光電子技術(shù)復(fù)習(xí)

1、1、光的基本屬性是光具有波粒二象性，光的粒子性質(zhì)的典型現(xiàn)象有光的吸收、發(fā)射以及光 電效應(yīng)等。光波動(dòng)性的典型體現(xiàn)有光的干涉、衍射、偏振。2、聲波在聲光晶體中傳播會(huì)引起晶體中的質(zhì)點(diǎn)按聲波規(guī)律在平衡位置振動(dòng)，按照聲波頻率 的高低以及聲波和光波作用的長(zhǎng)度不同。聲波相互作用可以分為拉曼-奈斯衍射和聲波拉 格衍射兩種類型。3、根據(jù)調(diào)制器與激光器的關(guān)系，光束的調(diào)制方法可以分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)整兩種。內(nèi)調(diào)整是 指將待傳信息直接加載到激光器上,以改變激光器的輸出特性來進(jìn)行調(diào)制，于是激光器 輸出的激光器輸出的激光束就包括了待傳輸?shù)男畔ⅲ瑥亩蛊渌l(fā)出的激光隨待傳信號(hào) 變化，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制。4、根據(jù)調(diào)制器與激光器的關(guān)系

2、，光束的調(diào)制方法可以分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩種。內(nèi)調(diào)整是 指加載信號(hào)時(shí)在激光振蕩過程中進(jìn)行的，以調(diào)制信號(hào)改變激光器的振蕩參數(shù)，從而改變 激光器輸出特性以實(shí)現(xiàn)調(diào)制。5、光電二極管是指以光導(dǎo)模式工作的結(jié)型光伏探測(cè)器。常見的光電二極管有Si光電二極管、 PIN光電二極管、雪崩光電二極管等。6、CCD的基本工作過程包括信號(hào)電荷的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸和檢測(cè)。7、光熱探測(cè)器由熱敏元件、熱鏈回路、大熱容量的散熱器三部分構(gòu)成，常見的光熱探測(cè)器 有熱敏電阻、熱釋電探測(cè)器等。8、光纖色散的主要危害是使脈沖信號(hào)展寬，限制了光纖的帶寬或傳輸容量：多模光纖的色 散主要有材料色散、波導(dǎo)色散、多模色散。9、激光的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下

3、四個(gè)方面：1激光具有極好的方向性：2激光的單色性非常 好；3激光的相干性好；4激光具有極高的亮度和單色亮度。信息光學(xué)電子技術(shù)中所用 的光源，著重單色性、高速脈沖性、方向性、可調(diào)諧性和高能量密度等。10、光子效應(yīng)是指單個(gè)光子的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng),其主要 特點(diǎn)有：對(duì)光波頻率表現(xiàn)出選擇性，響應(yīng)速度一般比較快。11、介質(zhì)波導(dǎo)常用的有平面（薄膜）介質(zhì)波導(dǎo)（或平面波導(dǎo)）、條形介質(zhì)波導(dǎo)（或條形 光波導(dǎo)）和圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)（或光纖）。12、依據(jù)噪聲產(chǎn)生的物理原因，光電探測(cè)器的噪聲課大致分為低頻噪聲、產(chǎn)生-復(fù)合噪 聲、熱噪聲三類。13、利用晶體的電光效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體中傳播光波的控制，改變

4、傳播光的幅度、頻率、 偏振態(tài)、傳播方向等,這種基于光電效應(yīng)的原理對(duì)光進(jìn)行的調(diào)制就稱為電光調(diào)制。包括 強(qiáng)度調(diào)制。包括強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、脈沖調(diào)制等方式。14、熱釋電型紅外探測(cè)器是由具有極化現(xiàn)象的（熱晶體）或稱“鐵電體”制作的，鐵電 體的極化強(qiáng)度（單位表面枳的束縛電荷）與溫度有關(guān)。通常其表面俘獲大氣中的浮游電 荷而保持電平衡狀態(tài)。15、根據(jù)探測(cè)方式不同可將光電探測(cè)器分為直接探測(cè)和外差探測(cè)。16、內(nèi)光電探測(cè)器可分為光電導(dǎo)探測(cè)器、光伏型探測(cè)器、光電磁探測(cè)器。17、熱電型光探測(cè)器包括熱敏電阻、熱電偶。熱釋電器件等。名詞1、聲光調(diào)制：聲波的應(yīng)變場(chǎng)也能改變某些晶體的折射率，由于聲波的周期性，會(huì)引起折射 率的

5、周期性變化，產(chǎn)生類似于光柵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，從而對(duì)入射光波產(chǎn)生調(diào)制，這種調(diào)制稱 為聲光調(diào)制。2、光電探測(cè)器的量子效應(yīng)：是指每一個(gè)入射光子所釋放的平均電子數(shù)。牛=土旦=現(xiàn)P/hv eP3、介質(zhì)光波導(dǎo)：能夠引導(dǎo)光束的傳播，使光束的能量在橫截面方向上受到限制并使損耗達(dá) 到最小。這種設(shè)備稱為介質(zhì)光波導(dǎo)。4、子午光線：入射角通過圓柱軸線，旦大于臨界角時(shí)，光將在柱面上不斷發(fā)生反射，形成 曲線折射光纖，傳導(dǎo)光纖的軌跡始終處于入射與軸線決定的平面，這樣的光纖稱為子午 光線。5、光電探測(cè)器的靈敏度S：探測(cè)器輸出信號(hào)電流Is與輸入光功率P之比。S = LP6、場(chǎng)致發(fā)光：某些物質(zhì)加電壓后會(huì)發(fā)光，人們把這種固體發(fā)光材料在電

