光电子技术总结

第一章

1、辐射度量定义、单位、辐射度量学的基本量？ 辐射度量学描述整个电磁波谱范围的电磁辐射，以辐射能量或辐射功率为基本量。辐射能量的单位为焦耳，辐射功率的单位为瓦特。

2、单色辐射度量定义及其与复色辐射度量的关系？

任一光谱辐射度量Xe(?)与其对应的复色辐射度量Xe之间通过积分关系连接：

?

Xe?Xe(?)d?

03、光视效能与光视效率的意义？

人眼对不同波长的单位辐射通量的响应，称为光视效能，用K(?)表示，其最大值为Km=683（流明/瓦）(lm/W)。归一化光视效能称为光视效率，记为V (?)，显然，

V (?)= K(?)/ Km

4、光度量定义、单位、光度学的基本量？

所谓光度量指描述人眼可见电磁波段范围的电磁辐射的量。光度学中的基本量选为发光光强，其单位为坎德拉，简称坎，符号为Cd。 5、光度量与辐射度量间的转换？

光度量与辐射度量之间通过光视效能联系起来。

?

6、一个发光强度单位的国际定义？

一“坎德拉”定义为：点发光源向给定方向发出 540*10Hz或555nm的电磁辐射，其辐射强度为1/683W/Sr。

第二章

1、人造光源的发光效率与理想光效？ 发光效率是对人造光源而言的，指光源所发出的光通量与输入的功率之比。理想光效则表示可见光谱范围的辐射功率转换为光通量的效率。 2、发射本领、吸收本领与基尔霍夫定律？

辐射本领：描述物体热辐射能力，物体的辐射本领用它的光谱辐射出射度表示：

d?e(?,T)

Me(?,T)? dA吸收本领：描述物体吸收辐射的能力，定义为物体吸收的在?到?+d?范围的辐射通量与入射的同一光谱范围的辐射通量之比： *?(?) ?(?,T)?e?e(?)

基尔霍夫定律：任何物体的发射本领与其吸收本领之比是一个与物体性质无关的普适函数，

12这个普适函数只依赖?和T两个变量。即：

Me(?,T)?f(?,T)?普适函数

?(?,T)

3、黑体概念、黑体辐射分布特点？

黑体指吸收本领?(?,T)恒为1的热辐射体。 黑体辐射性质：（1）单峰结构；（2）辐射能量随温度增加，存在关系Meb(T)=?T4；（3）峰值波长随温度升高蓝移，存在关系?mT=a=2898?m K。 4、热辐射体分类、色温与相关色温？

热辐射体分类：分为黑体、灰体和选择辐射体色温：如果热辐射体的光色与温度为T的黑体的光色完全一样，则称该热辐射体的色温为T； 相关色温：如果热辐射体的光色与温度为T的黑体的光色最接近，则称T为该黑体的相关色温。

7、气体放电发光的工作原理、初始电子的发射方式、弧光与辉光放电？ 气体放电指电流通过气体媒质时产生的放电现象。其原理为阴极产生初始电子，然后初始电子加速与气体分子碰撞，能量传给气体分子，使其激发、跃迁到高能级。然后受激发分子返回基态时，发射光子，即发光。

阴极发射方式主要有三种：热电子发射、正离子轰击发射和场致发射 弧光放电：热电子发射是弧光放电的主要形式之一。加热阴极以后，部分电子得到足够能量，克服金属的逸出功，逸出金属表面。

辉光放电：正离子轰击是辉光放电的主要方式，即利用高动能的正离子轰击阴极，使阴极发射电子

8、气体放电光源的优点及放电伏安特性？ 气体放电光源的优点：（1）可获得高色温，不像热辐射光源色温受灯丝熔点限制。（2）辐射光谱可选择性好，只要选择适当的发光材料即可；（3）发光效率远比热辐射的高；（4）寿命长，寿命期内光通量稳定。 气体放电伏安特性：

9、直流、低频和高频放电灯的稳流方式？

直流供电用电组稳流、低频交流供电用电感、高频交流用电容稳流

第三章

1、低气压气体放电灯的光谱特点？常见低气压灯？

低气压气体放电灯：气压在10?1~10?2乇的气体光源。其光谱特点是表现为工作原子或分子

的发射谱线，即线状光谱，带有明显的特征颜色，显色性不好。

常见低气压灯：低压汞灯、低压钠灯、氢灯、氪灯、氢弧灯、原子光谱灯等。

4、何谓锁模？锁模技术的分类？锁模的前提？锁模脉冲宽度、峰功率，脉冲重复率？ 锁模实质上就是锁各个纵模间的初始位相。使它们之间保持恒定差。 锁模技术包括主动、被动和自锁三种。主动锁模包括损耗调制和位相调制。染料锁模是被动锁模的一种。能实现自锁模的激光器是钛宝石激光器。 锁模的前提：多纵模输出 锁模脉冲宽度为???2?1?N?m??q，其中N为允许起振的纵模的个数，调制脉冲周期为T?2??m。其峰功率为未锁模时的N倍。脉冲的间隔时间为2L/C，为脉冲在谐振腔来回一次的时间，脉冲的重复率即为脉冲的间隔时间的倒数。 5、损耗调制的锁模原理？相位调制的锁模原理？ 损耗调制即在谐振腔内放置一损耗调制器，表示为T(t)?T0??Tsin(?mt??2) 未受调制的电场表示为E(t)?E0sin(?ct??c) 则经过调制后，可以表示为

