第一章和第二章
1.什么是光电子技术？
答：光电子技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门新兴的综合性交叉学科，是主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。
2.一个完整的信息电子系统按信息传递环节可分为哪几部分？
答：信息光电子系统按信息传递环节可分为光电子发射源、光的控制或信号加载模块、光信号的传输体系、光信号的接受、处理和存储装置等几个基本部分。
3.光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？
答：光电子器件按功能分为光源器件、光调制器件、光传输器件、光探测器件、光显示器件、光存储器件等。光源器件包括激光、非线性光学器件、照明光源、显示光源、信息处理用光源；光传输器件包括光学元件（棱镜、透镜、光栅等）、光波导、光纤；光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件；光探测器件包括光电导型、光伏型、热伏型、各种传感器；光存储器件包括光盘（CD、VCD、DVD、MD）、光驱、光盘塔。
4.几何光学研究的内容有哪些？
答：有：几何光学的基本规律、费马原理、与成像有关的基本概念。
5.几何光学成立的条件？
答：（1）必须是均匀介质（2）必须是各向同性介质（3）光强不能太强
6.什么时光的衍射？
答：光波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进，这种偏离直线传播的现象称为衍射》
7.衍射的分类有哪几类？有何区别？
答：衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射。前者是指光源和接收屏等效于在离狭缝无限远时的衍射；后者是指光源和接收屏两者都离狭缝有限距离时的衍射。
8.干涉和衍射的区别与联系？
答：从本质上讲，干涉和衍射都是波的相干叠加，没有区别。通常：干涉指的是有限多的子波的相干叠加，衍射指的是无限多的子波的相干叠加，二者常常用时存在。
9.两束光干涉的条件是什么？
答：彼此频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定。
10.分析杨氏实验中；、d对条纹间距的影响？
答：条纹间距△X=d’x∕d
d、d’一定时，若x变大，则△X也变大，反之，则△X变大
x、d’一定时，若d变大，则△X变小；反之，则△X变大。
11.单缝夫琅和费衍实验中，a对衍射斑的影响？
答：缝a越小，条纹越宽。
12.光学仪器成像的分辨率如何定义？
答：如果一个点光源的爱里斑中心刚好和临边的另一个光源的爱里斑边缘相重合，则这两个点光源恰好能被这一光学仪器所分辨。
13.自然光的定义及特点？
答：（1）这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。（2）特点：①在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动的概率均等。
②自然光可以分解为两束等振幅的、振动方向相互垂直的、不相干的线偏振光。
14.线偏振光的定义？
答：光矢量(E)只在一个固定平面内沿单一方向振动的光叫线偏振光（也称平面偏振光）。
15.如何用偏振片区分自然光、线偏振光或部分偏振光？
答：使待测光垂直通过偏振片，然后转动偏振片，如果通过偏振片的光的强度不随偏振片的转动而变化，则待测光为自然光；如果光强有变化，但不致完全消失，则带测光为部分偏振光；如果转动至某个角落，透射光完全消失，则待测光为线偏振光。
16.什么叫光子？
答：把普朗克的能量子观点扩展到辐射场，建立了辐射场的量子化的观点。各种频率的电磁波都是能量为hγ光的“粒子”，光子的体系。
17.什么叫高斯光束？
答：在任何点处光强都是径向距离P的高斯光故称这光束为高斯光束。
18.描述高斯光束的参数有哪些？分别解释。
答：①光强与功率：在任何复王处光强都是径向距离P 的高斯玉收；光功率为穿过某一面积的光强太少②束腰半径与发散角：约百分之八十六的功率分布在以这为半径的面积内，因而将这称为束半径，束腰越细束发散越快。③光利距离与焦深：将轴上光强降为峰值的一半对应的这值称为光利距离，光强最大处，能量分布密度易大，束半径最小，聚焦性能也最好，偏离它会发生散热；当散焦使束半径达到W这FJW时相应的距离为焦深。
