電子技術(shù)綜合課復(fù)習(xí)大綱

1、3173 光學(xué)專業(yè)綜合考試大綱（ 2015 版）一、考試組成高等光學(xué)占 90 分，現(xiàn)代光電子技術(shù)占 60 分，總分 150分。二、高等光學(xué)部分的考試大綱（一）考試說明1. 考試性質(zhì) 該入學(xué)考試是為北京航空航天大學(xué)光學(xué)工程一級學(xué)科招收博士研究生而設(shè)置的。2、考試對象為參加 2015 年全國博士研究生入學(xué)考試的考生。3. 評價目標(biāo) 本課程考試的目的是考察學(xué)生對高等光學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法的掌握程度 和利用其解決光學(xué)領(lǐng)域相關(guān)問題的能力。（二）復(fù)習(xí)內(nèi)容及基本要求1、光的電磁理論基礎(chǔ) 主要內(nèi)容：光是電磁波的概念、電磁場的基本方程、無源空間中的電磁波動方程、有源空 間中的電磁波動方程；電磁場的能

2、量和能流要求：了解光是電磁波的基本概念和起源， 熟悉麥克斯韋方程組中各個表達(dá)式的物理意義； 了解無源空間中和有源空間中的電磁波動方程， 掌握方程及各參量的物理意義； 掌握能量 密度和能流密度的物理意義及兩者與電場強(qiáng)度矢量和磁場強(qiáng)度矢量的關(guān)系。難點(diǎn)：光電磁波及光波動的基本概念；波動方程的物理意義；能量傳播的表達(dá)形式2、無限大各向同性均勻介質(zhì)中的光波場 內(nèi)容：平面波、球面波與柱面波、光波場的色散、光波場的偏振態(tài)與瓊斯矢量 要求：了解平面波、球面波與柱面波的產(chǎn)生條件及傳播形式，掌握各種波的波函數(shù)的數(shù)學(xué) 表達(dá)式；了解色散的產(chǎn)生原因， 掌握群速度和相速度的概念及意義； 掌握光偏振態(tài)的概念， 理解瓊斯矩陣

3、的物理意義，學(xué)會使用瓊斯矩陣分析偏振系統(tǒng)和光的偏振態(tài) 重點(diǎn)：波函數(shù)的表達(dá)形式及物理意義；群速度與相速度的區(qū)別；瓊斯矩陣各個元素的物理 意義3、平面光波的反射和折射 內(nèi)容：平面光波在兩種電介質(zhì)分界面上的反射和折射、全反射及倏逝波、古斯?jié)h森位移、 光波在分層介質(zhì)的反射和折射 要求：了解平面波在兩種電介質(zhì)分界面上的傳播規(guī)律， 掌握菲涅耳公式和布儒斯特角的來 源及物理意義， 會用這兩個公式分析光波的偏振態(tài)及相位變化規(guī)律； 掌握全反射及倏逝波 的物理概念、產(chǎn)生條件和應(yīng)用方法，了解光子隧道效應(yīng)及應(yīng)用；掌握古斯?jié)h森位移的產(chǎn)生 產(chǎn)生原因及現(xiàn)象以及與介質(zhì)波導(dǎo)的聯(lián)系， 會計算全反射時倏逝波的穿透深度和古斯?jié)h森位

4、移；掌握在光學(xué)器件表面鍍增透膜及鍍增反膜的原理，了解鍍膜工藝參數(shù)（膜的厚度及折 射率）的計算方法 重點(diǎn)：菲涅耳公式；布儒斯特角、全反射、倏逝波、古斯?jié)h森位移的概念；全反射、倏逝 波的應(yīng)用4、波導(dǎo)中的光波 內(nèi)容：背景、平面介質(zhì)光波導(dǎo)的光線理論；平面介質(zhì)光波導(dǎo)的波動理論；光纖的基本結(jié)構(gòu) 及光線理論；光纖的波動及模式理論；光纖的種類及特征參數(shù)；光纖的耦合理論；光纖的 損耗及色散；光纖的偏振特性；光纖通信及傳感技術(shù)簡介。要求：掌握光波導(dǎo)的基本概念和基本理論； 掌握平面與條形光波導(dǎo)的邊界條件和光傳播特 性；掌握耦合波理論；掌握階躍與漸變折射率光導(dǎo)纖維中的場解，理解光波導(dǎo)的損耗、色 散、偏振特性等基本概念