6、場(chǎng)激發(fā)下發(fā)光的現(xiàn) 象稱為場(chǎng)致發(fā)光或電致發(fā)光。7、電光效應(yīng)：介質(zhì)在外加直流或低頻電場(chǎng)作用下，介質(zhì)內(nèi)的電子分布將發(fā)生變化，以致介 質(zhì)的極化強(qiáng)度以及折射率也各向異性地發(fā)生變化，影響到光波在介質(zhì)中的傳播特性。這 種現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)。8、光伏效應(yīng)：光伏效應(yīng)指光照事不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電 位差的現(xiàn)象。9、光電探測(cè)技術(shù)：光電探測(cè)技術(shù)就是把被調(diào)制的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并將信息提取出來的 技術(shù)。10、光電導(dǎo)效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)是光照變化引起半導(dǎo)體材料電導(dǎo)變化的現(xiàn)象。當(dāng)光照射到 半導(dǎo)體材料時(shí)，材料吸收光子的能量，使得非傳導(dǎo)態(tài)電子變?yōu)閭鲗?dǎo)態(tài)電子，引起載流子 濃度增大，從而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率增大。1

7、1、光纖：光纖是一種由高度透明石英（或其它材料）經(jīng)復(fù)雜工藝?yán)贫傻墓獠▽?dǎo)材 料，它是用于傳送光的一種圓形介質(zhì)波導(dǎo)。簡(jiǎn)述1、簡(jiǎn)述光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)1）光子效應(yīng)是指單個(gè)光子的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng)；探測(cè)器 吸收光子后，直接引起原子或分子的內(nèi)部電子狀態(tài)的改變。2）光熱效應(yīng)和光子效應(yīng)完全不同，探測(cè)元件吸收光輻射能量后，并不直接引起內(nèi)部電 子狀態(tài)的改變，而是把其轉(zhuǎn)化為晶體的熱動(dòng)能，引起探測(cè)元件溫度上升，由此引起 探測(cè)元件的電學(xué)性質(zhì)或其它物理性質(zhì)發(fā)生變化。3）光子效應(yīng)常見的有：光電發(fā)射效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、光伏效應(yīng)、光電磁效應(yīng)等。4）光熱效應(yīng)常見的有：溫差電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)等。2、簡(jiǎn)述液

8、晶顯示器的主要特點(diǎn)1）低功耗（幾微瓦“幾十微瓦/立方厘米），利用電池即可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，為節(jié)能型顯示 器。2）低電壓運(yùn)行（幾十伏），可由IC直接驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路小型、簡(jiǎn)單。3）元件為薄型（幾毫米），特別適用于便攜式裝置。4）屬于非主動(dòng)發(fā)光型顯示，即使在明亮的環(huán)境，顯示也是鮮明的。5）容易實(shí)現(xiàn)彩色顯示，因此便于顯示功能的擴(kuò)大及顯示的多樣化。6）響應(yīng)時(shí)間與環(huán)境溫度有關(guān)，低溫（-40C-30C）時(shí)工作不能充分保證。3、試說明注入電致發(fā)光和高場(chǎng)電致發(fā)光的基本原理1）注入式電致發(fā)光2）由直接裝在晶體上的電極注入電子和空穴，當(dāng)電子于空穴在晶體內(nèi)再?gòu)?fù)合時(shí)發(fā)光的 現(xiàn)象。3）高場(chǎng)電致發(fā)光4）高場(chǎng)電致發(fā)光是熒光粉中的電

9、子或由電極注入的電子再外加強(qiáng)電場(chǎng)的作用下.在晶 體內(nèi)部加速，碰撞發(fā)光中心并使其激發(fā)或離化，電子再回復(fù)基態(tài)時(shí)輻射發(fā)光。4、試說明OLED器件發(fā)光的基本原理OLED的發(fā)光機(jī)制簡(jiǎn)單地說是陰極注入的電子和陽極注入的空穴在發(fā)光層相互作用形成 受激的激子。激子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，將其能量差以光子的形式釋放出來。5、光電子器件按功能分為哪幾類？每類大致包括哪些器件？1）光電子器件按功能分為光源器件、光傳輸器件、光控制器件、光探測(cè)器件、光存儲(chǔ) 器件。2）光源器件分為相干光源和非相干光源。相干光源包括激光和非線性光學(xué)器件等。非 相干光源包括照明光源o顯示光源和信息處理用光源等o3）光傳輸器件分為光學(xué)元件（如棱鏡

