•第一章■ 可见光波长的范围是380-780nm，其对应的光子能量范围为1.59-3.27ev■ 真空中波长为600nm红光的能量为2.07ev其在n=3.5的GaAs半导体材料中的频率 为 5X10T4HZ■ 人眼最敏感的波长为555nm，发光强度的定义：光源在指定方向的单位立体角内发出 的光通量■ 绝对黑体就是能够将投射到物体上的辐射热全部吸收的物体■ 光视效率：定量地描述人眼对各种光波长辐射能的相对敏感度■ 照度：单位面积上接受的光通量■ 色温：以黑体作为标准光源，其他热辐射光源所发射光的颜色如果与黑体在某一温度下 的辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该热辐射光源的色温■ 流明：光通量的的单位，指光源在某一单位时间内所发出的光线总数量■ 辐射强度：辐射源在给定方向上发射的在单位立体角内的辐射通量，描述点辐射源的辐 射功率在不同方向上的分布■ 光源类型的分类并举例： 1.热辐射光源：太阳；2.气体放电光源：金属卤化物灯；3.激 光器：半导体激光器；4.发光二极管：白光led■ 辐射量与光度量的根本区别是什么：辐射量是客观物理量，但是，波长不同而量值相同 的辐射度量引起人眼的视觉是不同的。
而光度量则体现了人眼的视觉特性，即前者为客 观量，后者为主观量■ 1.白炽灯光效不高的原因是什么：白炽灯灯丝工作温度很高，大量电能被转化为热能， 而且辐射光谱仅限于透过玻璃泡的部分，可见光只占 6%-12%，因此光效低 2.其寿命 不长的原因是什么：白炽灯工作时间长了，灯丝的钨蒸发，沉积在泡壳上使灯泡发黑， 亮度降低，灯丝易烧断 3.为什么采用卤钨循环可以提高寿命：卤炽灯用更耐高温的石 英为泡壳，在泡壳内充入微量卤族元素或化合物灯点燃后，高温下卤族元素化合物放 出溴或碘蒸气，灯丝蒸发出的钨分子在温度较低的泡壳附近与溴或碘化合，形成的卤化 钨在灯泡内扩散当扩散到高温灯丝附近，又分解，使钨分子又有很高概率重新粘在灯 丝上这个卤钨循环过程使灯丝不会因蒸发而迅速变细，灯寿命较长■ 常用的气体放电光源有：汞灯、钠灯、金属卤化物灯、氙灯、氘灯■ 激光器一般由谐振腔、工作物质、泵浦源三部分组成■ 光纤激光器的三个核心部分是：布拉格光纤光栅 增益光纤 半导体泵浦激光器■ （不确定）光纤激光器谐振腔有三种构成方法： F-P 腔、环形腔、布拉格腔■ （不确定）光纤布拉格光栅：光纤布拉格光栅是在单模光纤的纤芯内通过某种方式对其 折射率产生周期性的调制而形成的一种全光纤器件。
■ 热辐射光源与气体放电光源发光机理的主要区别： 1、热辐射光源是使发光物质升温到 足够高而发光的光源，发光过程中不改变自身原子、分子的内部状态； 2、而气体放电 光源则是气体在电场作用下产生受激辐射发光，发光过程中改变了自身原子、分子的内 部状态■ 说明气体放电灯的发光机制，并解释高压汞灯与低压汞灯发光光谱的区别与原因：1、 气体在电场作用下激励出电子与离子，成为导电体离子向阴极、电子向阳极运动，从 电场中得到能量，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子或离子，也会使气体 原子受激，内层电子跃迁到高能级受激电子返回基态时，就会辐射出光子来2、低 压汞灯光谱能量主要分布在253.7nm处，即主要辐射253.7nm的紫外光，而高压汞灯 除了受激原子的辐射发光，还有电子与离子的复合发光，激发原子与正常原子的碰撞发 光，其可见区辐射明显加强，呈带状光谱，红外区出现弱的连续光谱■ 光纤激光器双包层光纤作用是什么：内包层围着纤芯，将激光限制在纤芯内传播，内包 层又是泵浦光的导管，可以承接更多的泵浦光泵浦光在内外层界面上全反射，反复穿 过纤芯不断激励工作物质由于在整个光纤长度上都在进行泵浦，泵浦效率大大提高。
