàn)偏振光分散的角度增大？,1）把具有雙折射的晶體或棱鏡組合使用，從而增大兩束偏振光分開(kāi)的角度，以便獲得兩束

30、線(xiàn)偏振光。,2）利用兩束線(xiàn)偏振光折射的差別，使其中的一束由偏振器反射掉，另一束發(fā)生折射，從而獲得一束線(xiàn)偏振光。,1）光電探測(cè)器的物理效應(yīng)及其特點(diǎn)？,光電探測(cè)器的物理效應(yīng),,光子效應(yīng),光熱效應(yīng),光子效應(yīng)特點(diǎn),對(duì)光波頻率表現(xiàn)出選擇性，響應(yīng)速度一般比較快。,原則上對(duì)光波頻率沒(méi)有選擇性，響應(yīng)速度一般比較慢。,光熱效應(yīng)特點(diǎn),2）光電導(dǎo)效應(yīng)、光伏效應(yīng)定義？,光電導(dǎo)效應(yīng),當(dāng)半導(dǎo)體材料被光照時(shí)，由于對(duì)光子的吸收隨載流子的濃度增大而增大，因而導(dǎo)致電導(dǎo)率

31、增大。,光照零偏pn結(jié)產(chǎn)生開(kāi)路電壓的效應(yīng),光伏效應(yīng)（光生伏特效應(yīng)）,3）光電發(fā)射效應(yīng)定義？能量關(guān)系及物理意義？產(chǎn)生光電發(fā)射效應(yīng)的條件?,在光照下，物體向表面以外的空間發(fā)射電子（即光電子）的現(xiàn)象。,光電發(fā)射效應(yīng)的能量關(guān)系可由著名的愛(ài)因斯坦方程來(lái)表示,即,,表示光電子離開(kāi)發(fā)射體表面的動(dòng)能,,---光子能量,,---光電子發(fā)射體的功函數(shù),物理意義,若發(fā)射體內(nèi)部的電子吸收光子的能量大于發(fā)射體的功函數(shù)，光電子能從發(fā)射體表面逸出，并且具有相應(yīng)的動(dòng)

32、能。,光電子發(fā)射效應(yīng)產(chǎn)生的條件,即,,或,,上式中等號(hào)表示，電子剛好能逸出表面，但是速度為零，即靜止在發(fā)射體表面。,,截止波長(zhǎng),,截止頻率,4）光電探測(cè)器特性參數(shù)和噪聲？,散粒噪聲,產(chǎn)生－復(fù)合噪聲,光子噪聲,熱噪聲,低頻噪聲,,光電探測(cè)器特性參數(shù),積分靈敏度,光譜靈敏度,頻率靈敏度,量子效率,歸一化探測(cè)度,通量閾和噪聲等效功率,,,光電探測(cè)器噪聲,5）光敏電阻的工作特性？,1）光敏響應(yīng)特性,2）光照特性,3）伏安特性,4）穩(wěn)定性,5）

33、暗電阻和暗電流：,6）光電池最佳負(fù)載電阻、短路電流及開(kāi)路電壓確定,在短路和開(kāi)路兩種工作狀態(tài)，光電池均無(wú)電功率輸出，當(dāng)負(fù)載電阻為某一Rm時(shí)，才得到最大電輸出功率Pm。,Rm稱(chēng)為特定照射光功率條件下最佳負(fù)載電阻，初略值,若將RL短接，忽略RS的影響，則U1=0（二極管的壓），iD=0。,由,當(dāng)RL趨近無(wú)窮大時(shí)，i=0，光電池輸出電壓U1即開(kāi)路電壓,7）光電池頻率特性不好的原因？,對(duì)于光電池來(lái)說(shuō)，由于載流子在p－n結(jié)區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散—漂移，產(chǎn)生

34、與復(fù)合都要一定的時(shí)間。,光電池的頻率特性一般說(shuō)來(lái)不是太好，主要有以下幾個(gè)原因：,1）光敏面積一般做的較大，因而極間結(jié)電容cj較大，則響應(yīng)時(shí)間變大，給定RL，,2）光電池工作在第四象限，有較小的正偏壓存在，所以光電池的內(nèi)阻很低，而且隨入射功率變化而變化。光功率很小時(shí)，內(nèi)阻變大，頻率特性變壞。,8）光電二極管頻率特性的決定因素,1）PN結(jié)電容Cj和管芯電阻Ri及負(fù)載電阻RL構(gòu)成的時(shí)間常數(shù),2）光生載光生載流子在耗盡層附近的擴(kuò)散時(shí)間；,