光电子技术课后答案

安毓英

光电子技术

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课后习题答案详解

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习 题1

1. 设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

S l0 Rc 第1题图

d?eπRc2πRc2Ie?， d??2 d?e?Ied??Ie2 d?l0l02. 如图所示，设小面源的面积为?As，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?Ac，到面源?As的距离为l0。若?c为辐射在被照面?Ac的入射角，试计算小面源在?Ac上产生的辐射照度。

用定义Le?Le ?As ?s l0 ?Ac ?c d?edIe和Ee?求解。 dA?Arcos?r第2题图

4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 不是热辐射。

6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长?m随温度T的升高而减小。试由普朗克热辐射公式导出

?mT?常数。

这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898?10-3m?K。 普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。

9. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。你知道这是按什么区分的吗？ 按色温区分。

习 题2

1. 何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。

对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。

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2. 何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？

是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间相干性退化等现象，统称为大气湍流效应。

5. 何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？

当光波的两个垂直分量Ex?，Ey?的光程差为半个波长（相应的相位差为?）时所需要加的电压，称为半波电压。

7. 若取vs=616m/s，n=2.35， fs=10MHz，?0=0.6328?m，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?

n?2nvs2fs2s由公式L?L0?计算，得到 ?4?04?0Lmaxnvs2fs22.35?6162?100?1012。 ???64?04?0.6328?1010. 一束线偏振光经过长L=25cm，直径D=1cm的实心玻璃，玻璃外绕N=250匝导线，通有电流I=5A。取韦尔德常数为V=0.25?10-5（?）/cm?T，试计算光的旋转角?。

由公式???L、??VH和H?11. 概括光纤弱导条件的意义。

从理论上讲，光纤的弱导特性是光纤与微波圆波导之间的重要差别之一。实际使用的光纤，特别是单模光纤，其掺杂浓度都很小，使纤芯和包层只有很小的折射率差。所以弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构，而且为制造提供了很大的方便。

15. 光波水下传输有那些特殊问题？

主要是设法克服这种后向散射的影响。措施如下：

⑴适当地选择滤光片和检偏器，以分辨无规则偏振的后向散射和有规则偏振的目标反射。

⑵尽可能的分开发射光源和接收器。

⑶采用如图2-28所示的距离选通技术。当光源发射的光脉冲朝向目标传播时，接收器

NI计算，得到??VNI。 L 3

的快门关闭，这时朝向接收器的连续后向散射光便无法进入接收器。当水下目标反射的光脉冲信号返回到接收器时，接收器的快门突然打开并记录接收到的目标信息。这样就能有效的克服水下后向散射的影响。

习 题3

1. 一纵向运用的KDP电光调制器，长为2cm，折射率n=2.5，工作频率为1000kHz。试求此时光在晶体中的渡越时间及引起的相位延迟。

渡越时间为：?d=nL/c 相位延迟因子：

act1?e?i?m?di?mt??(t)?E(t?)dt????0()e ?t??dni?m?d2. 在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个?/4波片，波片的轴向如何设臵最好？若旋转?/4波片，它所提供的直流偏臵有何变化？

其快慢轴与晶体的主轴x成45?角，从而使Ex?和Ey?两个分量之间产生?/2的固定相位差。

7. 用PbMoO4晶体做成一个声光扫描器，取n=2.48，M2=37.75?10-15s3/kg，换能器宽度H=0.5mm。声波沿光轴方向传播，声频fs=150MHz，声速vs=3.99?105cm/s，光束宽度d=0.85cm，光波长?=0.5?m。

⑴ 证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射； ⑵ 为获得100%的衍射效率，声功Ps率应为多大？ ⑶ 若布喇格带宽?f=125MHz，衍射效率降低多少？ ⑷ 求可分辨点数N。

2n?⑴ 由公式L?L0?s证明不是拉曼-纳斯衍射。 4?022?2cos2?B?H? B，⑵ Is??cos?Ps?HLIs???2M2L22M2?L?⑶ 若布喇格带宽?f=125MHz，衍射效率降低多少？??B???fs，2nvs?n7P2?2?2?Ps? 2?sf0?f????v???3cos??H??s?B??⑷ 用公式N?????(???R??)和N?????fs计算。 ???vsR 4