光电子学复习

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1、相格：描述光子状态所能分辨的最小尺度。简并：多个光子处于同一量子态的现象。光子简并度：处于同一量子态的平均光子数目。热辐射：物体的温度在高于绝对零度时向外界发出辐射（电磁波），这种辐射称为热辐射。朗伯体：辐射亮度是均匀与方向无关的辐射体。视见函数：某一波长的光谱光视效能与最大光谱光视效能之比，表示人眼对不同频率光波的敏感程度。普朗克公式:自发辐射：处于高能级E2的粒子，在停留了一个很短的时间内自发地向低能级E1跃迁，同时辐射出一个能量为hv=E2-E1的光子。受激吸收：外来的入射光子，能量hv=E2-E1，使处于能级E1的粒子跃迁到高能级E2上。受激辐射：当原子受到外来光子作用时，若光

2、子能量为hv=E2-E1，则处于高能级E2上的原子在外来光子的诱导下，从高能级E2跃迁到低能级E1，同时辐射出一个与外来光子相同的光子。均匀加宽：每一个发光粒子所发的光对谱线的任一频率都有贡献。非均匀加宽：粒子所发的光只对谱线内某些确定的频率有贡献。碰撞加宽：无规则运动状态的分子由于相互之间的“碰撞”而引起的谱线的加宽。激发态能级寿命：如果受到外界的刺激，粒子将会从基态跃迁到高能级，从而处在激发态上。粒子在激发态上停留一段极短的时间后，会向低能级跃迁。粒子在激发态停留的这一段极短的时间就叫做激发态能级的寿命。亚稳态能级：能级寿命相对激发态大很多，但不是基态，是能级寿命相对较长的激发态，

3、粒子可以在能级上停留较长时间。粒子数反转：（内因）介质中必须含有亚稳态能级的合适能级结构，（外因）有激励源。负温度：当物质的能级粒子数出现反转时，已不是处于热平衡状态，一般不能用玻尔兹曼分布表示。如果在形式上使用热平衡分布公式，会得到负温度的概念。激活介质：能够产生粒子数反转的介质叫做激活介质。增益饱和：增益系数随光强增大而下降的现象称为增益饱和现象。三能级系统粒子数反转的形成过程：E0为基态能级，E1、E2为激发态能级，其中E1为亚稳态能级。当一束光照射到晶体上时，基态粒子受到激发而被抽运到高能级E2上，E2是一个寿命极短的能级粒子停留约1ns后就可以跃迁到低能级。例如以无辐射跃迁形

4、式到达E1，由于E1是一个亚稳态能级，平均寿命可达几毫秒，因此粒子从E2跃迁到E1后产生了大量的积累。与此同时，由于能级上大量粒子被抽运到E2能级而使E0上粒子数减少很多，到一定时候，就可以实现E1与E0间的粒子数的反转了。四能级系统粒子数反转的形成过程：E0为基态能级，E1、E2、E3为激发态能级。光受到激励后，基态粒子跃迁到高能级E3，粒子在E3上停留一段极短时间后，以无辐射形式跃迁到E2，E2是亚稳态能级，从而造成粒子数积累。因为E1也是激发态能级，在热平衡下粒子数很少。当E2上稍有积累，就可能在E2和E1之间实现粒子数反转。介质中的烧孔效应：由于光强增大，引起反转粒子数下降，形

5、成了以频率气体激光器中的烧孔效应:时间相干性：在空间同一点上，两个不同时刻t1和t2的光波场之间的相干性。空间相干性：同一时刻空间两个不同点上的光波场之间的相干性。相干时间：光通过相干长度所需的时间。相干长度：两个分光束能产生干涉效应的最大光程差，与单色光的线宽成反比。相干体积：空间体积Vc内各点的光波场都具有明显的相干性，即Vc为相干体积。光子简并度：处于同一光子态（或光波模式或相格）的光子数；或处于相干体积内的光子数。谐振腔：一般由两个反射镜组成，通过对入射光的频率、方向的选择，以及提供光学正反馈从而产生出具有高强度、方向性极好、单色性极好的激光束的装置。稳定腔：光线的传播在谐振腔

6、内形成闭合回路的谐振腔称为稳定谐振腔，简称稳定腔，损耗小。不稳定腔：光线在谐振腔内来回多次反射后最终跑出腔外的谐振腔称为非稳定谐振腔，简称不稳定腔，损耗大。介稳腔：性质介于稳定腔和不稳定腔之间的谐振腔称为介稳腔。模的竞争:空间烧孔:兰姆凹陷:频率牵引:高斯光束:激光器最佳透过率:平板波导:矩形波导:光纤:导模:辐射模:阶跃型光纤:渐变型光纤:子午线:子午面:斜光线:吸收损耗:散射损耗:弯曲损耗:材料色散:波导色散:模间色散:本证吸收：电子吸收光子能量后，由价带跃迁到倒带的过程。晶格振动吸收：半导体的晶格振动的能量量子即声子吸收光子的能量的过程。（半物：远红外区，光子与晶格振动的相互作用

7、引起的光吸收）。自由载流子吸收：当入射光的能量较低时，导带中的电子或价带中的空穴吸收电子后，引起载流子在能带内的跃迁的过程。激子吸收：能够产生激子（即束缚态的电子-空穴对）的光吸收称为激子吸收。杂志吸收：受到光照射后，电子由杂质能级跃迁到导带（或空穴由杂质能级跃迁到价带）的光吸收的过程。（注：此处只考虑了中性杂质吸收，没有考虑电离杂质吸收）。光电效应：受到光照后，材料的电学性质发生变化的现象。光热效应：受到光照射后，由于温度变化而造成材料性质发