10、、透鏡、分束器等）。光波導(dǎo)和光纖等。4）光探測(cè)器件分為光電導(dǎo)型探測(cè)器、光伏型探測(cè)器、熱伏型探測(cè)器、各種傳感器等。5）光存儲(chǔ)元件分為光盤（包括CD、VCD、DVD、LD等）、光驅(qū)、光盤等。6、簡(jiǎn)述光存儲(chǔ)的工作原理1）光存儲(chǔ)包括信息寫入和讀出過程。2）信息寫入就是利用激光的單色性和相干性，將要存儲(chǔ)的模擬或數(shù)字信息通過調(diào)制激 光器聚集到記錄介質(zhì)上，使介質(zhì)的光照微區(qū)發(fā)生物理、化學(xué)等變化，從而實(shí)現(xiàn)信息 的記錄效果。3）信息讀出是利用低功率密度的激光掃描信息軌道，利用光電探測(cè)器檢測(cè)信號(hào)記錄區(qū) 與未記錄區(qū)反射率的差別，通過解調(diào)取出所要的信息的過程。7、簡(jiǎn)述平面波導(dǎo)中電磁場(chǎng)分布的特點(diǎn)波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)主要集中在波

11、導(dǎo)層（或芯區(qū)），但并非封閉與芯區(qū)，在存底與覆蓋層中 也有電磁場(chǎng)存在，它緊貼著導(dǎo)波區(qū)，并沿其外法線方向指數(shù)衰減。8、什么是光纖中的導(dǎo)波模式，并簡(jiǎn)述導(dǎo)波模式的特點(diǎn)導(dǎo)波模式：由導(dǎo)波模的解確定的、能在光纖中傳播的光場(chǎng)的一個(gè)空間分布，這種空間分 布稱為導(dǎo)波模的模式，簡(jiǎn)稱模式。導(dǎo)波模特點(diǎn)：在傳播的過程中只有相位的變化，沒有形態(tài)的變化，且始終滿足邊界條件。9、聲光相互作用可以分為拉曼-奈斯衍射和布喇格衍射兩種類型。簡(jiǎn)述它們產(chǎn)生的條件和特 征。1）產(chǎn)生拉曼-奈斯衍射的條件：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

12、為相對(duì)靜止的“平面相位柵”。2）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分布的 多級(jí)衍射光，這就是拉曼-奈斯衍射的特點(diǎn)。3）產(chǎn)生布喇格衍射條件：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 一定的角度斜入射，介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。4）衍射光各高級(jí)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，這是布喇 格衍射的特點(diǎn)。10、簡(jiǎn)述光束調(diào)制的基本原理。1）以激光為載體，將信息加載到激光的過程，稱為調(diào)制或光束調(diào)制。2）光束具有振幅、頻率、相位、強(qiáng)度和偏振等參量，可以應(yīng)用某些物理的方法，使其 參量之一按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)光束的調(diào)制，所以光束的調(diào)制可以

13、分為振 幅、調(diào)相、調(diào)頻和強(qiáng)度調(diào)制等。3）實(shí)現(xiàn)激光光束調(diào)制的方法根據(jù)調(diào)制器與激光器的關(guān)系，可以分為內(nèi)調(diào)整和外調(diào)整兩種。具體的激光光束的調(diào)制方法，常見的有電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制、直接調(diào)制 等。1、波長(zhǎng)1.55pm的光從空氣中射入纖芯直徑8pm,纖芯折射率 =1.458的階躍折射率光 纖中，求若包層折射率112=1.440,求其數(shù)值孔徑與最大入射角；數(shù)值孔徑 N.Aih2 -n22=V1.4582 - 1.4402 =0.228最大入射角 由II。simp =0.228 得 餉亦=arcsin0.228=13.18 由歸一化頻率V=N.A=*0.228=3.7021.55X10-6由于V大于2

14、.405,因此，在這種情況下，它是多模傳輸。若要單模傳輸，則V=-N.A2.405在這樣情況下，它是單模傳輸還是多模傳輸？包層折射率應(yīng)在何范闈內(nèi)方能維持單 模傳輸？(2)2、波長(zhǎng)為(1)端撲.4582頂 1.4501.32M m的光射入單模階躍折射率光纖，其芯區(qū)與包層折射率分別為珥=152n2=1.42若將其至于水(折射率為1.33)中，則其數(shù)值孔徑、最大入射角及芯徑分別為多少?豹伯W 帝 NA= Jif 頊=A-523-1.427 = 0.542N.AFbsin% 得0.542 或= arcsin -=24.05由于是單模傳播，故V2.4052405 A /t-i-i2, V下次6儼3、在玻璃(5 =2.25, /Z =1)上涂一種透明的介質(zhì)膜以消除紅外線(/U0.75|J m)的反射。 rr求該介質(zhì)膜應(yīng)有的相對(duì)介電常量及厚度。(1)n=JZ=1.5正入射時(shí)，當(dāng)時(shí)，膜系起到全增透作用n=HqI1q=1.0 x 1.5=1.225,因此，該介質(zhì)膜應(yīng)有的相對(duì)介電常數(shù)位&產(chǎn)2=1 225