19.什么是申介质？什么是申极化？申介质的集中特性。
答：申介质：能产生申极化的物质称为神申介质申极化：形成客观束缚申荷的现象称为申极化。特性：（1）线性特性（2）非散特性（3）均匀性（4）各向同性（5）空间散性第三章
1.光源分为哪几类？
答：分为相干光源与非相关光源
2.非相干光源与发光机理
答：非相干发射的光束源于原子或分子体系的自发辐射，而无光原子自发辐射的方向，频率及相位等都是很不确定的，分散的与现有的人为形成且相位一致的申波都是杂乱无章的噪声光，向四面八方无规则辐射，其频谱成分如同火花放电的噪声，其连续性呈由无数伴有衰减振动的脉冲光集合而成，因而这种光波高低，他们通过介质时强度被进一步衰减使得辐射光强始终小于入射光强。
3.什么是相干光源。
答：相干光源是指能在时间、空间上，同相位同步的光波即无限连续光波形成的光源，与非有的方向性有很大不同。
4.LASER=light amplification by stimulated emission of radiation
5.激光的理论基础？物理基础？
答：激光的理论基础是美国的爱因斯坦在1916年发表的《关于辐射的量子理论》，谈论文揭示光与物质相互作用的本质，提出光的受激辐射光放大的概念，指明了获得激光的原则途径激光的产生与传播的物理基础是与物质的相互作用理论，一台激光器基本上是一个光学振荡器由安放在一个合适的光学谐振腔内的光放大介质组成；并采用外部激发是腔内实现放大作用，也就是说激光器的基本结构包括激光工作物质，光学谐振腔和泵浦源。
6.非相干光源的特点。
答：非相干①方向：四面八方无规则辐射②频谱：如同火花放电且白噪音③连续性：无数衰减脉冲光的集合④强度：光波亮度很低
7.什么是相干光源？有哪些特点？
答：相干光源所产生的光子来自受激发射，这些光子具有确定的方向、频率和相位，大量光子的集合能量获得在时间，空间上相位同步的光波，特点：方向发散很小，频谱单一，无连续性、高度极高；在时间上，空间上相位同步，出射光强增强。
8.试解释光与物质非共振相互作用过程，工振作用过程。
答：按照经典电子理论光和物质作用的过程而看做是组成物质的原子或分子体系在入射光波
的电场下产生电偶极矩，进而产生电磁波辐射的过程。（1）当W不等于W O，若不考虑r，则X（W）为有限恒值，申子将吸收的能量全部辐射出去，中间投有能量损耗，申子维持幅
振荡，若考虑r，则达到稳定状态后吸收的能量与发射的能量必然达到平衡，系统维持与振幅荡，这种过程称为光的散。（2）当W转为Wo时，如果不考虑辐射阻碍r，则X（W）→D，如果考虑r。则X（W）为有限恒度数值，因而振子都将吸收能量，有r时，吸收的能量做维持辐射。
9.光辐射场与物质相互作用有哪几种跃迁？
答：①自发辐射②受激吸收③受激辐射
10.解释：受激吸收，自发辐射，受激辐射。
答：受激吸收：处于低能级，E1上的原子，在频率恰等于（E2-E1）/n的外界光信号的作用下，能从外界光信号的作用下，能从外界光信号中吸收一份能量后跃迁到激发态E2上去。自发辐射：假设某原子起初位于能级E2，因为E2>E1，因此不稳定，会自发跃迁到E1上去用时辐射出光子。受激辐射：处于激发态E2的原子在频率为V21的外界光信号作用下从E2跃迁到E1上，过程中原子辐射处能量为hV21，与外界光信号处于同状态的光子，这两个光子又可以去激发其他发光粒产生更多状态相同的光子。
11.W12、B12、A21、W12、B21的含义。
答：W12：受激吸收概率，由于受激吸收，单位时间内从E1能跃进到E2能级的原子为密度N1的比值。B12为爱因斯坦吸收尔为，反与粒子本射生质相关。A12为单位时间内产生自发跃迁后原子数密度与E2上总原子密度N2之比。W12定义为在频率V12的外界光信号作用下单位时间内E2→E1的原子为密度与N2之比。 B21称爱因斯坦受激发射尔为，反与原子特定的能吸跃迁机构性质有关。
12．由爱因斯坦关系式可得到那些结论？
（1）A21、B12、B21三个爱因斯坦系是相互关联的，他们之间存在内在的联系，绝不是孤立无关的。（2）对是原子体而言，自发发射系为A与爱海之发系为Bi66，正66于频率V21的三次方，因而E1E2能的差越大，V21就越高，A与B的比值就越大，即V21越高，自发辐射越容易，受激辐射越难，一般地，在平衡条件下，受激辐射所在比率很小，主要是自发辐射。
