光电子技术课后答案

第二章:⒉在玻璃上涂一种透明的介质膜以消除红外线的反射。⑴求该介质膜应有的介电常量及厚度。⑵如紫外线垂直照射至涂有该介质膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？⑴正入射时，当时，膜系起到全增透作用，正入射下相应的薄膜厚度最薄为⑵正入射时，反射率为⒌一束波长为0.5的光波以角从空气入射到电极化率为的介质表面上，求⑴此光波在介质中的方向（折射角）。⑵光波在介质中的衰减系数。⑴由得⑵衰减系数⒍输出波长＝632.8的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层才能使镜面反射系数大于99.5％？设玻璃的折射率＝1.5由题意：，即即故至少涂覆7个双层。第三章:2．试简单说明以下光电子学术语的科学含义：⑴受激辐射(画出二能级图)处于激发态E2上的原子，在频率为υ21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、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。⑵谱线的多普勒加宽多普勒展宽是由于气体物质中作热运动的发光粒子所产生的辐射的多普勒频移引起的。⑶谱线的自然加宽自然加宽是由于粒子存在固有的自发跃迁，从而导致它在受激能级上寿命有限所形成的。⑷光放大光束在激活介质中传播时，设入射端面处光强为,距离x处光强为，且，则可见光强在激活介质中不断放大，为此，我们引入激活介质的增益系数式中，是传播距离时的光强的增量。这说明：介质的增益系数在数值上等于光束强度在传播单位长度的距离时，光强增加的百分数。由于，因而，所以可以表示光在激活介质当中的放大特性。⑴λ＝0.5μm时，什么温度下自发辐射率与受激辐射率相等？T=300K时，什么波长下自发辐射率相等？自发辐射率为A21，受激辐射率为W21。。由爱因斯坦关系式可知：，由普朗克公式可知：，由题意A21＝W21，故，当T=300K时，⑵He-Ne激光器的反射镜间距为0.2m，求最靠近632.8nm跃迁谱线中心的纵模阶数、纵模频率间隔。如果增益曲线宽度为Hz,则可能引起的纵模总数是多少？气体的折射率由得纵模频率间隔实际振荡纵模总数⑶红宝石激光器的工作物质有特性：、300K处，，，，n=1.78,求其在中心频率处的增益系数。4．简述题⑴简述激光的特点。激光的特点主要表现在以下四个方面：①激光具有激光极好的方向性②激光的单色性非常好③激光的相干性好④激光具有极高的亮度和单色亮度。信息光电子技术中所用的光源，着重单色性、高速脉冲性、方向性、可调谐性和高能量密度等。激光正是满足这些条件的最好的光源。⑶试推导爱因斯坦关系式。设一个原子系统有两特定能级、，（<），其简并度分别为、，若原子系统在温度T处于热平衡状态，、能级的原子数密度分别为、，则原子系统从辐射场中吸收能量后，单位时间内从跃迁到能级的原子数为式中，表示热平衡状态下光辐射场的能量密度。处于上的原子，可以通过自发辐射与受激辐射两种途径跃迁至上，单位时间内，的原子数为由于系统处于热平衡状态，则应有以下关系式成立即因而有又由于在热平衡状态下，、按照玻尔兹曼分布式中，K为玻尔兹曼常量。于是有在热平衡条件下，光辐射的能量密度又可由普朗克公式给出式中，为真空光速，于是比较上述两式，可知这即为爱因斯坦关系式。⑷为什么二能级系统不能产生激光？