光電子技術(shù)及應(yīng)用作業(yè)

1、光電子技術(shù)及應(yīng)用作業(yè)－I1光和物質(zhì)相互作用的基本形式。答：任何物質(zhì)的發(fā)光，溯其根源都是光與物質(zhì)相互作用的結(jié)果。同樣激光產(chǎn)生的物理基礎(chǔ)也是光與物質(zhì)的相互作用，即指光和構(gòu)成激光工作物質(zhì)中原子、分子或離子作用。光和物質(zhì)相互作用的基本形式為共振。由此引出了黑體輻射、自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射等。2激光器的基本結(jié)構(gòu)。答:工作物質(zhì)光學(xué)諧振腔激勵(lì)能源是一般激光器的三個(gè)基本部分。3激光器的基本工作過(guò)程。答：通過(guò)受激輻射起主要作用從而產(chǎn)生激光，必需要有

2、提供放大作用的增益介質(zhì)和造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)條件的激勵(lì)源，另外通常要有一個(gè)光學(xué)諧振腔，像電子線路種的正反饋那樣，使光在放大器中反復(fù)放大而形成振蕩?，F(xiàn)代所用的半導(dǎo)體激光器，通常采用激光二極管，它的原理與普通的二極管極為相似如都有一對(duì)PN結(jié)，當(dāng)電壓和電流加到激光二極管上時(shí)，P型半導(dǎo)體材料中的空穴和N型材料中的自由電子產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，PN結(jié)處載流子的密度增加非常大，自由電子和空穴重新復(fù)合，因而產(chǎn)生受激輻射，釋放出具有激光特性的光子，由激光器諧振腔內(nèi)的

3、反射鏡反射，透過(guò)激光孔和孔內(nèi)聚焦鏡，射出激光束。4a怎樣的半導(dǎo)體材料可以用來(lái)制作半導(dǎo)體激光器。答：半導(dǎo)體中產(chǎn)生受激輻射的條件是半導(dǎo)體中導(dǎo)帶與價(jià)帶的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)之差必須大于等于半導(dǎo)體禁帶寬度。Eg=E2E1=h?Eg:半導(dǎo)體禁帶寬度只有符合上述條件的半導(dǎo)體可以用于制作半導(dǎo)體激光器。主要有GaAlAsGaAsInGaAsPInP等。b制作探測(cè)波長(zhǎng)0.9的光電二極管，問(wèn)相應(yīng)的半導(dǎo)體禁帶寬度為多少電子伏特？m?答：。eVVCJJmsmJshEEE

4、g279.111060210.110209.210209.2109.010310626176.6191919683412??????????????????5通信用半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)范圍是多少？答：光波頻率~允許高頻調(diào)制目前商用水平：每路1.31.81.55um是3個(gè)常用的波長(zhǎng)6試證明，由于自發(fā)輻射，原子在能級(jí)的平均壽命。2E211As??證明:t時(shí)刻能級(jí)E2上有N2個(gè)原子tdt時(shí)刻能級(jí)E2上有N2dN2個(gè)原子dt時(shí)間內(nèi)，E2上原子數(shù)的

5、變化dN2=?A21N2dt，(dN2N2=N20exp(A21t)N20：t=0時(shí)E2上的原子數(shù)E2上的原子有的停留時(shí)間長(zhǎng)，有的短在E2上原子壽命范圍：0??Hz1410sGb40~10?光經(jīng)全返鏡反射重返電光晶體后，其兩個(gè)偏振分量又經(jīng)受相位延遲差，使得出射2?晶體的合成光波又呈線偏光，但與原入射線偏光相比，偏振面已旋轉(zhuǎn)90度，從而被偏振器攔截，阻止了光反饋放大；?當(dāng)閃光燈脈沖接近終了時(shí)，迅速退去電光晶體上的電壓，使光開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)光

6、的受激放大和振蕩。10簡(jiǎn)述光隔離器的作用和原理。答：磁光隔離器作用：磁光材料B1P2P?45工作原理：1.，產(chǎn)生法拉弟旋光效應(yīng)；kB2.起偏與檢偏夾角45度；3.正向光，線偏振光通過(guò)磁光介質(zhì)后（調(diào)整B或L），偏振面旋轉(zhuǎn)45度，正好通過(guò)；2P4.反向光，線偏振光通過(guò)磁光介質(zhì)后（調(diào)整B或L）偏振面同（空間）方向再轉(zhuǎn)45度，與成90度，不通過(guò)；1P2P5.光纖隔離器：先將入射光偏振分光，兩個(gè)偏振方向的光并行處理，然后合起來(lái)。11如果激光器和微

7、波激射器分別在，和輸出m??10?m??500?MHz3000??1W連續(xù)功率，問(wèn)每秒鐘從激光上能級(jí)向下能級(jí)躍遷的粒子數(shù)是多少？解：根據(jù)定義得到：（其中）….(1)???hnP21Jsh3410626176.6???又由于c???可以得到………………………..……………(2)?chnP??21根據(jù)公式（1），（2）可以計(jì)算得到，和，m??10?m??500?MHz3000??時(shí)每秒鐘從激光的上能級(jí)向下能級(jí)躍遷的粒子數(shù)分別為：WP1?時(shí)有