光電子復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

1、光電子復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)、光輻射、發(fā)光源與光傳播基本定律1. 電磁波譜與光輻射;電磁波的基本特性：1.橫波2.偏振3.E.H相位相同2輻射度學(xué)與光度學(xué)基本知識(shí)，掌握概念、單位、意義；并能夠根據(jù)題意求解。輻射能、輻射通量、輻射出射度、輻射強(qiáng)度、輻射亮度、輻射照輻射能:(Radia nt en ergy)定義：輻射能簡(jiǎn)稱輻能，描述以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的能量 單位:焦耳（J）輻射通量：也定義：以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的功率，用以描述輻能的時(shí)間特性。df（均勻輻射）單位:瓦特（W）或焦耳/秒（J/S ）1W =1J/S輻射出度：）Me （Radiant exitanee）定義:輻射體單位元表面所輻

2、射的通量（均勻輻射）定義式：?jiǎn)挝?w/m2輻射照度:紐Irradiance)定義：被輻射的單位兀表面里入射或獲得的輻 射通量的多少E嚴(yán)警_E嚴(yán)也（均勻輻射）定義式“貝一 A:單位:w/m2輻照量 H定義:照射至單位面元的輻照度在時(shí)間t內(nèi)的積分tH e = 10 Eedt定義式:輻射強(qiáng)度（）定義：在給定傳輸方向上的單位立體角內(nèi)光源發(fā)出的輻射通量。定義式：二g哲嚴(yán)血（均勻輻射）0位 （2單位:瓦/球面度（W/Sr）輻亮度：（）（Radianee）定義：面輻射源在某一給定方向上的輻射強(qiáng)度除以該面元在垂直于該方向的 平面上的正投影面積。單位:w/（m 2 Sr）L =亠=-=-* dS 山cos 0止

3、4弋0&&0余弦輻射體 余弦輻射體的亮度和輻射出射度光量、光通量、光出射度、發(fā)光強(qiáng)度、光亮度、光照度的概念、單位、a 1-1 a射度*與光度ft的定文蝠肘光度舞*的符號(hào)的定義單位符號(hào)單位名稱ft的名稱tw 符號(hào)董的定罠單垃符號(hào) （臓垃嘻稱）ft超O.J赦耳）光*Qtlfri*5flU明用（輻功華）4叭tkW瓦術(shù)光通* 光功率）g叭dfImflU 明）M,瓦（W】即平方*ktiAi?敘明）毎平方米輻強(qiáng)度I.WTsr瓦f特麗録面度發(fā)光強(qiáng)度幾2 dUcd：（坎閹拉«竟度L 人W/Gnn?） 瓦（待）毎球 面度平方狀標(biāo)度J - hcd/iT? （坎）穗拉毎 平方頫* d沖品r

4、 dA006fldJldAcuoiffFd沖2匕E =他J dAW/n?瓦（特）毎罕方米J光照度氏E妙 16 dAlx勒（克司）iHeH嚴(yán)Pe曲Jo【勲耳每平方灤H*H,二氏山 Jfl1k-3勒（克司）秒光度量和輻射度量之間的關(guān)系，光視效能，最大單色光視效能 單色光視效率函數(shù)最大光視效能:明視覺條件：Km=683 Im/w暗視覺條件:Km =1725 Im/w明視覺條件下V（ X）所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)為555nm,暗視覺條件下 V X）所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)為507nm3光輻射測(cè)量中的定律：朗伯光源的余弦定則、距Ei/E2=ri2/r22離平方反比定律4黑體輻射及黑體輻射的幾個(gè)基本定律（斯特藩 -玻耳茲

5、曼定律、維恩位移定律）斯特藩-玻耳茲曼定律Me忒必dcr = 567xl W/EK)5認(rèn)識(shí)和能夠區(qū)別輻射溫度、色溫、溫度 色溫與實(shí)際溫度相差最小，亮溫度次之，輻射溫度相差最大半導(dǎo)體的基本知識(shí)1.什么是I類半導(dǎo)體,P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體?I類半導(dǎo)體一不摻雜，本征P型摻三價(jià)元素，N型摻五價(jià)元素2. 什么是光電效應(yīng)？外光電效應(yīng)與內(nèi)光電效應(yīng)的區(qū)別是什么金屬中的自由電子在光的照射下，吸收光能而逸出金屬表面，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，如光敏電阻內(nèi)光電效應(yīng)：在光的照射下材料的電阻率發(fā)生改變外光電效應(yīng)：在光的照射下材料中的電子逸出材料表面的現(xiàn)象,光電發(fā)射器件3.什么是光電發(fā)射效應(yīng)？光電發(fā)射閾值的含義是什么？它與”