（画出二能级图）当外界激励能量作用于二能级体系物质时，首先建立起自发辐射，在体系中有了初始光辐射之后，一方面物质吸收光，使减少、增加；另一方面由于物质中存在辐射过程，使减小、增加，两种过程同时存在，最终达到＝状态，光吸收和受激发射相等，二能级系统不再吸收光，达到所谓的自发辐射状态，这种状态下不再继续增加；即便采用强光照射，共振吸收和受激发射以相同的概率发生，也不能实现粒子数反转。⑺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，相应地有，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，这是因为：第一：在反转分布能级间的受激发射可以沿各个方向产生，且传播一定的距离后就射出工作物质，难以形成极强的光束；第二，激发处的光可以有很多频率，对应很多模式，每一模式的光都将携带能量，难以形成单色亮度很强的激光。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<1，光在镜面上总有一部分投射损失，且镜面和激活介质总还存在着西都、散射等损失，因而只有光的增益能超过这些损失时，光波才能被放大，从而在腔内振荡起来，这就是说，记挂更年期必须满足某个条件才能“起振”，称这个条件为振荡阈值条件。往返一次光束强度变化过程为，于是如果，则光束通过激活介质振荡一次后，强度减小，从而多次振荡后光强将不断衰减，因而无法形成激光振荡；若，则随着振荡的不断进行，光强逐渐加强，形成有效的激光振荡。课件，形成激光振荡的条件为于是，激光振荡必须满足的最起码条件为由之可得增益的阈值为又于是由此还可推出激光振荡的反转粒子数阈值公式理论和时间结果表明：当入射光强度足够弱时，增益系数与光强无关，是一个常量；而当入射光强增加到一定成都时，增益系数将随光强的增大而减小，即应写为。这种随着的增大而减小的现象，称为增益饱和效应。它是激光器建立稳态振荡过程的稳定振荡条件。设想某种工作物质在泵浦作用下（无外加光场）实现了粒子数反转，即当外加光强出现时，感应了的受激发射和的受激吸收，两种过程的概率相等（）,由于，因而的粒子数大于的粒子数，其结果使新平衡下的反转粒子数，变小；由于外加光场越强，造成粒子数反转的减少就越严重，因而随着往返振荡，不断增大，使得不断减小，知道光所获得的增益恰好等于在激光腔内的损耗，就建立了稳态的振荡，形成了稳定的激光输出。⒂分别简述几种常见的激光锁模实现方法。激光器一般有多个不同的振荡模式，他们本身是不关联、非相干的，起振幅与相位彼此独立；如果能使得各个独立模式在时间上同步、振荡相位一致，则总光场是各个模式光场得相干叠加，输出为一超短脉冲，且残余相干得模越多，不均于分布越尖锐，则脉宽越窄、峰值功率越高。这种通过把激光中所有的模耦合在一起并把各个模的彼此相位关系锁定得方法称为锁模，相应得技术称为锁模技术。实现锁模的方法有很多，大致分为一下几类：⒈主动锁模是一种内调制锁模，通过在腔内插入一个电光或声光调制起实现模式锁定，要求调制频率精确地等于激光器的纵模间隔，从而使所有参与振荡的模式相位同步的锁模技术。⒉被动锁模类似染料被动开关，把很薄的可饱和吸收染料盒插入自由运转的环形腔结构激光器谐振腔环路中点，使相反方向的两个脉冲精确同步地到达吸收体，发生碰撞，产生相干叠加效应，从而获得有效锁模的碰撞锁模方式。⒊自锁模这是一种通过增益调制来实现锁模的方法。用一台锁模激光器的序列脉冲输出泵浦另一台激光器，在两个激光器光腔长度相等的情况下，激光器的增益收到调制，在最大增益时形成一个脉冲更窄的序列脉冲输出，这就是自锁模技术，或称同步锁模技术。