应用物理毕业设计

⒈填空题⑴光的基本属性是光具有波粒二象性，光粒子性的典型现象有光的吸收、发射以及光电效应等。光波动性的典型体现有光的干涉、衍射、偏振等。⑵两束光相干的条件是频率相同、振幅方向相同、相位差恒定，最典型的干涉装置有杨氏双缝干涉、迈克耳孙干涉仪。两束光相长干涉的条件是(0,1,2,)mm为光程差。⑶两列同频平面简谐波振幅分别为01E、02E，位相差为，则其干涉光强为22010201022cosEEEE，两列波干涉相长的条件为2(0,1,2,)mm⑷波长的光经过孔径D的小孔在焦距f处的衍射爱里斑半径为1.22fD。⒏波长为1.3m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11.52n，21.42n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222212..1.521.420.542NAnn0max..sinNAn得0maxarcsin0.54232.82由于是单模传播，故2.405V2212022.405ann022122.405121.836annm⑵数值孔径222212..1.521.420.542NAnn0max..sinNAn得0max0.542arcsin24.051.33由于是单模传播，故2.405V2212022.405ann022122.405121.836annm⒒设计一个小型光纤通信系统，用LED光源，00.85m，040nm，多模光纤11.5n，0.01，材料色散51103.510dnmd，21021203.510dnmd。⑴若探测器最小可探测功率4min510PmW，光源功率1PmW，光纤传输损耗为2/dBkm（用dB表示的光纤损耗10lg输出功率输入功率），输入输出耦合损耗共5dB,试求损耗限制的最大传输距离maxL。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10/Mbits，求色散限制得最大传输距离maxL。⑴由题意：'4max1012lg510L'max16.5LKM,又因为输入输出耦合损失为5dB，'maxmax5142LLkm⑵由材料色散引起的脉冲展宽21002013.4/ndnnskmcd由模间色散引起的脉冲展宽011111010000()()()41.5/mdknNdndnnknnskmcdkccdkcd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mn＝38.1/nskm传输脉冲速率为10/Mbits，相邻脉冲之间的时间间隔710ts＝510ns由色散所决定的最大的传输距离max2624.7tLkm13.若给KDP晶体加以x向电场，试求其折射率椭球表达式。给KDP晶体加以x向电场，则230EE,10EE,代入新折射率椭球方程得02020212341121BxByBzEyz设新主轴''xoy相对于旧主轴xoy旋转了角度，则新旧坐标系之间有关系''cossin()()()sincosyyzz，将此式代入上式中，并整理得0'20202'20202'21134111341100''23411(cossinsin2)(sincossin2)[()sin22cos2]1BxBBEyBBEzBBEyz要使上述方程主轴化，则需令交叉项系数为零，即0023411()sin22cos20BBE解之得41100232tan2EBB由于0041123EBB，因而4110023sintanEBBcos1将之代入椭球方程，得新主轴坐标系''xoy中的折射率椭球方程变为0'20200'20200'241141112323230000232322[()(2)][()(2)]1EEBxBBByBBBzBBBB光电倍增管由光电阴极C、一系列倍增电极D、收集阳极A三大部分密封在真空外壳中组成，9.PIN光电二极管，受波长为1.55m的12610个光子的照射，其间输出端产生12210个光子。计算量子效率和响应度。由量子效率定义得：12122100.33610由响应度定义式得：1ocsPIhNVRP再由cIheP得出cePIh代入上式得：6221111.04210NVRWeNeN根据工作原理可分为机械式、MEMS式和集成光波导式三大类。机械式光开关靠光纤或光学元件移动使光路发生改变。MEMS型光开关就是利用MEMS技术制作的微型化的自由空间光学平台，它能够将光束从一根光纤转移到另一根光纤。集成光波导型光开关则依靠光电效应、磁光效应、声光效应以及热光效应来改变波导折射率，使光路发生改变。。