6、逸出功”有什么區(qū)別？當(dāng)物質(zhì)中的電子吸收足夠高的光子能量，電子將逸出物質(zhì)表面成為真空中的自由電子，這種現(xiàn)象稱為光電發(fā)射效應(yīng)或稱為外光電效應(yīng)。只要光子的能量大于光電發(fā)射材料的光電發(fā)射閾值，閾值是能引起光電發(fā)射效應(yīng)的臨界值，逸出功是電子逸出金屬表面時(shí)所必須4.在光電效應(yīng)里面：包括內(nèi)電光與外電光效應(yīng)，都存在著一個(gè)閥值,K 1.24耳£,124,衛(wèi)4乂£ 玉fj/ti 血 S Ptft/血化波長(zhǎng)問題（紅限）。.he 12 玖 血二h二二一(nm)、光輻射的傳播1. 光波在大氣中的傳播朗伯定律，大氣衰減的原因，瑞利散射定律，氣溶膠的散射特占八、朗伯定律大氣衰減的原因：大氣分子吸收，大氣

7、分子散射，大氣氣溶膠衰減瑞利散射定律:-J 二 0.827 川/氣溶膠的散射特點(diǎn)受天氣影響大，變化復(fù)雜什么是大氣湍流效應(yīng)？大氣湍流對(duì)光的影響。是一種無規(guī)則的漩渦運(yùn)動(dòng)，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜，圍繞某一平均值隨機(jī)起伏，隨機(jī)改變光的傳輸參量，使光束質(zhì)量受到 嚴(yán)重影響，強(qiáng)度閃爍，光束彎曲和漂移，光束彌散畸變，空間相干性退化。什么是大氣窗口?對(duì)于某些波長(zhǎng)大氣幾乎不吸收，把近紅外分為8個(gè)波段，通過率較高的波段叫大氣窗口2. 光波在電光晶體中的傳播泡克耳效應(yīng)和克爾效應(yīng)W 二 + vE + hE “ （1）折射率橢球方程，電光張量1、r +11 'y +2（丄1 "丿21 fl）占用+ 2吉張

8、量矩陣vdf.A （亠）1n也（亠）2n也（3nA （4n也（5n也（6I nXV = 1!-/67* 11丫21丫317 417 517J 617* 12 丫22 丫32 y'4 27I 527* 627* 13丫23yI 437I 537* 63ExlEyLEzJ計(jì)算KDP晶體在z方向施加電場(chǎng)時(shí)，其折射率橢球的變化分析縱向電光效應(yīng)的結(jié)構(gòu)、相位變化特點(diǎn)、光的偏振特性變化特點(diǎn)橫向電光效應(yīng)的結(jié)構(gòu)、相位變化特點(diǎn)、光的偏振特性變化特點(diǎn)半波電壓的計(jì)算和意義當(dāng)光波的兩個(gè)垂直分量& , E y'的光程差為半個(gè)波長(zhǎng)（相應(yīng)的相位差為n ）時(shí)所需要加的電壓，稱為“半波電壓”半波電壓是表征

9、電光晶體性能的一個(gè)重要參數(shù)，這個(gè)電壓越小越好，特別是在寬頻帶高頻率情況下，半波電壓小，需要的調(diào)制功率就小。3. 光波在聲光晶體中的傳播聲波在介質(zhì)中傳播的特點(diǎn)，聲光相互作用類型 駐波，光柵，光強(qiáng)分布，拉曼-納斯衍射，布拉格衍射 拉曼-納斯衍射條件、特點(diǎn)，布拉格衍射條件、布拉格方程、 布拉格角、布拉格衍射的特點(diǎn) 當(dāng)超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射（即垂直于聲場(chǎng)傳 播方向），聲光互作用長(zhǎng)度L較短時(shí)，產(chǎn)生拉曼一納斯衍射。相反情況為布拉格衍射 聲束條件：LvvLg n入2/4入04. 光波在磁光晶體中的傳播、光波在水中的傳播磁光效應(yīng)、光隔離器原理 單色平行光束在水中傳播的衰減規(guī)律：水前向散射、后向散

10、射 水下窗口 ： 在可見光波段，藍(lán)綠光（480 士 30nm）的衰減最小，穿透能力最強(qiáng)，故常稱該波段為水下窗口 ”。5. 光波在光纖波導(dǎo)中的傳播光波在各向同性介質(zhì)界面上的反射和折射的基本定律*O=門2 sin日tsin 日 j = sin 日 r, sin 日 i光纖波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)、弱導(dǎo)條件、分類 纖芯，包層，護(hù)套。 <0.01,階躍式，漸變式遲俺ni - n2ni數(shù)值孔徑及其意義、計(jì)算 它代表光纖的集光本領(lǐng)。光纖的數(shù)值孔徑為:NA = rha)"2光束在光纖波導(dǎo)中的衰減及計(jì)算z 22、1/2.茁(m)允許最大角sin W1m = (ni n2)= sin 0mn cosYn-i

