光電子技術(shù)答案

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1、1）光電子技術(shù)的含義及其特點(diǎn)光電子技術(shù)是研究從紅外波、可見光、紫外光、X射線至γ射線波段范圍內(nèi)的光波電子技術(shù)，是研究運(yùn)用光子和電子的特性，通過一定的媒介實(shí)現(xiàn)信息與能量轉(zhuǎn)換、傳遞、處理及應(yīng)用的科學(xué)。它是以光電子學(xué)為理論基礎(chǔ)，以光電子元器件為主體、綜合利用光學(xué)、電學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)和材料技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)具有一定功能、實(shí)用的儀器、設(shè)備系統(tǒng)。頻譜寬、信息容量大、傳輸速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)光電子技術(shù)的特點(diǎn)2）空間相干性的定義；光的相干性能好差程度分別用什么衡量？在不同空間點(diǎn)、不同時(shí)刻的光波場(chǎng)的某些特性（如光

2、波場(chǎng)的相位）之間的關(guān)系。光的相干性空間相干性在同一時(shí)刻、垂直于光傳播方向上的兩個(gè)空間點(diǎn)上的光波場(chǎng)之間的相干性；2、光源到雙縫的距離R（R越大，干涉條紋越模糊why？R大，變小，A0變小，光的空間相干性變差）相干性的條件越大，光源越小，越趨近于點(diǎn)光源，干涉效果越好1、光源的大?。ü庠闯叽绱?，干涉效應(yīng)差why？不同地方受激發(fā)原子發(fā)出的光是不相干的）3）波長(zhǎng)λ的視見函數(shù)的定義；在整個(gè)電磁波譜范圍內(nèi)，視見函數(shù)不等于0的區(qū)域？視見函數(shù)等于1的波長(zhǎng)？視見函數(shù)小于1的區(qū)域？如果已知某個(gè)波長(zhǎng)輻射的視見函數(shù)Vλ，

3、則輻射功率為dPλ所對(duì)應(yīng)的光通量dPv與Vλ、dPλ之間的關(guān)系？定義在引起相同的視覺響應(yīng)條件下，若在λ附近所需要的光譜輻射功率為dPλ，而對(duì)λ＝555nm所需要的光譜輻射功率為dP555非可見區(qū)域的視見函數(shù)等于零，波長(zhǎng)為555nm的光的視見函數(shù)為1，可見區(qū)域除555nm光外都小于1。1）用三能級(jí)模型說明如何實(shí)現(xiàn)粒子分布反轉(zhuǎn)狀態(tài)？為什么說三能級(jí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能態(tài)集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)要比四能級(jí)系統(tǒng)困難？泵浦Vp大量能帶組成的能級(jí)E3E2E1亞穩(wěn)態(tài)（壽命較長(zhǎng)）基態(tài)VG熱平衡狀態(tài)N1≥N2氙燈激勵(lì)紅寶石棒能帶E3受

4、激吸收躍遷N1減少亞穩(wěn)態(tài)E2E3壽命短S32N2＞N1泵浦集居數(shù)反轉(zhuǎn)E2上粒子到E1產(chǎn)生激光E1是基態(tài)，E2是具有較長(zhǎng)壽命的能級(jí)，稱為亞穩(wěn)態(tài)，E3是由大量能級(jí)組成的能帶。在熱平衡狀態(tài)下，處在基態(tài)E1上的集居數(shù)N1比處在亞穩(wěn)態(tài)E2上的集居數(shù)N2大得多，即N1≥N2，（實(shí)際上N2約為0）。當(dāng)氙燈激勵(lì)紅寶石棒時(shí)，大量基態(tài)離子受激吸收躍遷到達(dá)能帶E3內(nèi)，因而E1上的粒子數(shù)N1減少，但Cr3+離子在E3上的壽命很短，它們很快通過非輻射馳豫過程（用S表示）躍遷到壽命較長(zhǎng)的亞穩(wěn)態(tài)E2上，其上就積累了大量的粒子