⒃激光选模技术分哪几类？采取某些手段限制参与振荡的模式数目，有关技术称为激光选模技术，一般分为四类：一是激光谱线选择，二是激光偏振选择，第三类时压缩振荡激光束的发散角、从而改善其方向性的横模选择技术，第四类是用于限制振荡激光频数目的纵模选择技术。第四章:⒈HYPERLINK某光纤传输的波段为。若每一路电话带宽为，每套彩电节目带宽10MHz，则该光纤理论上可传送多少路电话或多少套彩电节目？光纤传输的频率,故它传输波段为，,能传播的电话数目能传播的彩电数目⒋推导三层平板波导TM模本征方程。由于，由麦克斯韦方程将场的横向分量用纵向分量表示得对于横磁波，即的波，可得由此可见，TM波只有唯一的横向磁场分量。对TM波仅需求解波动方程由于仅有分量，因而波动方程简化为：波导层衬底层覆盖层于是其满足导波条件及边界条件及处、连续的模场表达式为式中且有此式即为TM模的本征方程。⒌推导四层平板波导TE模场分布表达式及其本征方程（设厚衬底层2上生长波导层1，1上覆缓冲层3，这一结构置于空气层4中，且）。⒍光纤的基本结构是什么？单独的纤芯可否作为光波导？包层的作用是什么？光纤传输光的基本原理是什么？什么是传输模、辐射模和消逝模？光纤由传导光的纤芯（折射率）和外层的包层（折射率）两同心圆形的双层结构组成，且。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，又称包层模。其存在条件是。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。在此条件下，波导完全处于介质状态，光波在纤芯与包层的界面上因不满足全反射条件而产生折射，模场能量向包层逸出，光纤失去对光波场功率的限制作用。⒎设有一平面介质波导，各层折射率分别为=2.21,=2.1,=1,波导层厚度。若总反射相移为，则当入射光波长为时，⑴波导中能传输的模式总数是多少？⑵要想传输单漠，波导层厚度应如何设计？⑶若要传输的入射激光，重复⑴、⑵的计算。⑴归一化频率传播模数故传播模式总数为5。⑵由题意得<1得⑶归一化频率传播模数故传播模式总数为4。⑵由题意得<1得⒏波长为的光射入单模阶跃折射率光纤，其芯区与包层折射率分别为，⑴若将其至于空气（折射率为1）中，则其数值孔径、最大入射角及芯径分别为多少？⑵若将其置于水（折射率为1.33）中呢？⑴数值孔径得由于是单模传播，故⑵数值孔径得由于是单模传播，故⒐波长的光从空气中射入纤芯直径、纤芯折射率的单模阶跃折射率光纤中，求⑴若包层折射率，求其数值孔径与最大入射角。⑵包层折射率应在何范围内方能维持单模传输？⑶包层折射率为时的模式有效折射率。⑴数值孔径最大入射角由得⑵由归一化频率<2.405得出⑶由归一化传播常量和得出在弱导条件故有效折射率⒒设计一个小型光纤通信系统，用LED

光源，，，多模光纤，，材料色散，。⑴若探测器最小可探测功率，光源功率，光纤传输损耗为（用dB表示的光纤损耗），输入输出耦合损耗共5dB,试求损耗限制的最大传输距离。⑵若采用阶跃折射率光纤，试计算由于材料色散与模间色散引起得脉冲展宽。若传输脉冲速率为，求色散限制得最大传输距离。⑶若采用平方律折射率渐变光纤（），重复⑵得计算，并比较结果。