光电子学与光子学—原理与实践（英文第二版）课后习题答案.pdf
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SolutionsManual(Preliminary)Chapter11.2
11December2012
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光电子学课后习题答案
1.简答题
1.1什么是光电子学？
光电子学是研究光与电子相互作用的学科，主要研究光的产生、传输和检测，以及光和电子之间的相互转换过程。光电子学广泛应用于光通信、激光技术、太阳能电池、光电子器件等领域。
1.2光电效应的基本原理是什么？
光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子的现象。光电效应的基本原理是光子与金属中的自由电子发生相互作用，将光子的能量传递给自由电子，使其获得足够的能量逃离金属表面。
1.3光电倍增管的工作原理是什么？
光电倍增管是一种利用電子乘法过程将光信号转换为电信号的光电检测器件。它的工作原理主要分为三个步骤：
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《原理光电子学》PPT课件;课程简介：光电子学的重要性;光电子学：定义与范畴;光电子学发展简史;光与物质相互作用;电磁波理论基础回顾;量子力学基本概念;光的粒子性：光子;原子结构与能级跃迁;固体能带理论;半导体物理基础;光的产生：自发辐射与受激辐射;激光原理：基本概念;激光器的组成部分;各种激光器的类型介绍;半导体激光器：工作原理;半导体激光器：特性与应用;光放大器：基本原理;光纤放大器：掺铒光纤放大器;光的传输：光纤通信基础;光纤的类型与特性;光纤损耗与色散;光纤连接技术;光电探测器：工作原理;光电二极管;雪崩光电二极管(APD);光电倍增管(PMT);光调制：基本概念;电光调制;声光调制;
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光电子学与光子学2.2-2.3翻译
2.2平面波导中的模间色散和波导色散
A.波导色散图和群速度
一个平板波导中存在的传输模式是由波导条件确定的。从0导最大值的每一个m对应于一个不同的解和一个可能的传播常数βm。可以看到，即使是单色光波入射，每种模式都以一个不同的传播常数传播。图2.7的实验给人们留下的印象是，轴线光波的反射次数最少，因此到达端面的速度更快（更短）于高阶模式光波。高阶模式光波沿着波导方向z字形曲折传播，传播路径更长。然而，这种观点有两个严重的误解。第一，波导中最重要的是能量或者信息传播的群速度vg。第二，高阶模式渗透进入包层较多，包层折射率较低，因此光波
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2.2平面波导中的模间色散和波导色散
A.波导色散图和群速度
m对应于一个不同的解和一个可能的传播常数βm。可以看到，即使是单色光波入射，每种模式都以一个不同的传播常数传播。图2.7的实验给人们留下的印象是，轴线光波的反射次数最少，因此到达端面的速度更快（更短）于高阶模式光波。高阶模式光波沿着波导方向z字形曲折传播，传播路径更长。然而，这种观点有两个严重的误解。第一，波导中最重要的是能量或者信息传播的群速度vg。第二，高阶模式渗透进入包层较多，包层折射率较低，因此光波传播较快。
从第一章可以知道，群速度vg由dω/dβ决定，其中ω是频率，β是传播常数。对每一个模式m，模式角θ可以明显由式（2.
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物理学院2011级光学专业研究生
《光电子学与光子学原理及应用》考题
1．1.1 受抑全内反射有什么特点？ (5分)
1.2 解释下图中的现象。(5分)
1.3 本征半导体、n型半导体和p型半导体的Fermi能级以什么特点？? (5分)
1.4 下图是一个LD的输出谱，解释三个谱变化的物理含义。 (5分)
1.5 下面的雪崩光电二极管中有什么特点？吸收和倍增发生在什么区域? (5分)
2．2.1 假设一个光源辐射的频率谱有一个中心频率ν0和谱宽(ν。以波长来衡量， 这个频率谱有一个中心波长λ0和谱宽(λ。显然，λ0 = c/ν0。因为(λ λ0、(ν ν0，利用λ = c/ν，证
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光子学与光电子学 原荣 邱琪 编著 1
《光子学与光电子学》
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* 对于光纤损耗的机理尚不明确，使得当时普通石英玻璃材料的损耗高达1000dB／km，传输距离很有限。 * dB（Decibel，分贝）是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。 在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）。对于功率，dB = 10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB = 20*lg(A/B)。此处A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。 dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来 * 晶体内部原子是按一定的几何规律排列的。为了便于理解，把原子看成是一个小球，则金属晶体就
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*************************************第九章：光波导平面波导由三层平行介质构成的最简单波导结构，中间高折射率层作为波导层，上下低折射率层作为包层。平面波导可在一个方向上限制光的传播，是集成光学的基础结构。光在波导层中通过全反射机制传播，形成离散的传输模式。脊型波导在平面波导基础上增加脊结构，实现二维光限制的波导。根据脊的高度和宽度，分为浅脊波导和深脊波导。脊型波导可实现更强的光限制和更小的弯曲半径，是光子集成电路中最常用的波导结构。光子晶体波导利用周期性折射率变化结构中的光子带隙效应，实现光传播路径的精确控制。光子晶体波导可通过缺陷线实现光的高效限制和传输，