光電子學復習提綱

光電?學復習提綱

考試題型：

1、選擇題（10%）：考核基本概念的理解

2、問答題（30%）：考核基本概念和原理的掌握

3、計算題（50%）：考核原理和公式的應?

4、分析題（10%）：光學系統的分析

復習內容：

1、?斯光束的特性、?斯光束的聚焦與準直?法和特點

2、輻射度量和光度量的物理量的概念，理解輻射量與單?輻射量的區別，掌握

光視效能和光視效率。理解余弦輻射體（輻射亮度均勻）。

3、激光的特點

4、理解什么是相格、光?態、光波模式的概念及其意義？

1111相格?法就是在相空間中，以?定的相體積，把相空間分割成很多格?，以便計數特定宏觀態下的微觀狀態數的?法。

這些格?叫相格。相格是同?光?態的?種說法，等價于同?模式，同?簡并度。

相格的?法是?種準經典的?法。它是在經典和量?中間妥協的?法。相空間是經典的概念。量??學中，由于測不準原理，

位置和動量有?個不確定度，因此嚴格說量??學?沒有相空間的概念。但是當系統的尺度?較?時，可以?準經典的?法來

處理。這時就?相格的?法：根據量??學的啟發，2n維相空間中每?個相格的體積取h^n,即位置動量不確定度的n次?。

2222光?態

光孤???有各?的狀態,有?旋的,?旋有快有慢,有不?旋的,還有不同的?,不同的體積.光?的這些特征統稱為光?態或光?

常態.當光?參與律動---波動時它有時會保持?態?傳遞動態,有時會?態和動態?起傳遞?變成另?種態---激發態.

3333具有?定頻率、?定的偏振狀態和傳播?向的光波稱做光波的?種模式。

理解簡并與簡并度的概念，理解光?態密度/光波模式數密度下能量密度的計算。

1111原?中的電?，由其能量確定的同?能級狀態，可以有兩種不同?旋量?數的狀態，該能級狀態是兩種不同的?旋狀態

的簡并態。

222222量??學中把能級可能有的微觀狀態稱為該能級的簡并度，?符號g表?。簡并度亦被稱為退化度或統計權重

理解光?數、光?能量和功率的關系。

11光功率,是指單位時間內通過某個截?的光的能量.

即P＝E / t

??個光?的能量是E1＝h*υ,υ是光的頻率

若光?數是N,則E＝N*h*υ

那么P＝N*h*υ / t－－－這就是P與N的關系.

5、理解玻爾茲曼分布律與費?分布

111玻爾茲曼分布也叫吉布斯分布，是?種覆蓋系統各種狀態的概率分布、概率測量或者頻率分布。

當有保守外?（如重?場、電場等）作?時，?體分?的空間位置

就不再均勻分布了，不同位置處分?數密度不同。玻爾茲曼分布律是描述理想?體在受保守外?作?、或保守外?場的作?不

可忽略時，處于熱平衡態下的?體分?按能量的分布規律。

22222費??是?旋為半整數( 即?旋為/2，=h/2π，h是普朗克常量）的粒?，如輕?和重?，全同費??系統中粒?不可分

辨，費??遵從泡利不相容原理，每?量?態容納的粒?數不能超過?個。對于粒?數、體積和總能量確定的費??系統，當

溫度為T時，處在能量為的量?態上的平均粒?數為[2]

費?-狄拉克分布公式

式中，k是玻?茲曼常量，εf是化學勢。在?溫和低密度條件下，費?-狄拉克分布過渡到經典的麥克斯韋-玻?茲曼分布。

6、?發輻射、受激輻射、受激吸收的過程及特點，理解三個愛因斯坦系數的意

義及其相互關系。

111?發輻射：?能級的原??發地從?能級E2向低能級E1躍遷，同時放出能量為e=hv=E2-E1的光?。特點：各個原?所發

的光向空間各個?向傳播，是?相?光。

222受激輻射：當受到外來的能量e=hv=E2-E1的光照射時，?能級E2上的原?受到外來光的激勵作?向低能級E1躍遷，同時

發射?個與外來光?完全相同的光?。特點:1）當外來激勵光?能量為?低兩能級能量差e=hv=E2-E1時，才能發?受激輻

射。2）受激輻射的光?與外來光?的特性完全相同，即頻率、位相、偏振和傳播?向完全?樣，因此受激輻射與外來輻射是

相?的，換句話說外來輻射被“放?“了。

3333受激吸收：處于低能級E1的原?受到外來光?（能量e=hv=E2-E1）的刺激作?，完全吸收光?的能量?躍遷到?能級

E2的過程。特點：處于低能

級E1的原?受到外來光?的刺激作?，完全吸收光?的能量?躍遷到?能級E2的過程。

愛因斯坦系數的關系（A21、B21、B12）：在光和原?相互作?達到熱平衡的絕對?體空腔內的原?系統中，如果單?輻射

能量密度為Pv，則有如下關系：A21n2dt+B21Pvn2dt=B12Pvn1dt(v與數字為后綴)

7、理解什么是?然加寬、碰撞加寬、多普勒加寬、均勻加寬、?均勻加寬，以

及特點。理解洛侖茲線型函數和?斯線型函數；?體中碰撞加寬、多普勒加寬的簡化計算。

8、三能級、四能級系統的粒?躍遷過程和特點，可以畫圖?意。

9、（分別討論在均勻加寬和?均勻加寬截?中，?信號？中?頻率等的影響）。

粒?數反轉概念及其公式、?信號時的粒?數反轉、負溫度效應

10、（分別討論在均勻加寬和?均勻加寬截?中，?信號？中?頻率等的影

響）。什么是增益？表達式？增益系數和吸收系數。理解反轉粒?數與增益的關系。什么是增益飽和？

11、理解燒孔效應、蘭姆凹陷、頻率牽引、跳模的概念和產?原因

12、什么是時間相?性/空間相?性

13、光學諧振腔的分類和穩定條件，會?穩定圖求解R1、R2和L

14、激光器的損耗主要分哪兩種（?作介質內部損耗、鏡?損耗）？各由什

么原因引起？

15、理解什么是閾值？反轉粒?數閾值和增益閾值的意義？

16、什么是縱模？縱模序數？縱模間隔？會通過縱模間隔求縱模數。理解均

勻展寬情況下縱模的模式競爭過程和結果。

17、橫模（主要是基橫模的分析），橫模間隔和縱模間隔的關系，什么是簡并

模和基橫模？計算基橫模的光束半徑、曲率半徑、遠場發散?。

18、固體激光器（紅寶?激光器、YAG激光器、）、?體激光器（He-Ne激光

器、CO2激光器）、基本?作物質/發光譜線/能級結構/發光原理

19、理解半導體激光器的?作原理，同質結和異質結激光器的區別

20、什么是調Q技術？（?的和?法）什么是鎖模（光強、相鄰脈沖間隔、

脈沖寬度），常?的?法有哪些？激光的選模與穩頻?法有哪些？

21、折射率橢球和折射率?；

22、電光調制（線性）：KDP類晶體線性電光效應原理和結論；電光相位調

制和電光縱向強度調制的原理；縱向/橫向半波電壓的概念及其計算？縱向電光調制的?法及計算。

23、聲光調制：應?場作?下正交晶系（單軸晶體）和各向同性介質（?）

的變化，聲光調制的分類與調制器結構。

24、磁光調制：理解旋光原理和法拉第效應，其異同之處；理解磁光調制和