11、cosY延遲M =吐也2 =5丄2c20 flog 10 P(dB/km)衰減光纖的色散，產(chǎn)生的原因不同成分的光傳輸時(shí)延不同引起的脈沖展寬的物理效應(yīng)四、光波的調(diào)制與掃描1.光束調(diào)制原理調(diào)制的概念，載波，調(diào)制信號(hào)，按調(diào)制性質(zhì)的分類將信息加載于激光的過程稱之為調(diào)制 完成這一過程的裝置稱為 調(diào)制器。其中激光稱為 載波；起控 制作用的低頻信息稱為調(diào)制信號(hào)。激光調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可以分為 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及強(qiáng)度調(diào)制等。振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制紅和強(qiáng)度調(diào)制的概念和特點(diǎn)振幅調(diào)制就是載波的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化的振 蕩，簡(jiǎn)稱調(diào)幅 頻率調(diào)制和相位調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)頻和調(diào)相調(diào)頻或調(diào)相就是光載波的頻率或相位隨著調(diào)

12、制信號(hào)的變化規(guī)律而改變的振蕩。因?yàn)檫@兩種調(diào)制波都表現(xiàn)為總相 角 的變化，因此統(tǒng)稱為角度調(diào)制 強(qiáng)度調(diào)制是光載波的強(qiáng)度（光強(qiáng)）隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律而變化的激 光振蕩2.電光調(diào)制縱向電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)、原理、電光調(diào)制特性曲線、使調(diào)制器工作在線性區(qū)的措施：（1.附加一個(gè)V X/4的固定偏壓2.插入1/4波片）縱向電光效應(yīng)A0 二 % 05 二 乎加oEz 二優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，無自然雙折射影響缺點(diǎn)：半波電壓太高電光晶體（KDP）置于兩個(gè)成正交的偏振器之間，其中起偏器P的偏振方向平行于電光晶體的x軸，檢偏器P2的偏振方向平行于y軸，當(dāng)沿晶體z軸方向加電場(chǎng)后，它們將旋轉(zhuǎn) 45°變?yōu)楦袘?yīng)主軸x

13、9; ,y '。因此，沿z軸入射的光束經(jīng)起偏器變?yōu)槠叫杏趚軸的線偏振光，進(jìn)入晶體后（z=0）被分解為沿x'和y'方向的兩個(gè)分量，兩個(gè)振幅（等于入射光振幅的1/）和相位都相等橫向電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)、原理、優(yōu)缺點(diǎn)橫向電光效應(yīng):半=典-®z =人 +-n；r63(£v人d結(jié)構(gòu)：偏振方向與Z軸成45°角，檢偏器方向與入射光偏振方向垂直、晶體長(zhǎng)度L,厚度d,電場(chǎng)Z軸方向V=EzD優(yōu)點(diǎn)：半波電壓低缺點(diǎn)：自然雙折射、外加電場(chǎng)產(chǎn)生相位差電光相位調(diào)制的結(jié)構(gòu)、原理3. 聲光調(diào)制聲光調(diào)制器結(jié)構(gòu)、工作原理結(jié)構(gòu)：聲光介質(zhì)，電-聲換能器，反射裝置，驅(qū)動(dòng)電源基于拉曼-納斯

14、衍射和布拉格衍射的聲光調(diào)制的特點(diǎn)拉曼-納斯sin日k-m=±m = ±m(m =0, ±1, ±2,)kiAs布拉格:sin0B = =f s2n 扎2 nvsM2Ps 1 s +sin24. 了解干涉調(diào)制技術(shù)5.光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)電光掃描原理分析、雙KDP楔形棱鏡掃描器原理及電光偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算電光數(shù)字掃描的結(jié)構(gòu)和原理6.空間光調(diào)制器空間光調(diào)制器的概念、類型、應(yīng)用泡克爾讀出光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)、原理液晶空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)、原理五、光源1.發(fā)光二極管（LED），原理，特點(diǎn)LED本質(zhì)上是一種PN結(jié)半導(dǎo)體器件，其發(fā)光原理為低電場(chǎng)下的注入式電致發(fā)光：加電場(chǎng)-載流子擴(kuò)散-復(fù)合發(fā)光特點(diǎn)：輸出光功率線性范圍寬（P-I特性）性能穩(wěn)定壽命長(zhǎng)制造工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉輸出光功率較小譜線寬度較寬調(diào)制頻率較低2.半導(dǎo)體激光器（LD）,主要特性P-I特性、發(fā)射波長(zhǎng)和光譜特性（相等）、h n二Eg激光束的空間分布（輻射特性轉(zhuǎn)換效率和輸出光功率特性溫度特性噪聲特性光功率的時(shí)間特性