云南大学光与现代技术讲座素选要点

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1、第一章概述1.什么是光？光波的频率和波长范围是多少？可见光的波长范围是什么？光是电磁波谱中波长范围为1nm~1mm或者频率在3*1011Hz~3*1017Hz范围的电磁辐射，是能量与信息的载体。可见光是波长为380nm~780nm的电磁辐射。2.什么是光的干涉、衍射、偏振？光干涉的条件是什么？光的干涉：两束光的相遇区域形成稳定的、有强有弱的光强分布（明、暗相间的条纹分布）的现象。衍射：波在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘而进入几何阴影传播,并且产生强弱不均的光强分布的现象。偏振：光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态,相对于传播方向不具有对

2、称性。光的偏振性说明光波是横波相干条件：①振动方向相同②振动频率相同③相位相同或相位差保持恒定第二章光源与激光器1．什么是激光？其特点是什么？激光是受激辐射的光放大，是利用物质受激辐射原理和光放大过程产生出来的一种特殊光。特点:高方向性;颜色极纯-单色性强;高强度，高亮度；相干性强。2．什么是自发辐射？受激辐射？受激吸收？他们分别与何器件相对应？自发辐射：电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较低能阶。受激辐射：光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。受激吸收：处于低能级的原子（El），受到外来光子的激励下，在满足能量恰好等于低、高两能级之差（△E）时，该原子就吸

3、收这部分能量，跃迁到高能级。自发辐射——受激辐射——半导体激光器受激吸收——光电检测器3．激光器由那三个部分组成？简述其工作原理。（1）工作物质（2）泵浦源（3）谐振腔工作原理：(1)工作物质在激励能源激励下实现粒子数反转；(2)由自发辐射产生的少数沿腔轴方向传播的光子在工作物质中引起受激辐射；(3)光学谐振腔使受激辐射的光子在腔内往返振荡，不断得到放大；(4)满足阈值条件下形成激光。4.激光器如何分类的？（按工作物质）固体、气体、半导体、化学、染料等激光器。第三章光纤与光学传感技术1.光纤由那几层构成，各层的主要作用是什么？1）纤芯，光信号的传输2）包层，限制光信号溢出3）

4、一次涂敷层（预涂层），保护光纤增加韧性4）缓冲层，减少对光纤的压力5）二次涂敷层（套塑层），加强光纤的机械强度2.光纤是怎样分类的？按材料可分为：石英系光纤、多组份玻璃光纤、塑料光纤、氟化物光纤、液芯光纤、掺杂光纤，如掺铒光纤。按照光纤横截面上折射率分布特征分为：阶跃型光纤、渐变型光纤、W型光纤按光纤内的导模数分：多模光纤、单模光纤。按套塑的情况分：松套、紧套按工作波长分：短波长光纤：0.8～0.9µm；长波长光纤：1.0～1.7µm；超长波长光纤：>2µm按用途分类：通信光纤、非通信光纤3.光纤损耗产生的原因？（1）吸收损耗（2）散射损耗（3）其他损耗包括弯曲损耗、连接损耗

5、、耦合损耗。4.光缆按缆芯特征、敷设方式、缆芯芯数是怎样分类的？按缆芯特征分：层绞式，束管式，叠带式，骨架式按敷设方式分：管道式，直埋式，架空，水底光缆，局内光缆缆芯芯数：单芯，多芯：2、4、6、8、12、…5.什么是光纤传感器？它有那两种类型？有何区别？利用光导纤维的传光特性，把被测量转换为光特性(强度、相位、偏振态、频率、波长)改变的传感器。传光型：1）光纤仅作为传播光的介质，仅起传光作用。2）传感器中的光纤是不连续的传感型：1）光纤不仅起传光的作用，同时利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，使其某些光学特性发生变化。2）传感器中的光纤是连续的。6.光纤图像传感器（内

6、窥镜）由哪几部分组成？简述其工作原理。由物镜、传像束、传光束、目镜或图像显示器组成。光源发出的光通过传光束照射到待观测物体上，再由物镜对待观测物体成像，经传像束把待观测物体的各个像素传送到目镜或图像显示设备上，观察者便可对该图像进行分析处理。7.图像传感器主要功能是什么？图像传感器的功能是把光学图像转换为电信号。第四章激光在现代医学中的应用1、激光对生物体的作用有那几个方面?激光用于生物及医学上有什么优点?试举例予以说明。光热作用、光音响（压电）作用、光化学作用(1)一般情况下，激光治疗和测定对生物体的损害较少，与X射线相比，激光对生物体一般是无侵袭或低侵袭的。对生物体存在某

7、种伤害可能的叫做有侵袭。(2)利用激光在大气中直线传播的特点，可非接触地对生物体作用，也可以利用光纤导入到生物体内部进行治疗。(3)激光的高聚光性能使微观的治疗和高空间分辨力的测定成为可能。2、试简述光动力学治疗的原理。光动力学治疗的优点是什么?某些光敏感性物质具有肿瘤亲和性，容易聚留在生物体内的肿瘤处。癌症患者静脉注射了这种光敏感性物质，经一定时间后，就可显示出病变部位，再照射激光，可以有选择地破坏癌细胞，1）创伤小　避免手术造成的创伤和痛苦。2）毒性低微进入组织的光动力药物，只有达到一定浓度并受到足