5、，即N2不斷增多，并在此壽命時(shí)間內(nèi)暫時(shí)使N2偏離熱平衡的波耳茲曼分布，此過程稱為氙燈的抽運(yùn)（泵浦）過程。只有當(dāng)氙燈的光強(qiáng)強(qiáng)到一定程度時(shí)，有可能暫時(shí)N2＞N1，即達(dá)到集居數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣，E2上粒子躍遷回到E1時(shí)，便產(chǎn)生受激輻射，從而產(chǎn)生激光。四能級(jí)產(chǎn)生激光的能級(jí)是激發(fā)態(tài)E3和E2能級(jí)，在泵浦的作用使大量基態(tài)E1的Nd3+離子受激吸收躍遷到達(dá)能帶E4內(nèi)，但Nd3+離子在E4上壽命極短，很快通過非輻射馳豫過程（用曲線箭頭S43表示）躍遷到壽命較長(zhǎng)的亞穩(wěn)態(tài)E3上。而能級(jí)E2的壽命又很短，進(jìn)入該能態(tài)的粒

6、子又很快非輻射躍遷（又S21表示）到基態(tài)，所以N2約為0，這樣N3≥N2，在能態(tài)E3和能態(tài)E2間實(shí)現(xiàn)了集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)。三能級(jí)模型與四能級(jí)模型相比，在實(shí)現(xiàn)集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)上，要比四能級(jí)困難。2）工作物質(zhì)能實(shí)現(xiàn)能態(tài)集居數(shù)反轉(zhuǎn)分布的條條件？上述條件是必要條件還是充分條件？為什么？要求泵浦光足夠強(qiáng)（Vp＞VG）內(nèi)部條件泵浦吸收帶壽命較長(zhǎng)的亞穩(wěn)態(tài)三能級(jí)E3四能級(jí)E4產(chǎn)生激光的上能級(jí)外部條件還必須使激活介質(zhì)（實(shí)現(xiàn)能態(tài)集居數(shù)分布反轉(zhuǎn)的工作介質(zhì)）置于由兩個(gè)反射鏡（可以是平面或球面）所組成的諧振腔內(nèi)，腔鏡的作用是提

7、供反饋。3）自發(fā)輻射與受激輻射的根本差別？自發(fā)輻射躍遷與受激輻射躍遷過程是兩個(gè)不同的物理過程，它們所產(chǎn)生的輻射性質(zhì)也不同，對(duì)于自發(fā)輻射來說，它是原子在不受外界輻射場(chǎng)的影響下產(chǎn)生的，而單個(gè)原子的自發(fā)輻射的相位是隨機(jī)的，因此大量的自發(fā)輻射是不相干的。而與自發(fā)輻射不同的是，受激輻射是在外界輻射場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的，受激輻射光子與激勵(lì)光子具有相同的頻率、相位、波矢和偏振狀態(tài)，也就是說受激輻射光子與入射光子屬于同一態(tài)的光子，因此受激輻射是相干的。4）何為增益飽和效應(yīng)？當(dāng)某一頻率為的光束通過激活介質(zhì)時(shí)，光通量獲

8、得放大，即光強(qiáng)越強(qiáng)，意味著單位時(shí)間內(nèi)從亞穩(wěn)態(tài)向下躍遷的粒子數(shù)就越多，從而導(dǎo)致反轉(zhuǎn)程度減弱，從而使增益系數(shù)變小5）激光器的閾值條件？閾值泵浦功率和閾值泵浦能量振蕩器的閾值條件閾值泵浦能Eth把激光器維持在閾值條件下所需的最小泵浦功率閾值泵浦功率Pth把激光器維持在閾值條件下所需的最小泵浦能量6）三能級(jí)系統(tǒng)所需的閾值能量要比四能級(jí)系統(tǒng)所需的大得多？四能級(jí)系統(tǒng)的激光下能級(jí)在基態(tài)之上，n2=0，只須將個(gè)粒子激發(fā)到能級(jí)E3上就能使增益克服腔的損耗而產(chǎn)生激光；而在三能級(jí)系統(tǒng)中，激光的下能級(jí)是基態(tài)，因此至少須