⑴由题意：,又因为输入输出耦合损失为5dB，⑵由材料色散引起的脉冲展宽由模间色散引起的脉冲展宽波导色散和材料色散相比小的多，故多模波导中光脉冲的总群延差为＝38.1传输脉冲速率为，相邻脉冲之间的时间间隔＝由色散所决定的最大的传输距离⑶当采用平方率折射率渐变光纤时，由材料色散引起的脉冲展宽由模间色散引起的脉冲展宽由色散所决定的最大的传输距离若采用平方率渐变光纤，则脉冲展宽减小为阶跃光纤的，即小约两个数量级。采用渐变多模光纤对于增大光纤传输带宽具有极其重要的意义。第五章:3.什么叫双折射现象？如何确定单轴与双轴晶体的光轴？所谓双折射现象是指光在各向异性介电晶体中传播时，分为两束偏折方向不同的光，向两个方向折射。确定晶体的光轴可由波氏面确定，波氏面由两层曲面组成。两层曲面通常有四个公共点，通过原点和这些公共点连线方向传播的两个波有相同的相速度，这些方向就是光轴的方向。6.画出正单轴晶体在不同界面与光轴取向关系下双折射情况示意图。参看教材附图7.正单轴晶体的折射率、的大小关系如何？写出其折射率椭球表达式，并画出正单轴晶体波氏面截面图。正单轴晶体，其折射率椭球方程为8.简述电光衍射与声光衍射发生的物理机制。通常我们认为一个材料的介电常量与外场无关，为恒值，但理论和试验均证明，介电常量是随电场强度而变化的，只不过一般情况下外加电场较弱，我们可以作弱场近似，认为介电常量与电场强度无关；但当光介质的两端所加外加电场较强时，介质内的电子分布状态将发生变化，以致介质的极化强度以及折射率也各向异性地发生变化。此外，这种效应迟豫时间很短，仅有量级，外加电场地施加或撤销导致地折射变化或恢复瞬间即可完成。声波的应变场也能改变某些类型晶体地折射率，由于声波的周期性，会引起折射率的周期性变化，产生类似于光栅的光学结构，超声波引起晶体的应变场，使射入晶体中的光波被这种弹性波衍射。9.简述磁光偏转与天然双折射之间的区别。天然旋光效应与磁光效应的本质区别在于：光束返回通过天然旋光介质时，旋转角度与正向入射时相反，因而往返通过介质的总效果是偏转角为零；而由于磁致旋光方向与磁场方向有关，而与光的传播方向无关，因而光往返通过法拉第旋光物质时，偏转角度增加一倍。12.用镜面反射模型分析形成声光布拉格衍射的条件。参考图5-17。为简单起见，暂且不考虑这些反射镜的移动。在某一给定方向上发生衍射的必要条件是：在同一镜面上的各点对该方向衍射有贡献的反射波必须同相，以产生相长干涉。考虑图中的C和B两点，欲在角方向产生衍射，则要求光程差是光波波长的整数倍，即()显然，只有当时，同一镜面上的所有点才能同时满足这一条件，由此得即要求入射角等于衍射角。除此以外，还要求从光波穿过的任意两等价声波波阵面的反射光沿该方向同相叠加。在图中，欲使从相隔的两个声波波阵面上的反射波形成同一光波波面，其光程差必须等于光波波长的整数倍，在条件下，即有（）当一定时，若角满足1级（m=1）衍射光条件，就不可能出现其他高级衍射光。于是，在式中取m=1,便得到布拉格衍射条件式中即称为布拉格角。14.要想用KDP晶体做成z向加电场，45x’向偏振光沿y’向传播的横向电光强度调制器，推导折射率椭球表达式及输出光强表达式，画出调制器原理图，说明调制原理，并画出其调制特性曲线。外加电场平行于光轴也就是E的三个分量中只有不为零，即于是新折射率椭球为设新主轴相对旧主轴旋转了角度，则新旧坐标系之间有关系将此式代入上式并整理得要使成为新主轴，则需令交叉项为零，即，由此可得，也就是说施加z向电场时，在新主轴坐标系中，折射率椭球方程变为根据与n的关系，并考虑线性电光效应引起的折射率引起的折射率变化相对于原折射率应是一个无穷小量，可近似得：外加电场方向沿Z轴方向，晶体的主轴x,y轴也将旋转至，方向，入射光沿轴方向入射并与z轴垂直，偏振方向如图所示，沿x轴。