■ Led、Id论述：1、pn结发光原理：对pn结正向注入电流，电子和空穴复合发光2、Id 与led核心区别，P/I各曲线有什么特点：区别在于：led没有谐振腔，它的发光源于自 发辐射，发出的是荧光，而非相干光；而 Id 的发光基于受激辐射，发出的是相干光— —激光P/I曲线特点:Id的P/I特性是：当注入电流在Ith以下时，属于自发辐射阶段， 光功率较小，当注入电流大于Ith以后，形成激光输出，光功率随注入电流增加而急剧 增；led的工作电流一般在十到数十毫安，发射功率一般是几百微瓦到毫瓦量级P/I 特性曲线线性区宽，无阈值电流在电流较大时， pn 结发热，发光效率较低，出现饱 和 现象 3、 画出 ld 在不同输入电流时的光谱示意图， 并解释原因ld 的发光光谱主要是由激光器的纵模决定当注入电流低于阈值时，激光器发出的是荧 光，光谱很宽；当电流增大到阈值以上，光谱突然变窄，强度急剧增加，是多纵模激光， 随着注入电流的增加，主模增益增加，边模增益受到抑制，使振荡模数减少；对于单纵 模激光器，由于只有一个纵模，其谱线更窄■ 多方面分析说明异质结Id的优点：1、双异质结（DH）激光器窄带隙的有源区（P-GaAs） 被夹在宽带隙的GaAs/As之间，带隙差形成的势垒把两种载流子都限制在有源区内；带 隙差形成较大（5%）的折射率差，将光场也很好地限制在有源区里，从而使阈值电流 大大下降，实现了在室温下的连续工作。
2、单异质结（SH）激光器对光波和载流子的 限制比同质结好，但Ith仍较高，故用作脉冲器件，其脉冲功率可达数十瓦■ Led实现白光的方法，用于照明led 一般采用InGaN化合物半导体，它的能带隙为2.75ev, 它发射什么光？波长多少？如何实现白光照明的？：它发射蓝光，波长460nmLed芯 片发出蓝光，蓝光激发荧光粉产生较宽谱带黄光，蓝光与黄光混合而成为白光光源热辐射光源气体放电光源激光器发光二极管‘太阳、黑体辐射器\白炽灯、卤钨灯‘汞灯钠灯＜金属卤化物灯氙灯.氘灯气体激光器固体激光器染料激光器半导体激光器•第二章■ 光调制是指用数字或模拟信号改变光波波形的幅度、频率或相位的过程一般分为内调 制和外调制两种■ 电光调制中，可以对光的光强度、相位、偏振状态进行调制■ 声光调制分为：拉曼-奈斯性、布拉格型；前者是声光晶体形成薄型光栅，产生多级衍 射输出后者是声光晶体形成厚光栅，产生0 级和1级输出■ 声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程调制信号是以电信号（调辐）形式作用于电-声换能器上而转化为以电信号形式变化的超声场当光波通过声 光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制光波。
■ 电光调制中，机械调制的优点：容易实现，能对辐射的任何光谱进行调制，能满足检测 的一般要求；缺点：有运动部分，寿命较短，体积较大，有的较重，很难得到高的调制 频率■ 磁光效应：当磁场作用于磁光晶体时，晶体产生光各向异性，左旋光与右旋光的折射率 不同，当线偏振光在晶体中传播时，其偏振方向将发生旋转■ 半波电压：两偏振光相位差与电压存在一定的比例关系，半波电压就是光程差为波长 的一半时，所需的电压■ 单轴晶体：晶体的折射率椭球只有一条主轴，沿着主轴方向的折射率为ne,垂直主轴 平面的折射率都为 n0■ 画出纵向电光强度调制的结构图，说明其调制的基本过程vy入射调制光L检器起偏器24波片电光强度调制-进入晶体后彼分解为沿起和方向的两个分；乙 其掘棉刑 相位都相同,分别为心(0) = A严 耳⑹=辰叱I产 E、E° = |£j,(0)|2 + |£,/(0)|2 =2A2•通过怏度为I的晶休之后，乓利6两个分量之间产牛了一 相位差A卩t则EaAL)-A E^L)-Ae~^*那么’通过检偏器后’两个分量在椅偏器方向的投影的恵 电场强度是(耳)厂合严-1)225Tsin2时调制 ■UJk•与之相应的输岀光强为A2cc[(£v)^(£；)J---1)2*-1)-2A- M △卩*调制器的透过率为sin2匚 illJ k■ 什么是调制器的半波电压，比较说明横向电光调制与纵向电光调制：光波在光晶体中传 播时，当光波的两个垂直分量Ex、Ey的光程差为半个波长时(对应的相位差为180 °) 所需的电压称为半波电压。
