绪论 光的波粒二象性课件.ppt

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1、光电子学原理与应用电科2009陈美香(PrincipleandApplicationofOptoelectronics)2021/8/17绪论《光电子学》：光子学与电子学相互结合而形成的一门新兴交叉学科。研究的内容:光频电磁场与物质的相互作用规律，是光频波段电子学的知识。《光电子学原理与应用》：讲述光的放大与振荡的基本原理(即激光的基本原理)及某些应用技术。2021/8/17例：波分复用光通信系统WavelengthDivisionMultiplexing(WDM)ErbiumDopedFiberAmplifier(EDFA)光放大器功放发射机接收机预放线

2、放复用器解复用器信号信号激光应用技术（之一）目前商用水平每路光通信光波频率~,允许高频调制路数增多，信道间隔加密，传输距离加长。发展趋势系统中用到了哪些光学元件？*通信容量大*不受电磁干扰2021/8/17例：电视系统（CATV）激光应用技术（之二）系统中用到了哪些光学元件？EDFA功放电视台演播室EDFA中继放大小区（楼）接收用户树状系统，广播式特点：光纤到小区（到路边）到户（到桌面）视频信号和数字信号共用线路（双向传输）发展趋势2021/8/17例：光纤网络光交叉互连节点(Opticalcross-connecter,OXC)光上/下话路节点(Optic

3、aladd/dropmultiplexer,OADM)OXCOADM激光应用技术（之三）在光的层面上不仅完成信号的传输，而且完成信号的路由控制；快速综合信息业务网。发展趋势2021/8/17环行器环行器光纤光栅例：光上下话路器环行器光纤光栅激光应用技术（之四）2021/8/17光源（激光器，发光管）光信号获取（传感）光信号加载（调制）光信号处理（开关、滤波、波长变换、时钟恢复、脉冲整形）光信号放大光信号接收光隔离光信息系统的组成每种功能可以用多种技术方案，如调制：电光调制，声光调制，磁光调制，半导体电吸收调制，半导体激光器内调制每种技术方案的基础分别为电光效

4、应，声光效应------激光技术2021/8/17学习目的通过本课程的学习较系统和全面的了解光电子学的基本概念、理论基础以及主要的光电子技术和光电子器件的应用。2021/8/17一　基础知识具体内容二光放大与振荡——激光器原理三光学谐振腔四典型激光器五激光器特性的控制与改善六光纤技术参考书李家泽、阎吉祥编著《光电子学基础》七光存储技术八光电子技术的其他应用2021/8/17第一章基础知识本章学习:光的波粒二象性，光波的模式、光的发射与吸收的机理和相关的概念。本章重点光的发射与吸收的机理和相关的概念。2021/8/17§光的波粒二象性1教学内容§光波的模式2§

5、原子能级与发光3§自发发射受激吸收与受激发射4§光谱线的加宽52021/8/17一.关于光的本性的两种学说第一章　基础知识1.1光的波粒二象性光的微粒说内容：光是由发光体发出的光粒子（微粒）流所组成最大的微粒在到达人眼时，引起红光的感觉，而最小的微粒到达人眼时，引起紫光的感觉。能解释：光的直射、反射、折射现象。提出假设：。牛顿2021/8/17关于光的本性的两种学说光的波动说内容：光是一种波动，是由机械振动的传播而引起的一种波动。能解释：光的反射、折射现象。提出假设：。19世纪，实验证明。惠更斯2021/8/17波动说的困难传播媒质？以太？电磁场！麦克斯韦2

6、021/8/17方程的微分形式麦克斯韦电磁场电场高斯定理电场环路定理磁场高斯定理磁场环路定理二.波动方程2021/8/17介质中的物质方程物质方程介质均匀介质非均匀介质2021/8/17赫姆霍茨方程波动方程均匀介质中的波动方程波动方程2021/8/1719世纪，由于英国物理学家托马斯·杨和法国物理学家菲涅尔等人的工作，光的波动说又得以复兴。解释了托马斯·杨两孔干涉、牛顿环、细丝衍射、圆孔衍射、圆板衍射等现象。赫兹于1886～1888年，以实验证实了电磁波的存在，光是电磁波的一种形式，证明电磁波确实同光一样，能够产生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。三、光子

7、学说电磁理论的困难不能解释黑体辐射,原子的线状光谱,光电效应.光与物质相互作用2021/8/17光子学说：爱因斯坦假定电磁场能量本身是量子化的，而且对于频率为的电磁场的能量单位是h。这种一份一份的电磁辐射能，被称作“光子”。利用光子的能量关系式，光电效应就很容易解释了。2021/8/171905年，普朗克收到了爱因斯坦的一篇论文，题目叫做《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，他在论文里提出了“光量子”对光电效应的一种新解释，普朗克看完论文之后，立即给这位素不相识的青年人写信表示祝贺，爱因斯坦的论文发表后，在物理学界再次引起很大震动。普朗克荣获1918年

8、度诺贝尔物理学奖，爱因斯坦也因此荣获1921年度诺贝