设入射光经起偏片后强度为，于是经过长的晶体后，，z两偏振分量间有相位延迟，于是再经过波片，又引入的相位延迟于是检偏器出射光总场强为、沿垂直于x方向分量的总和出射光强于是出射光强与入射光强之比为又将此式代入上式，得：在KDP晶体横向调制器中，自然双折射的影响会导致调制光发生畸变，甚至使调制器不能正常工作。在实际应用中，主要采用一种“组合调制器”的结构予以补偿。例如：两块晶体的z轴和轴互相反相平行排列，中间放置波片。当线偏振光沿轴方向入射第一块晶体时，电矢量分解为沿z轴方向的光和沿方向的光两个分量，当它们经过第一块晶体后，两束光的相位差：经过波片后，两束光的偏振方向各旋转，经过第二块晶体后，原来的光变成了光，光变成了光，则它们经过第二块晶体后，其相位差于是，通过两块晶体之后的总相位差为：因此，若两块晶体的尺寸、性能及受外界影响完全相同，则自然的双折射影响即可得到补偿。根据上式，当时，半波电压为将此式代入上式，得：由于调制电压幅值一般远小于半波电压，即，因而上式可近似为设输入电压为正弦调制电压，即式中，为调制电压幅值，为调制频率，于是有画出与的关系曲线参看教材附图。15.某晶体在550nm时的，无外场时的主折射率为1.58，求其半波电压。17.有一声光偏转器，以重火石玻璃为声光介质，声波中心频率为，带宽是，入射光束直径是，查得声速，求偏转器的偏转时间和分辨点数N。注：此题没有用上中心频率为条件。第七章:8.液晶有何特点？它主要有哪些电光效应？主要有哪些应用？液晶是介于完全规则状态（如固态晶体）与不规则状态（如各向同性液体）之间的中间物质。总的说来可分为热致液晶和溶致液晶。热致液晶是指某些有机物加热熔解后，由于加热破坏结晶晶格而形成的液晶；而溶致液晶是指某些有机物放入一定的溶剂中时，由于溶液破坏结晶晶格而形成的液晶。热致液晶实际上是某些有机物在某一限定温度范围内的状态。在这一温度范围的低端，它呈晶状固体；而在这一温度的高端，它为清澈的液体；只有在这一限定温度范围内，它时淡黄色的混浊液体，并具有固体和流动液体的某些光学特性。液晶材料的结构的主要特点是：它们的分子都具有细长条状结构，分子取向与液晶表面状态和其他分子有关。当外界的电场、磁场和温度稍有变化，分子的排列方向也随之变化，分子的运动便会发生紊乱，从而使光学性质发生变化。液晶的电光效应分类参看教材附图7-17：液晶显示器件主要利用液晶的电光效应和热光效应。Ⅰ利用向列型液晶动态散射的显示，目前成功应用与台式电子计算机和钟表等方面。Ⅱ胆甾型液晶螺旋距变化在显示方面的应用，具体应用实例包括电子束贮存管，像投影等。Ⅲ胆甾型液晶螺旋轴旋转在液晶显示方面的应用，可用于记忆型显示。Ⅳ宾主相互作用在光阀方面的应用，把宾—主混合物放在透明的夹层式液晶盒中，就能够用电压开关来调制透过液晶的单色线偏转光。Ⅴ胆甾型液晶在电子照相技术方面的应用，应用于电子照相技术中的静电潜像可见光。Ⅵ胆甾型液晶的光学性质随温度变化这一效应已被广泛应用于无损探伤、医疗显示、红外线全息术、微波全息术以及各种显示技术。9.试说明扭曲向列型LCD的特点。向列型液晶也称丝状液晶，由长径比很大的棒状分子组成，每一分子的为止虽无规则，但从整体来看，分子轴向着同意方向。由于其各个分子容易顺着长轴方向自由移动，因而与近晶型液晶相比，向列型液晶黏度效，富于流动性但仍呈正单轴警惕的双折射性质。第八章:7.光衰减器主要分哪几类？简述各类的基本工作原理。