1、光電子復習知識點一、光輻射、發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輻射度學與光度學基本知識,掌握概念、單位、意義；并能夠根據題意求解。輻射能、輻射通量、輻射出射度、輻射強度、輻射亮度、輻射照度輻射能：(Radiantenergy)定義：輻射能簡稱輻能，描述以輻射的形式發射、傳播或接收的能量.單位:焦耳(J)輻射通量：©定義:以輻射的形式發射、傳播或接收的功率，用以描述輻能的時間特性。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：單位: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間t內的積分定義式:H=i'Edte0e輻射強度（）L定義：在給定傳輸方向上的單位立體角內光源發出的輻射通量I=姓1嚴盒（均勻輻射）定義式：單位: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、發光強度、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量的定義單位符號（單位名稱）量的名稱量的符號量的定義單位符號（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）每平方米輻強度I./=空5ednW/sr瓦（特）每球面度發光強度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系，光視效能，最大單色光視效能單K?二色光視效率函數沐最大光視效能：明視覺條件：K=683lm/wm暗視覺條件：K，=1725lm/wm 明視覺條件下V（）所對應的峰值波長為555nm，（入） 暗視覺條件下V所對應的峰值波長為507nm（入）3光輻射測量中的定律：朗伯光源的余弦定則L=農

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認識和能夠區別輻射溫度、色溫、溫度色溫與實際溫度相差最小，亮溫度次之，輻射溫度相差最大二、半導體的基本知識1. 什么是I類半導體,P型半導體和N型半導體？I類半導體一不摻雜，本征P型摻三價元素，N型摻五價元素2. 什么是光電效應？外光電效應與內光電效應的區別是什么?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，這種現象稱為光電效應，如光敏電阻內光電效應：

6、在光的照射下材料的電阻率發生改變外光電效應：在光的照射下材料中的電子逸出材料表面的現象，光電發射器件3. 什么是光電發射效應?光電發射閾值的含義是什么?它與”逸出功”有什么區別?當物質中的電子吸收足夠高的光子能量，電子將逸出物質表面成為真空中的自由電子，這種現象稱為光電發射效應或稱為外光電效應。只要光子的能量大于光電發射材料的光電發射閾值，閾值是能引起光電發射效應的臨界值，逸出功是電子逸出金屬表面時所必須4. 在光電效應里面：包括內電光與外電光效應，都存在著一個閥值Eg波長問題（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/? 氣溶膠的散射特點受天氣影響大，變化復雜 什么是大氣湍流效應？大氣湍流對光的影響。 是一種無規則的漩渦運動，流體質點運動軌跡復雜，圍繞某一平均值隨機起伏，隨機改變光的傳輸參量，使光束質量受到嚴重影響，強度閃爍，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？對于某些波長大氣幾乎不吸收，把近紅外分為8個波段，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和克爾效應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 計算KDP晶體在z方向施加電場時，其折射率橢球的變化分析 縱向電光效應的結構、相位變化特點、光的偏振特性變化特點橫向電光效應的結構、相位變化特點、光的偏振特性變化特點 半波電壓的計算和意義 當光波的兩個垂直分量E,E的光程差為半個波長（相應x'y'的相位差為n）時所需要加的電壓，稱為“半波電壓”半波電壓是表征電光晶體性能的一個重要參數，這個電壓越小越好，特別是在寬頻帶高頻率情況下，半波電壓小

9、，需要的調制功率就小。3. 光波在聲光晶體中的傳播聲波在介質中傳播的特點，聲光相互作用類型駐波，光柵，光強分布，拉曼-納斯衍射，布拉格衍射 拉曼-納斯衍射條件、特點，布拉格衍射條件、布拉格方程、布拉格角、布拉格衍射的特點 當超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射(即垂直于聲場傳播方向)聲光互作用長度L較短時，產生拉曼一納斯衍射。 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、光隔離器原理 單色平行光束在水中傳播的衰減規律:水前向散射、后向散射水下窗口：在可見光波段，藍綠光(480±30nm)的衰減最小，穿透能力最強，故常稱

10、該波段為“水下窗口”。5. 光波在光纖波導中的傳播光波在各向同性介質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)光纖波導的結構、弱導條件、分類纖芯，包層，護套。A<0.01,階躍式，漸變式數值孔徑及其意義、計算它代表光纖的集光本領。光纖的數值孔徑為NA=n(2A)i/21光束在光纖波導中的衰減及計算.(n2n2)1/2sinp二一i21mncosy人A21A2=t02光纖的色散，產生的原因光纖的色散是在光纖中傳輸的光信號，隨傳輸距離增加，由于不同成分的光傳輸時

11、延不同引起的脈沖展寬的物理效應四、光波的調制與掃描1. 光束調制原理調制的概念，載波，調制信號，按調制性質的分類將信息加載于激光的過程稱之為調制完成這一過程的裝置稱為調制器。其中激光稱為載波；起控制作用的低頻信息稱為調制信號。激光調制按其調制的性質可以分為調幅、調頻、調相及強度調制等。振幅調制、頻率調制、相位調制紅和強度調制的概念和特點振幅調制就是載波的振幅隨著調制信號的規律而變化的振蕩，簡稱調幅頻率調制和相位調制簡稱調頻和調相調頻或調相就是光載波的頻率或相位隨著調制信號的變化規律而改變的振蕩。因為這兩種調制波都表現為總相角（t）的變化，因此統稱為角度調制強度調制是光載波的強度（光強）隨調制信

12、號規律而變化的激光振蕩2. 電光調制縱向電光調制器的結構、原理、電光調制特性曲線、使調制器工作在線性區的措施：(1.附加一個V的固定偏壓2.插A/4入1/4波片)縱向電光效應0=%-九.=f-£W0/63Ez=竽"汐63V優點：結構簡單，工作穩定，無自然雙折射影響缺點：半波電壓太高電光晶體(KDP)置于兩個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，當沿晶體z軸方向加電場后，它們將旋轉45。變為感應主軸x',y'。因此，沿z軸入射的光束經起偏器變為平行于x軸的線偏振光，進入晶體后(z=0)被分解為沿x&#

13、39;和y'方向的兩個分量，兩個振幅(等于入射光振幅的1/)和相位都相等橫向電光調制器的結構、原理、優缺點橫向電光效應結構：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、晶體長度L厚度d,電場Z軸方向V=EzD優點：半波電壓低缺點：自然雙折射、外加電場產生相位差電光相位調制的結構、原理3. 聲光調制聲光調制器結構、工作原理結構：聲光介質，電-聲換能器，反射裝置，驅動電源基于拉曼-納斯衍射和布拉格衍射的聲光調制的特點4.布拉格：了解干涉調制技術(m=0,±1,±2,)2nvs拉曼-納斯5. 光束偏轉技術電光掃描原理分析、雙KDP楔形棱鏡掃描器原理及電光偏轉角的計算電光數字掃描的結構和原理6. 空間光調制器 空間光調制器的概念、類型、應用 泡克爾讀出光調制器的結構、原理 液晶空間光調制器的結構、原理五、光源1. 發光二極管（LED）,原理，特點LED本質上是一種PN結半導體器件，其發光原理為低電場下的注入式電致發光：加電場-載流子擴散-復合發光特點：輸出光功率線性范圍寬（P-I特性）性能穩定壽命長制造工藝簡單、價格低廉輸出光功率較小譜線寬度較寬調制頻率較低2. 半導體激光器（LD），主要特性P-I特性、發射波長和光譜特性（相等）、hn=Eg激光束的空間分布（輻射特性轉換效率和輸出光功率特性溫度特性噪聲特性光功率的時間特性3. 產