光电技术习题解

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1、教材：安毓英，刘继芳，李庆辉编著《光电子技术》，北京：电子工业出版社，2002《光电子技术》习题解答习题11.1设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。l0SRc第1题图解答：根据辐射功率的定义及立体角的计算公式：，1.2如图所示，设小面源的面积为DAs，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为qs；被照面的面积为DAc，到面源DAs的距离为l0。若qc为辐射在被照面DAc的入射角，试计算小面源在DAc上产生的辐射照度。LeDAsDAcl0qsqc第2题图25解答：用定义和求解。1.4霓

2、虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。是电致发光。1.6从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长lm随温度T的升高而减小。试由普朗克热辐射公式导出。这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898´10-3m·K。解答：普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。教材P81.7黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M。试有普朗克的辐射公式导出M与温度T的四次方成正比，即这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67´10-8W/m2K4解答：教材P9，并参见大学物理相关内容。1.9常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型

3、。你知道这是按什么区分的吗？25解答：按色温区分。1.10为频率在间黑体辐射能量密度，为波长在间黑体辐射能量密度。已知，试求。解答：由，通过全微分进行计算。1.11如果激光器和微波器分别在λ=10μm，λ=500nm和ν=3000MHz输出一瓦的连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别是多少？解答：，1.12设一对激光能级为E2和E1（g2=g1），相应的频率为ν（波长为λ），各能级上的粒子数为n2和n1。求（1）当ν=3000MHz，T=300K时，n2/n1=？（2）当λ=1μm，T=300K时，n2/n1=？（3）当λ=1μm，n2/n1=0.1温

4、度T=？。解答：251.13试证明，由于自发辐射，原子在E2能级的平均寿命。解答：参见教材P121.14焦距f是共焦腔光束特性的重要参数，试以f表示，，，。由于f和是一一对应的，因而也可以用作为表征共焦腔高斯光束的参数，试以表示f、，，。解答：1.15今有一球面腔，R1=1.5m，R2=-1m，L=0.8m。试证明该腔为稳定腔；并求出它的等价共焦腔的参数。解答：25稳定强条件：，求出g1和g2为腔参数。1.16某高斯光束=1.2mm，求与束腰相距0.3m，10m和1000m远处的光斑的大小及波前曲率半径R。解答：1.17有频率为、的二束光入射，试求在均匀加宽及非均匀加

5、宽两种情况下：（1）频率为ν的弱光的增益系数表达式；（2）频率为的强光增益系数表达式。（设频率为和的光在介质的平均强度为和）1.18长为1m的He-Ne激光器中，气体温度T=400K。若工作波长λ=3.39μm时的单程小信号增益30dB，试求提供此增益的反转集居数密度。25习题22.1何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。解答：对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。2.2何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？解答：是一种

6、无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。2.3对于3m晶体LiNbO3，试求外场加在x、y和z轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟。解答：25外场加在x、y方向：2.4一块45°-z切割的GaAs晶体，长度为L，电场沿z方向。证明纵向应用时的相位延迟为：证明：参见P46，及P482.5何为电

7、光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？解答：当光波的两个垂直分量Ex¢，Ey¢的光程差为半个波长（相应的相位差为p）时所需要加的电压，称为半波电压。2.7若取vs=616m/s，n=2.35，fs=10MHz，l0=0.6328mm25，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?解答：由公式计算。2.8利用应变S与声强Is的关系，证明一级衍射光强I1与入射光强I0之比为（近似取）解答：用公式作近似？？2.9考虑熔融石英中的声光布喇格衍射，若取λ0=0.6328um，n=1.46，，fs=100MHz，计算布喇格角ΘB。解答：用