根据不同的光信号传输方式，可将光衰减器分为单模光衰减器和多模光衰减器；根据不同的光信号接口方式，可分为尾纤式光衰减器和连接器端口式光衰减器；根据不同的衰减方式又可分为固定式光衰减器和可变光衰减器。根据光衰减器的原理，可将其分为：⑴位移型光衰减器当两段光纤进行连接时，纤芯错位、端面间隙都会引起连接器损耗。反过来，将光纤的对中精度做适当的调整，就可以控制连接时的衰减量。位移型光衰减器就是根据这个原理，有意让光纤在对接时发生一定错位，使光能量损失一些，从而达到控制衰减量的目的。⑵直接镀膜型光衰减器这是一种直接在光纤的端面或玻璃基片上镀制金属吸收膜或反射膜来衰减光能量的衰减器。⑶衰减片型光衰减器衰减片型光衰减器是一种将具有吸收特性的衰减片通过机械装置直接固定在光纤的端面上或准直光路中得到的光衰减器。光信号经过节距自聚焦透镜准直、衰减片衰减后，再被第二个自聚焦透镜聚焦耦合进光纤中。使用不同衰减量的衰减片，就可以得到相应衰减值的光衰减器。⑷液晶型光衰减器利用了分子轴扭转向列p型液晶。其原理如下：从光纤入射的光信号经自聚焦透镜后成为平行入射光，该平行光波被分束元件分为偏振面相互垂直的两束偏振光o光盒e光。当它们经过不加任何电压的液晶元件时，两束偏振光同时旋转后再被另一个与光轴成的分束元件合为一束平行光，由第二个自聚焦透镜耦合进光纤；当液晶两电极加压后，扭转向列小盒产生晶向倾斜，这使得通过液晶的部分o光盒e光偏振面旋转，旋转的那部分偏振光功率为，它们被分束元件汇合成一束平行光出射。随着外加电场的不断加强，该部分光功率也逐渐便小，即被自聚焦透镜耦合进入光纤的光信号也将越来越小，从而实现对光线好的衰减。8.光衰减器的性能指标有哪些？分别如何定义？光衰减器的性能指标主要有衰减量、插入损耗、衰减量精度和回波损耗这四项。⑴衰减量和插入损耗衰减量和插入损耗是光衰减器的重要技术指标。固定光衰减器的衰减量指标实际上就是其插入损耗指标要求，取决于金属蒸镀膜层的透过率和均匀性。由布拉格定律可知，透过率取决于吸收材料的内透过率和它的厚度因此，衰减量A可表示为式中，取决于材料的吸收本领，是波长的函数。光衰减器的插入损耗（IL）主要来源于光纤准直器的插入损耗和衰减单元的透过率精度及耦合工艺。⑵光衰减器的衰减精度光衰减器的衰减精度是光衰减器的重要指标之一。通常机械式光衰减器的衰减精度为其衰减量的倍。⑶回波损耗回波损耗RL是影响系统性能的另一重要指标。光衰减器的回波损耗是指入射到光衰减器中的光能量和衰减器中沿入射光路反射出的光能量之比，一般由各元件和空气折射率失配造成的反射引起。⑷频谱特性在一些特殊的用途中，需要衰减器在一定的带宽范围内有较高的衰减精度，其衰减谱线具有较好的平坦性。9.光耦合器主要分哪几类？简述各类的基本工作原理。从功能上看，它可分为光功率分配器以及光波长分配（合/分波）耦合器；从端口形式上划分，它包括X型（）耦合器，Y型（）耦合器、星形（，）耦合器以及树形（，）耦合器等；从工作带宽的角度划分，它分为单工作窗口的窄带耦合器、单工作窗口的宽带耦合器合双窗口的宽带耦合器；由于传导光模式的不同，它又有多模耦合器合单模耦合器之分；从结构上又可分为分立元件组合型、全光纤型、平面波导型等类。熔融拉锥型全光纤耦合器熔融拉锥法就是将两根或两根以上除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终形成双锥体形式的特殊波导结构，实现传输光功率耦合的一种方法。