光电子简答题

1、1、受激辐射：处于激发态E2 上的原子，在频率为21 的外界光信号作用下，从E2 能级跃迁到E1 能级上，在跃迁过程中，原子辐射出能量为h21、与外界光信号处于同一状态的光子，这两个光子又可以去诱发其他发光粒子，产生更多状态相同的光子，这样，在一个入射光子作用下，就可以产生大量运动状态相同的光子，这一发射过程称为受激发射过程。2、自发辐射：假设某原子起初位于能级E2，因为E2E1，因此它不稳定，即使没有任何外界光信号的作用，也将在某一时刻自发地跃迁到E1上去，同时辐射出一个光子，光子能量为h21= E2- E1。这种激发态原子在没有光信号作用下自发地跃迁到低能态时所产生的光辐射，称为自发辐射。

2、3、 以一个三能级原子系统为例，说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。激光器的基本结构包括激光工作物质、泵浦源、和光学谐振腔。激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因。要产生激光，工作物质只有高能态（激发态）和低能态（基态）是不够的，还至少需要有这样一个能级，它可使得粒子在该能级上具有较长得停留时间或较小得自发辐射概率，从而实现其与低能级之间得粒子数反转分布，这样得能级称为亚稳态能级。这样，激光工作物质应至少具备三个能级。其中E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态。外界激发作用使粒子从E1能级跃迁到E3 能级。由于E3 的寿命很短（1.0E-9s 量级），因而不允许粒子停留

3、，跃迁到E3 的粒子很快通过非辐射迟豫过程跃迁到E2 能级。由于E2 能级是亚稳态，寿命较长（1.0E-3s 量级），因而允许粒子停留。于是，随着E1的粒子不断被抽运到E3，又很快转到E2，因而粒子在E2 能级上大量积聚起来，当把一半以上的粒子抽运到E2，就实现了粒子数反转分布，此时若有光子能量为hE2E1 的入射光，则将产生光的受激辐射，发射h的光，从而实现光放大。泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因。由于在一般情况下介质都处于粒子数正常分布状态，即处于非激活状态，故欲建立粒子数反转分布状态，就必须用外界能量来激励工作物质。我们把将粒子从低能态抽运到高能态的装置称为泵浦源或激励源。

4、事实上，激光器不过是一个能量转换器件，它将泵浦源输入的能量转变成激光能量。主要有以下几种泵浦方式：光激励方式气体辉光放电或高频放电方式直接电子注入方式化学反应方式。光学谐振腔为激光器提供反馈放大机构，使受激发射的强度、方向性、单色性进一步提高。不论哪种光学谐振腔，它们都有一个共同特性，那就是都是开腔，即侧面没有边界的腔，这使偏轴模不断耗散，以保证激光定向输出。谐振腔分为稳态腔（低损耗腔）和非稳定腔（高耗散腔）两大类。4、分析激光产生的条件。激光产生的两个必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数，要形成稳定的激光输出还要满足起振和稳定振荡两个充分条件。 粒子数反转分布指能级上的粒子数分布满足条件

5、N2/g2N1/g1，相应地有d ( 21) 0表示光束在粒子数反转分布状态下的工作物质中的工作物质中传播时，光能密度将不断增加。我们称这种状态的物质为激活介质。 要想得到方向性很好、单色性很好的激光，仅有激活介质时不够的，欲使光束进一步加强，就必须使光束来回往复地通过激活介质，使之不断地沿某一方向得到放大，并减少振荡模式数目。由于光束在腔内多次的来回反射，极少频率的光满足干涉相长条件，光强得到加强，频率得到筛选，特别是在谐振腔轴线方向，可以形成光强最强、模式数目最少的激光振荡，而和轴线有较大夹角的光束，则由侧面逸出激活介质，不能形成激光振荡。 光在谐振腔内传播时，由于R2c12 c13此时，

6、 上、下界面均满足全反射条件。在满足相位匹配方程：2k0n1d cos 1213=m 2(m = 0,1, 2)m 的不同取值对应于横向驻波波节数，每一个m 值对应一个稳定的横向分布，这种波导中稳定的场分布称为导波模式，简称导模。这说明：并未满足 c12 c13的所有角入射的光场均可形成导波，对于一定波长的光波，只有满足上式的 角入射的光波才可形成导波。即只有某些大于c12的m才能形成导波，且m 越大，m 越小，即小的入射角度相应的模式阶次高，z向单位长度内导模上下振荡次数多。1 c13 c12在n1、n3界面反射，n1 、n2界面投射，光线向衬底n2辐射，不再形成导波，称为衬底辐射模。2 n

7、2。外面再包以一次涂覆护套和二次涂覆护套。单独的纤芯不能作为光波导，光波导由纤芯和包层共同组成。包层对纤芯起保护作用，包括增加光纤的机械强度，避免纤芯接触到污染物，以及减少纤芯表面上由于过大的不连续性（即界面两边的折射率差别过大）而引起的散射损耗率。光波在光纤中传播有3 种模式，导模（传输模），漏模（泄漏模）和辐射模。导模是光功率限制在纤芯内传播的光波场，又称芯模。其存在条件是。在纤n2 k 0 n1k0.在芯内电磁场按振荡形式分布，为驻波场或传播场，在包层内场的分布按指数函数衰减，为衰减场，模场的能量被闭锁在纤芯内沿轴线Z 方向传播。漏模是在纤芯及距纤壁一定距离的包层中传播的光波长，又称包层

8、模。其存在条件是n2k0= 。在纤芯中的没长能量可通过一定厚度的“隧道”泄漏导包层中，形成振荡形式,但其振幅很小，传输损耗也很小。辐射模在纤芯和包层中均为传输场，其存在条件是 0.1s）、中余辉（1ms- 0.1s ）、短余辉（ 4m2）、大屏幕（1- 4m2）、中屏幕（0.2 -1m2 ）、小屏幕（ 0.2m2）显示；按颜色分为黑白、彩色显示；按显示内容分为数码、字符、轨迹、图表、图形、图像显示；按成像空家坐标分为二维平面与三维立体显示；按显示原理分为电子束显示（CRT）、真空荧光显示（VFD）、发光二极管显示（LED）、电致发光显示（ ELD）、等离子体显示（ PDP）、液晶显示（ LCD）、激光显示（ LD）、电致变色显示（ ECD）14、试说明注入电致发光和高场电致发光的