5、，了解典型光纖傳感器的工作原理及應(yīng)用 重點(diǎn)：平面波導(dǎo)和圓波導(dǎo)的邊界條件、傳輸條件及場分布；單模、多模光纖中光的傳播特 性及技術(shù)指標(biāo)；光耦合理論及應(yīng)用5、各向異性介質(zhì)中的光波（晶體光學(xué)理論基礎(chǔ)） 內(nèi)容：晶體的各向異性及介電張量，單色平面波在各向異性晶體中的傳播、晶體光學(xué)性質(zhì) 的幾何表示、光波在各向異性晶體表面上的反射和折射；晶體的人為雙折射效應(yīng)（電光、 磁光和聲光效應(yīng)）及應(yīng)用要求：了解光波在各向異性介質(zhì)中的傳播特性； 理解在各向異性介質(zhì)中的電位移矢量與電 場強(qiáng)度的關(guān)系； 會用麥克斯韋方程組分析單色平面波在各向異性晶體中的傳播特性； 理解 折射率橢球的物理意義，并掌握惠更斯作圖法。掌握晶體的電光、

6、磁光和聲光效應(yīng)的原理 及應(yīng)用，了解這些效應(yīng)在光通信領(lǐng)域的應(yīng)用狀況及發(fā)展趨勢 重點(diǎn)：介電張量、折射率橢球；惠更斯原理；人為雙折射效應(yīng)6、光波疊加與相干性 內(nèi)容：干涉理論基礎(chǔ)、部分相干理論基礎(chǔ)、范西泰特 -策尼克定理、傅立葉變換光譜儀與 干涉成像光譜儀原理要求：掌握單色平面波的疊加的數(shù)學(xué)處理方法， 掌握相干條件的物理意義及干涉條紋反襯 度的定義及影響因素；理解穩(wěn)定光場的普遍干涉定律，掌握光波場的部分相干性概念，掌握光波時間相干度和空間相干度的物理意義和表達(dá)形式；理解范西泰特-策尼克定理的物理意義；掌握傅立葉變換光譜儀與干涉成像光譜儀的工作原理。 重點(diǎn)：相干條件；部分相干性的基本概念；范西泰特 -策

7、尼克定理；光譜儀基本原理。7、光波衍射與成像內(nèi)容：標(biāo)量衍射理論、衍射現(xiàn)象的傅立葉分析法、透鏡的變換特性和成像特性、相干成像 系統(tǒng)的分析和相干傳遞函數(shù)、非相干成像系統(tǒng)的分析和光學(xué)傳遞函數(shù) 要求：掌握標(biāo)量衍射理論和傅立葉分析方法的基本原理； 了解透鏡的成像特性和變換特性； 掌握光學(xué)傳遞函數(shù)和相干傳遞函數(shù)的基本概念和物理意義， 了解調(diào)制傳遞函數(shù)的應(yīng)用狀況 重點(diǎn)：會用傅立葉分析方法研究光學(xué)系統(tǒng)；透鏡的變換特性和成像特性；光學(xué)傳遞函數(shù)、 相干傳遞函數(shù)及兩者之間的關(guān)系總之，要求學(xué)生既要掌握各種電機(jī)的共性（如電勢、磁勢和電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生及算法，機(jī) 電能量轉(zhuǎn)換的條件，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分析方法等） ，高等光學(xué)是光學(xué)、光

8、學(xué)工程專業(yè)、精密儀器及機(jī)械等專業(yè)研究生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。 要求學(xué)生必須建立一個從經(jīng)典光學(xué)到現(xiàn)代光學(xué)的系統(tǒng)理論基礎(chǔ)，學(xué)會用電磁波理論的方法， 來分析和理解光波場在各種不同媒質(zhì)中的傳播特性，具備后續(xù)的相關(guān)課程，如激光物理學(xué)， 非線性光學(xué)、傅立葉光學(xué)、全息光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、統(tǒng)計光學(xué)、晶體光學(xué)等，學(xué)習(xí)所需要的理 論基礎(chǔ)。三、現(xiàn)代光電子學(xué)的考試大綱（一）考試說明1. 考試性質(zhì)該入學(xué)考試是為北京航空航天大學(xué)光學(xué)工程一級學(xué)科招收博士研究生而設(shè)置的。2、考試對象參加 2015 年全國博士研究生入學(xué)考試的考生。3. 評價目標(biāo) 本課程考試的目的是考察學(xué)生對現(xiàn)代光電子學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法的掌握 程度和利

9、用其解決光學(xué)領(lǐng)域相關(guān)問題的能力。（二）復(fù)習(xí)內(nèi)容及基本要求1 激光束傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)內(nèi)容：高斯光束的波動方程、高斯光束的基本解及模場分布、 ABCD 定律、高斯光束的傳 輸及變換等。要求：了解高斯光束的基本特征， q 參數(shù)的意義，厄米高斯光束及拉蓋爾高斯光束的物理 意義，掌握高斯光束在自由空間及光學(xué)系統(tǒng)中的傳輸及變換特性。重點(diǎn)：基模高斯光束的光場分布；模場直徑的定義；高斯光束的變換2 光學(xué)諧振腔 內(nèi)容：光學(xué)諧振腔的種類、光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定判據(jù)、頻率間隔及自由光譜范圍、光學(xué)諧振 腔的損耗要求：了解諧振腔的原理及作用、諧振腔的穩(wěn)定條件、自由光譜范圍的計算 重點(diǎn)：諧振腔的穩(wěn)定條件；諧振腔的損耗機(jī)理；自由光