波导型光耦合器波导型光耦合器是指利用平面介质光波导工艺制作的一类光光耦合器件，往往是在铌酸锂（）等衬底材料上，以薄膜沉积、光刻、扩散等工艺将所需的波导结构制成芯片；芯片与单模光纤的耦合则具有端面直接耦合合通过迅衰场的表面耦合等基本方法。13光耦合器的性能指标有哪几类？分别如何定义？⑴插入损耗指以分贝表示的第个输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值（dB）⑵附加损耗所有输出端口的光功率综合相对于输入光功率以分贝表示的减小值⑶分光比指耦合器各输出口的输出功率的比值，常用相对输出总功率的百分比来表示⑷方向性方向性是光耦合器所特有的衡量器件定向传输特性的参数。以标准X形耦合器为例，方向性定义为在耦合器正常工作时输入侧非注光端的输出光功率与全部注入光功率比值的分贝数式中，为注入光功率，代表输入侧非注光端的输出光功率。⑸均匀性用来衡量均分型光耦合器“不均匀程度”的参数。定义为在器件的工作带宽范围内各输出端口光功率的最大变化量⑹偏振相关损耗衡量器件性能对传输光信号偏振态敏感程度的参数，速称偏振灵敏度。是指当传输光信号的偏振态发生变化时，器件各输出端光功率的最大变化量⑺隔离度用于反映WDM器件对不同波长信号分离能力的参数，指光纤耦合器某一光路对其他光路中光信号的隔离能力式中，是某一光路输出端测到的其他光路信号的功率值。13.光隔离器主要分哪几类？简述各类的基本工作原理。根据光隔离器的偏振特性可将偏振器分为偏振相关型和偏振无关型两种；根据隔离器的内部结构可分为块状型、光纤型、波导型等；根据其外部结构可分为尾纤型、连接器端口型和微型化型，尾纤型和连接器端口型也称在线型。14.光隔离器的性能指标有哪些？分别如何定义？⑴插入损耗插入损耗是隔离器性能的重要技术指标。主要来源与偏振起、法拉第旋转器和光纤准直器的插入损耗。偏振相关光隔离器的插入损耗表达式为Wedge型偏振无关光隔离器的插损为式中，为自聚焦透镜折射率，A为自聚焦透镜聚焦参数，h为出射o光与e光的间距。⑵反向隔离度反向隔离度是隔离器最重要的指标之一，定义为当光从隔离器输出端入射时，输入端反向出射光功率与入射光功率的比值，它表征隔离器对反向传输光的衰减能力⑶回波损耗光隔离器的回波损耗也是一个相当重要的指标，它指正向入射导隔离器中的光功率与沿输入路径返回隔离器输入端口的光功率之比⑷偏振相关损耗PDL指当输入光偏振态发生变化而其他参数不变时，器件插入损耗的最大变化量，是衡量器件插入损耗受偏振态影响程度的指标，主要产生在折射率发生突变的界面上。⑸30dB隔离度带宽指以30dB带宽表示的光隔离器能够覆盖的工作波长范围。⑹偏振模色散PMD指通过器件的信号光不同偏振态之间的相位延迟。第九章:7.说明激光热致相变RW光盘读、写、擦原理。参照教材附图。近红外波段的激光作用在介质上，能加剧介质网络中原子、分子的振动，从而加速相变的进行。因此近红外激光对介质的作用以热效应为主，其中写、读、擦激光与其相变的进行。图的上半部是用来写入、读出及擦除信息的激光脉冲，下半部表示出在这三种不同的脉冲作用下，在介质内部发生的相应相变过程。⑴信息的记录对应介质从晶态C向玻璃态G的转变。选用功率密度高、脉宽为几十至几百纳秒的激光脉冲，使光斑微区因介质温度刹那间超过熔点而进入液相，再经过液相快瘁完成到达玻璃态的相转变。⑵信息的读出用低功率密度、短脉宽的激光扫描信息道，从反射率的大小辨别写入的信息。一般介质处在玻璃态（即写入态）时反射率小，处在晶态（即擦除态）时反射率大。在读出过程中，介质的相结构保持不变。⑶信息的擦除对应介质从玻璃态G向晶态C