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)一、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、輻射照度輻射能：(Radiantenergy)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：©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。札=警0=牛(均勻輻射)單位:瓦特(W)或焦耳/秒(J/S)1W=1J/S輻射出度:)【三(Radiantexitance)定義:輻射體單位元

2、表面所輻射的通量Me二塑Me=(均勻輻射)定義式：?jiǎn)挝?w/m2E輻射照度：(Irradiance)定義:被輻射的單位元表面里入射或獲得的輻射通量的多少定義式單位:w/m2輻照量H定義:照射到單位面元的輻照度在時(shí)間t內(nèi)的積分定義式:H=i'Edte0e輻射強(qiáng)度（）L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I=姓1嚴(yán)盒（均勻輻射）定義式：?jiǎn)挝?瓦/球面度（W/Sr）L輻亮度：（）（Radiance）"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/（m2Sr）A_<dSdA*cos6dA*cos0*dG余弦輻射

3、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、意義（同輻通量）«1-1輻射度與光度的定義輻射度參量光度參量的名稱量的符號(hào)量的定義單位符號(hào)（單位名稱）量的名稱量的符號(hào)量的定義單位符號(hào)（單位名稱）輻能Q.焦（耳）光量Qvlm*s流（明）秒輻通最（輻功率）。晉W瓦（特）光通量（光功率）叭流（明）1出度M”W/m2【瓦（特）毎平方米光出度Mv心lm/m2流（明）每平方米輻強(qiáng)度I./=空5ednW/sr瓦（特）每球面度發(fā)光強(qiáng)度ivr婭/=一"'vancd（坎）德拉輻亮度LeL-仁W/（sr»m2）瓦（待）每球面度平方米光

4、亮度Lvr人cd/m2（坎）德拉每平方米jdAcosGd2眼dQdAcosGf_dAcosad2vdCcLAcosO輻照度E.E=豈SdL4W/m2瓦（待）每平方米光照度EvE=哎？5cLAlx勒（克司）輻照量J/m2焦（耳）每平方米曝光量HvHv=£Evdzlxs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K?二色光視效率函數(shù)沐最大光視效能：明視覺(jué)條件：K=683lm/wm暗視覺(jué)條件：K，=1725lm/wm 明視覺(jué)條件下V（）所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)為555nm，（入） 暗視覺(jué)條件下V所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)為507nm（入）3光輻射測(cè)量中的定律：朗伯光源的余弦定則L=農(nóng)

5、、距T7-T/J2離平方反比定律匚丄'1E1/E2rl2/r2212=124黑體輻射及黑體輻射的幾個(gè)基本定律(斯特藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律)斯特藩-玻耳茲曼定律M乍=fM哄少=刃4cr=5.67x1(T*W/(m2K4)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，輻射溫度相差最大二、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)：

6、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”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Eg波長(zhǎng)問(wèn)題（紅限）。三、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，氣溶膠的散射特點(diǎn)八、朗伯定律

7、1=2"大氣衰減的原因：大氣分子吸收，大氣分子散射，大氣氣溶膠衰減瑞利散射定律：a>n二0.827-A"丄/? 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(wú)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(guò)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)n=n°+yE+hE2折射率橢球方程，電光張量xz+2、A

8、1A2Y11Y（）n2（）n2張量矩陣（）n2（1）n2（丄）n2（丄）n221Y31Y41Y51Y61Y12Y22Y32Y42Y52Y62Y13Y23Y33Y43Y53Y63ExEyEz 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,E的光程差為半個(gè)波長(zhǎng)（相應(yīng)x'y'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

9、，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：LL0n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、后向散射水下窗口：在可見(jiàn)光波段，藍(lán)綠光(480±30nm)的衰減最小，穿透能力最強(qiáng)，故常稱

10、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nin0=nsin0,nsin0=nsin01i1r1i2tO允許最大角延遲At=nL2cncosy1衰減10P=logiL10Po(dB/km)光纖波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)、弱導(dǎo)條件、分類纖芯，包層，護(hù)套。A<0.01,階躍式，漸變式數(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=n(2A)i/21光束在光纖波導(dǎo)中的衰減及計(jì)算.(n2n2)1/2sinp二一i21mncosy人A21A2=t02光纖的色散，產(chǎn)生的原因光纖的色散是在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，隨傳輸距離增加，由于不同成分的光傳輸時(shí)

11、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(guò)程稱之為調(diào)制完成這一過(guò)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)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（t）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

12、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的固定偏壓2.插A/4入1/4波片)縱向電光效應(yīng)0=%-九.=f-£W0/63Ez=竽"汐63V優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，無(wú)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1偏振方向平行于電光晶體的x軸，檢偏器P的偏振方向平行于y2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',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&#

13、39;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)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-納斯衍射和布拉格衍射的聲光調(diào)制的特點(diǎn)4.布拉格：了解干涉調(diào)制技術(shù)(m=0,±1,±2,)2nvs拉曼-納斯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）、hn=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3. 產(chǎn)