光电子技术安毓英习题答案(完整版).doc

光电子技术安毓英习题答案(完整版).doc:..则在小面源在AA上辐射照度为:Ee=d^e~dAA,AAVcos0Scos^,设小面源的面积为A4、.,辐射亮度为厶,面源法线与7。的夹角为ft;被照面的面积为A/U至緬源AA的距离为人。若叹为辐射在被照面A凡的入射角,试计算小面源在上产生的辐射照度。£= 解:亮度定义:’外一强度定义:dkl可得辐射通量:列\=LcMscos^JQ在给定方向上立体角为:(如红外装置面对的天空背景),其各处的辐亮度U均相同,试计算该扩展源在面积为Ad的探测器表面上产生的辐照度。答:权寻w,且则辐照度:尽7±|黑体的辐射出射度M。试有普朗克的辐射公式导出M与温度T的四次方成正比,即M=常数xr4。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律,-BW/m2K4解答:教材P9,对公式=|,试求外场分别加在x,y和z轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟(这里只求外场加在x方向上)解:银酸锂晶体是负单轴晶体,即nx=ny-n0>nz=n6。它所属的三方晶系3m点群电光系数有四个,即丫22、丫13、丫33、丫51。电光系数矩阵为:球方程为:0000Z51-Z22"Z22Z220,,+厂15五:)又2+由此可得铌酸锂晶体在外加电场后的折射率椭+沾+ 2+(7+rW+冰,(什w)-2^以=1(1)通常情况下,铌酸锂晶体采用45°—z切割,沿x轴或y轴加压,z轴方向通光,即有Ez=Ey=O,iEx#O。晶体主轴x,y要发生旋转,上式变为:X2Z2y(2)因751£v〈〈1,且光传播方向平行于z轴,故对应项可为零。将坐标轴绕z轴旋转角度a得到新坐标轴,使椭圆方程不含交叉项,新坐标轴取为tH:cos6Z-smasinacosaz=z(3)将上式代入2式,取=消除交叉项,得新坐标轴下的椭球方程为:^22x2++722^xy2+^=i(4)可求出三个感应主轴x’、y’、z’(仍在z方向上)上的主折射率变成:(5)〜=ne可见,在X方向电场作用不,铌酸锂晶体变为双轴晶体,其折射率椭球Z轴的方向和长度基本保持不变,而X,y截面由半径为n。变为椭圆,椭圆的长短轴方向x’y’相对原来的xy轴旋转了45°,转角的大小与外加电场的大小无关,而椭圆的长度nx,nv的大小与外加电场Ex成线性关系。当光沿晶体光轴z方向传播时,经过长度为/的晶体后,由于晶体的横向电光效成(X-Z),两个正交的偏振分量将产生位相差:了«)/271T"0,22(6)若d力晶体在X方向的横向尺寸,V,=力加在晶体X方向两端面间的电压。通过晶体使光波两分量产生相位差;r(光程差A/2)所需的电压V,.,称为“半波电压”,以匕表示。由上式可得出铌酸锂晶体在以(x-z)方式运用时的半波电压表示式:Ad2打0,22Z(7)由(7)式可以看出,铌酸锂晶体横向电光效应产生的位相差不仅与外加电压称正比,还与晶体长度比//^有关系。因此,实际运用中,为了减小外加电压,通常使//t/有较大值,即晶体通常被加工成细长的扁长方体。