13.Js含义、定义、物理意义。
答：Js定义为Js=1／A21称为由E2→E1自发跃迁决定的粒子在能级E2上的自发辐射，其物理意义是经过Js时间后，E2上的原子数密度少到初值N2的1／e倍，Js越大，表明原子在E2上逗留时间越大，Js≈∞（即A21→0）时，称E2为稳态，Js较长的稳态称为亚稳态。
14.受激辐射特点。
答：（1）必须有外来光子，其能量S=hV=E2-E1才能发光。（2）受激辐射的光子与外来光子同属于一个光子态，特性完全相同。（3）可便外来光子得到放大，一个光子变多个光子。
15.解释粒子数反转分布。
答：一般情况下，受激吸收总是远大于受激发，绝大部分粒子为处于基态，而如果激发态的子为运动等于基态电子数，就会使得光工作物质中受激发射方支配地位，这种状态就是受激
的工作物质，粒子为反转分布状态又称布居为反转分布。
16.粒子的正常分布和反转分布满足的条件？
答：（1）粒子为正常分布满足N1∕g1﹥N2／g2 (2)粒子为反转分布满足N2／g2﹥N1∕g1 17.为何要减少振荡模式为？
答：第一，在反转分布能级间的受激发射可以为各个方向产生，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。第二激发出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，难以形成单亮度很强的激光，欲使激光束进一步加强，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。18.光学谐振腔的特点和作用。
答：（1）特点：光在谐振腔的轴线方向及其附近得到激光输出，谐振腔的侧面是打开的，只起损耗作用。（2）作用：不近为获得激光输出了必要的条件之一，限制了可能的模式作用，同时还对激光的频率（高单性），功率（高亮度）、光束发散角（方向性好）及相干性等有着很大影响，光学谐振腔提供反馈放大机制，使合适频率、合适方向的受激辐射光正反馈放大，实现了定向、选频、放大的功能。
19.激光器包括哪几个部分，每个部分作用是什么？
电子器件有哪些答：激光器的基本结构包括激光工作物质、泵浦源和光源谐振腔，其中激光工作物质提供形成激光的的能收结构体系是激光产生的内因；泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因；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进一步提高。
20.名词解释
泵浦：在外界作用下，粒子从低能级进入高能级从而实现粒子为反转分布的过程称为泵浦、光放大。
称定腔：即低损耗腔：即0≦S1S2≦1或S1=1-L∕r1 ,S2=1- L∕r2 (L为腔长，r1、r2分别为反射镜曲率半径)
非稳定腔：即高损耗腔：即S1S2﹤0或S1S2﹥1，傍轴光线在这类谐振腔内往返有限次后必然从侧面逸出腔外。
品质因数Q：Q=2π∕T*谐振腔内存储的能量∕每秒损失的能量
21.横、纵模的含义。
横模：在激光器内，除有沿着腔轴分布的纵模以外，还有在保持稳定不变分布的光场横向分布，这种来回反射中可保持住的横向光场分布称为横模。
纵模：在一个谐振腔，并非所有频率的电磁波都有产生于振荡，只有频率满足一定共振条件的光波才能在腔内的来回反射中形成稳定分布和获得最大强度。
22.实际振荡的纵模、模为如何计算？
答：实际振荡纵模数为△q=［△VT∕△Vg］+1，式中［］表示对内部分取整，△VT为激光工作物质的增益线宽。
23.激光的特点有哪些?试分别说明。
①与普通光源相比，激光具有极好的方向性②激光的单性远优于普通光源③时间相干性：是指同一光源在不大于J4的两个不同时刻发生的光空间某处交会能产生干涉的性质。
24.解释粒子数的反转分布
答：从爱因斯坦关系可知，一般情况下，受激吸收总是远大于受激发射，绝大部分粒子数定于基态；而如果激发态的电子数远远多于基态电子数，就会使激光工作物质中受激发射占支配地位，这种状态就是所谓的工作物质”粒子数反转分布”状态，又称布居数反转分布。25.粒子数正常分布和反转分布满足的条件。
