光電子技術(shù)安毓英習(xí)題答案完整版

1、第一章第一章2.如圖所示，設(shè)小面源的面積為?As，輻射亮度為L(zhǎng)e，面源法線與l0的夾角為?s；被照面的面積為?Ac，到面源?As的距離為l0。若?c為輻射在被照面?Ac的入射角，試計(jì)算小面源在?Ac上產(chǎn)生的輻射照度。解：亮度定義:rreeAdIL??cos?強(qiáng)度定義:???ddIee可得輻射通量：????dALdssee?cos在給定方向上立體角為：20coslAdcc????則在小面源在?Ac上輻射照度為：20coscoslALdAd

2、Ecsseee??????3.假如有一個(gè)按朗伯余弦定律發(fā)射輻射的大擴(kuò)展源（如紅外裝置面對(duì)的天空背景），其各處的輻亮度Le均相同，試計(jì)算該擴(kuò)展源在面積為Ad的探測(cè)器表面上產(chǎn)生的輻照度。答：由得，且?cosdAddLe????cosdAdLde?????22cosrlAdd????則輻照度：??eeeLdrlrdrlLE?????????20022227.黑體輻射曲線下的面積等于等于在相應(yīng)溫度下黑體的輻射出射度M。試有普朗克的輻射公式導(dǎo)出M

3、與溫度T的四次方成正比，即M=常數(shù)。這一關(guān)系式稱斯特藩波耳茲曼定律，其中常數(shù)為5.67?108Wm2K44T?解答：教材P9，對(duì)公式進(jìn)行積分即可證明。2151()1eCTCMTe?????第二章第二章3對(duì)于3m晶體LiNbO3，試求外場(chǎng)分別加在xy和z軸方向的感應(yīng)主折射率及相應(yīng)的相位延遲（這里只求外場(chǎng)加在x方向上）解：鈮酸鋰晶體是負(fù)單軸晶體，即nx=ny=n0、nz＝ne。它所屬的三方晶系3m點(diǎn)群電光系數(shù)有四個(gè)，即γ22、γ13、γ33

4、、γ51。電光系數(shù)矩陣為：Le?As?Acl0?s?c第1.2題圖當(dāng)光沿晶體光軸z方向傳播時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為的晶體后，由于晶體的l橫向電光效應(yīng)（xz），兩個(gè)正交的偏振分量將產(chǎn)生位相差：（6）lEnlnnxyx22302)(2??????????若為晶體在x方向的橫向尺寸，為加在晶體x方向兩端面ddEVxx?間的電壓。通過(guò)晶體使光波兩分量產(chǎn)生相位差（光程差2）所需的電??壓，稱為“半波電壓”，以表示。由上式可得出鈮酸鋰晶體在以（xxV?Vz）

5、方式運(yùn)用時(shí)的半波電壓表示式：（7）ldnV22302????由（7）式可以看出，鈮酸鋰晶體橫向電光效應(yīng)產(chǎn)生的位相差不僅與外加電壓稱正比，還與晶體長(zhǎng)度比有關(guān)系。因此，實(shí)際運(yùn)用中，為ld了減小外加電壓，通常使有較大值，即晶體通常被加工成細(xì)長(zhǎng)的扁長(zhǎng)ld方體。6在電光晶體的縱向應(yīng)用中，如果光波偏離z軸一個(gè)遠(yuǎn)小于1的角度傳播，證明由于自然雙折射引起的相位延遲為，式中L為晶體長(zhǎng)度。2220012??????????????ennncL解：，得??2

6、2222sincos1eoennn??????????????????????????222001211??eennnn自然雙折射引起的相位延遲：????222000122???????????????????eennncLLnn7.若取vs=616ms，n=2.35，fs=10MHz，?0=0.6328?m，試估算發(fā)生拉曼納斯衍射所允許的最大晶體長(zhǎng)度Lmax=解：由公式0204??snLL??計(jì)算。由公式計(jì)算，得到02202044??