e(t)?E(t)T(t)?E0[T0??Tsin(?mt??2)]sin(?ct??c)?E0T0[1?msin(?mt??2)]sin(?ct??c)?E0T0sin(?ct??c)?mE0T0mE0T0sin[(?c??m)t??c??2]?sin[(?c??m)t??c??2]22

上式表明，正弦调幅波可以用频率分别为?0，?0-?m，?0+?m的三个平面波的迭加合成。

由于这三个平面波位相相同，所以它们相干叠加可以输出一个巨脉冲。

相位调制是指激光的初始相位受到调制信号的调制而随信号变化，具体过程见下题。

第十章

1、位相调制锁模原理，锁模启动过程？ 位相调制是指激光的初始相位受到调制信号的调制而随信号变化。 设初始相位?0受到一相位增量调制： ?m(t)?m?sin?t 则相位调制信号为 e(t)?A0cos[?0t?(?0??m(t)]?A0cos[?0t?(?0?m?sin?mt)]?A0cos[?0t?m?sin?mt??0)]该式可以用贝塞尔函数展开成多级，若m?<<1，则最后可以简化为 e(t)?A0cos(?0t??0)?A0m?2cos[(?0??m)t??0)]?A0m?2cos[(?0??m)t??0)] 上式类似于调频的结果，弱调相只产生一级上下边频，强调相可产生多级高阶上下边频。

锁模启动的过程即：当强激光受到调制时，先产生上下边频的起振，然后激光继续振荡，不断激发更多的高阶边频起振，最后谐振腔内所允许的所有频率都起振，它们相干叠加，形成窄的巨脉冲输出。

用频率fi驱动放在共振腔内的那只主动调制器工作，同时让最靠近增益峰值频率vm的模开始激光振荡．受调制器的作用，这个模的电磁场通过调制器之后将形成频率分别为vm+fi和vm-fi的边带．如果驱动频率fi等于两个纵模的频率间隔（数值等于c/2l，c为光速，l为共振腔腔长），那么，vm带将通过两个边带的“搭桥”与和它相邻近的两个模发生耦合，三者建立了振荡相位关系．当频率vm±fi的边带通过调制器时，又产生频率vm±2fi的新边带，它们又把vm与和它相隔频率2fi的模耦合起来，建立激光振荡相位关系．辐射在腔内来回通过调制器传播，与vm建立振荡相位关系的模越来越多，最后使在激光增益线宽范围内全部的纵模都耦合起来．我们说，振荡模此时已被锁定，激光器进入锁模状态． 2、相位锁模调制器的调制频率为何要等于相邻纵模间的频率差？锁模器为何要放置在尽量靠近端镜，放在远离端镜的位置行否？ 锁模实质上就是锁各个纵模间的初始位相。使它们之间保持恒定差。调制频率要等于相邻纵模间的频率差是为了保证每一次加载调制信号的时候，都刚好加载在可能起振的纵模的频率上，使得最后起振的都是谐振腔所允许的频率，然后这些纵模相干叠加才能产生极大值。 锁模器要尽量靠近端镜是为了保证光束的调制频率为纵模间频率差，如果远离端镜，假设放在谐振腔中部，则相当于每次光要走到中部才能受到激励，这是受到激励的频率就不是c/2l而变成了c/l 3、染料被动锁模的原理，物理上它是属于损耗调制或是相位调制？ 染料锁模可以定性地理解为周期性损耗调制锁模，但每次损耗调制的调制度不同，所以数学处理更复杂。通常把染料锁模分成三个阶段。 （1）线性吸收阶段。此阶段主要是增益积累。 （2）非线性吸收阶段。高增益模开始振荡，受到染料的调制。 （3）非线性放大阶段。脉冲被压缩，频谱展宽，更多纵模被激发，又进一步压缩脉冲。 4、何谓自锁模？自锁模原理，如何激发纵模的？自锁模的典型激光器是什么？ 自锁模指由激光增益介质自身产生的锁模。 自锁模原理主要是由增益介质的非线性效应引起的。当强的激光通过时，就会引起增益介质的折射率变化: n(I)?n0?n2I 进而调制激光的相位 2?2?L??这种由光脉冲强度引起的自己的相位变化，称为自相位调制。 自相位调制会引起频谱展宽，展宽量为： d??2?LdI????n dt?2dt所以，自相位调制使光波的频谱展宽为一个连续带，而连续带中仅有与谐振腔允许的纵模频率相同的谱线能够维持振荡，其它谱带消失。激发起的多纵模迭加，????nL?n2I