电场方向与光的传播方向平行，称为纵向电光调制，电场方 向与光的传播方向垂直，称为横向电光调制■ 分析电光调制中四分之一波片的作用：方便在晶体上加调制电压，只需加u=umsin(wt) 就可以了，可得到光强-电压变化线性较好的变化区间(u=半波电压的一半,12比11=0.5)■ 光波导M-Z调制器如何实现光的强度调制：由输入光纤送来强度为Ii的光，按1:1的比 例分成两束，通过 M-Z 干涉仪的两臂，在其中一个臂上进行相位调制，使两臂光波的 相位差为 ，进而实现光的强度调制■ 光波导调制的优点：光波导调制不仅可以满足高频调制信号的要求，而且可以把光场限 制在很小的区域里，从而大大降低所需要的调制电压和调制频率■ 磁光效应是什么，如何实现光隔离器的，画出结构图并解释令 N1 、N2 成 45°角，线圈电流产生的磁场造成的旋光角为 45 °，这样，通过磁光介质的 线偏振光矢右旋 45°，刚好通过检偏器光从左向右导通，若光从检偏器端射入，线偏振光通过介质仍然是右旋45°，使得光矢与N1方向垂直，不能通过起偏器所以从右向左是 不导通的，是光隔离的改变电流方向，便可改变磁场方向，从而改变光导通方向。
光热探测器的最大特点是：从紫外到40 um以上宽波段范围，其响应灵敏度与光波波长无关，是对光波长无选择性探 测器响应速度较慢■ 光电探测采用的物理效应应包括光电导效应、光生伏特效应、外光电效应■ 探测器噪声包括热噪声，散粒噪声、产生-复合噪声、1/f噪声、温度噪声■ 电子亲和势：电子从导带到真空能级所需的最低能量■ 光电耦合器：以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件，由发光源和受光器两部 分组成，对电信号起隔离作用，没有电信号的反馈和干扰■ 光电导前历效应和等效噪声功率：前历效应是指光敏电阻的时间特性与工作前“历史” 有关的一种现象等效噪声功率是投射到探测器响应平面上光辐射通量所产生的信号电 流丨（或电压U）等于探测器无入射的探测器本身的方根噪声电流（或电压）时的光辐 射通量■ 光电倍增管二次电子：光电倍增管是内部有电子倍增机构的真空光电管，内增益极高， 入射光照射到光电阴极上，发射出光电子，光电子加速后聚焦到倍增极上，发射出比入 射电子更多的二次电子二次电子就是从材料表面发射出的电子■ 太阳能电池开路电压：太阳能电池板空载的电压■ 什么是热释电效应，工作点怎么选取：当用斩波器调制入射光，使矩形光脉冲（周期小 于AQ的平均寿命）作用于热电晶体表面的黑吸收层上时，交变的0使得晶体表面始 终存在正比于入射光强的极化电荷，这种现象就是热释电效应。
在稍低于居里温度的 温区，自发极化矢量对温度的变化率（dPs/dT）很大如果器件工作于这个温区，则可 得到很高的响应率但这时也很容易受温度起伏的影响，器件工作不稳定所以，正常 运用时，都是使器件工作温度离居里温度稍远一点，热释电系数变化较平稳的区段■ 光电三极管的结构和作用是什么，与光电二极管进行比较？：结构：光电三极管的外 形有光窗；引出线有e、c两极和e、c、b三极的两种，后者的基极可以开路若使用 基极，光电三极管可同时加上电信号和光信号，进行双重控制，也可用来补偿温度变化， 减小暗电流；作用：光照射在集电结上，产生电子-空穴对，由于集电结反向偏置，光 生电子漂移到集电极空穴流向基区这就是光。