10、譜范圍的意義3 光受激放大原理 內(nèi)容：光輻射的經(jīng)典理論、光輻射的半經(jīng)典理論、速率方程、光譜形狀及加寬機(jī)理、增益 及增益飽和； 要求：了解光輻射原理及原子能級結(jié)構(gòu)，掌握光輻射的經(jīng)典及半經(jīng)典理論、掌握通過速率 方程計算輻射躍遷的方法，了解光輻射的全量子理論，掌握光譜線的加寬機(jī)理及線型，掌 握增益及增益飽和的機(jī)理、增益系數(shù)的計算。重點(diǎn)：速率方程理論、光譜線型函數(shù)、增益及增益飽和的原理及意義4 激光振蕩 內(nèi)容：激光振蕩的條件、拉姆自洽場方程、激光器的功率及光譜特性。 要求：了解激光產(chǎn)生的條件、激光器的閾值，了解激光模式競爭的原因及對激光輸出的影 響，了解頻率效應(yīng)、燒孔效應(yīng)，掌握激光的輸出功率及譜線寬度

11、的計算方法 重點(diǎn)：激光閾值條件、激光最佳輸出功率、激光譜線寬度5 脈沖激射與弛豫振蕩內(nèi)容：激光的調(diào) Q 及鎖模技術(shù)、激光器的弛豫振蕩、超短光脈沖的測量要求：了解調(diào) Q 的機(jī)理、調(diào) Q 的方法，掌握調(diào) Q 激光器的功率特性及時間特性，了解鎖 模的原理及方法，掌握超短光脈沖的測量方法。重點(diǎn)：調(diào) Q 機(jī)理、調(diào) Q激光器的功率及時間特性、超短光脈沖的測量方法 6 半導(dǎo)體光源內(nèi)容：半導(dǎo)體激光器的基本原理、基本結(jié)構(gòu)及基本特性 要求：掌握半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識、半導(dǎo)體激光器的基本原理、半導(dǎo)體激光器的功率特性及光 譜特性，了解 FP激光器、 DFB 激光器、量子阱激光器的原理及特性，了解 LED 、SLD 的 原理

12、結(jié)構(gòu)及功率光譜特性。重點(diǎn)： LED光源、 SLD光源、 FP及DFB 激光器的功率及光譜特性。7 光載波調(diào)制 內(nèi)容：光調(diào)制的目的及意義、光調(diào)制的主要方法、光強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)、光相位調(diào)制技術(shù)、光 頻率調(diào)制技術(shù)、光偏振調(diào)制技術(shù)要求：掌握光強(qiáng)度調(diào)制的原理及方法， 了解直接強(qiáng)度調(diào)制的極限及啁啾現(xiàn)象、 掌握 LiNbO3 電光調(diào)制器的特點(diǎn)及應(yīng)用、了解聲光移頻技術(shù)及其應(yīng)用、了解磁光調(diào)制技術(shù)及應(yīng)用。 重點(diǎn)：直接調(diào)制技術(shù)及啁啾現(xiàn)象、 LiNbO3 電光調(diào)制器的半波電壓及帶寬 8 光信號放大內(nèi)容：半導(dǎo)體光放大器（ SOA）、拉曼光纖放大器、摻鉺光纖放大器（ EDFA）、光放大器 的增益系數(shù)及噪聲特性要求：了解每種放大器的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，掌握放大器的帶寬、增益系數(shù)及噪聲系數(shù)的定義 及計算方法，了解 EDFA 的原理結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。重點(diǎn)：帶寬、增益系數(shù)及噪聲系數(shù)的定義及計算； EDFA 的原理結(jié)構(gòu)9 光電檢測 內(nèi)容：光電探測器的機(jī)理及主要性能參數(shù)、光電探測器的噪聲理論、 PIN 探測器的原理及 性能參數(shù)、 APD 的原理及性能參數(shù) 要求：掌握光電探測器的主要參數(shù)的定義及物理意義、 熱噪聲及散粒噪聲的物理意義、 PIN 探測器的性能指標(biāo)及參數(shù)測試方法、 APD 探測器的原理及特性。 重點(diǎn)：光電探測器的噪聲理論； PIN 探測器的參數(shù)測試方法10光纖傳輸 內(nèi)容：光纖的光線理論、光纖的波動理論、