答：①粒子数正常分布：这是指能级上的粒子数分布满足N1∕g1﹥N2／g2的一种分布情形。
如果在工作物质中，具有较低能量的一个能级上的粒子数大于具有较高能量的一个能级上的粒子数，就称它处于粒子数正常分布状态。②粒子数反转分布：指能级上的粒子数分布满足条件N2／g2﹥N1∕g1的分布情形，要达到粒子数反转分布，需要有一个机构将低能级粒子抽到高能级。这种机构就称为泵浦源，抽运过程称为泵浦。
26.为何要减少振荡模式数？
答：想要得到方向性很好、单性很好地激光，仅有激活介质时不够的，这是因为：第一点，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。第二激发出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，难以形成单亮度很强的激光，欲使激光束进一步加强，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。
27.光学谐振腔的特点和作用？
答：作用：光学谐振腔提供反馈放大机制，使合适频率、合适方向的受激辐射光正反馈放大，实现了定向、选频、放大的功能。
特点：光束在腔内多次来回反射，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方向的光束，则由侧面逸出激活介质，不能形成激光振荡。
28.为什么二能级系统不能产生激光？
答：当外界激励能量作用于二能级物质时，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N1减小N2增加；另一方面由于物质中同时存在着辐射过程，使N2减小，N1增加，两种过程同时存在，最终存在，最终到达N1=N2状态，光吸收和受激发射相等，二能级系统不再吸收光，达到所谓的自受激透射状态，这种状态下N2不再继续增加，即使采用强光照射，共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。
29.以一个三能级原子为例，说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。
答：设三能级系统，E1是基态，E2是亚稳态，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，因而不允许粒子停留，跃迁到E3的粒子很快通过非辐射弛豫过程跃迁到E2，由于E2是亚稳态，寿命较长，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，把一半以上的粒子抽运到E2，就实现了粒子发转分布，若有光子入射则产生受激辐射实现光放大。
30.激光产生的充分条件有哪些？试分别说明。
答：（1）起振条件——阀值条件：光在谐振腔内传播时，由于R2﹤1，光在镜面上总有一部分透射损失，镜面和腔内激活介质总还存在着吸收，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。（2）稳定振荡条件——增益饱和效应：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程度时增益系数将随光强的增大而减小，这种增益系数随I的增大而减小的现象称为增益饱和效应。
31.激光器包括哪几部分？每一部分作用是什么？
答：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，其中激光工作提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因；泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因；光学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、单性进一步提高。
32.名词解释。
泵浦：在外界作用下，粒子从低能级进入高能级从而实现粒子为反转分布的过程称为泵浦、光放大。
称定腔：即低损耗腔：即0≦S1S2≦1或S1=1-L∕r1 ,S2=1- L∕r2 (L为腔长，r1、r2分别为反射镜曲率半径)
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