磁光效应
沿物体的某一方向施加一个外磁场， 沿物体的某一方向施加一个外磁场，物体内 的磁畴的磁矩就会从各个不同的方向转到磁场 方向上来，这样就对外显示出磁性。 方向上来，这样就对外显示出磁性。当光波通 过这种磁化的物体时，其传播方向会发生变化， 过这种磁化的物体时，其传播方向会发生变化， 这种现象就是磁光效应。 这种现象就是磁光效应。 磁光效应 磁光效应包括法拉第旋转效应，克尔效应， 磁光效应包括法拉第旋转效应，克尔效应， 磁双折射效应等。 磁双折射效应等。
17 解： 响应度 且 则 所以 ρ= ŋe/hf f=c/ λ ρ= ŋe λ/hc ŋ=hc ρ/e λ =0.573
附加题 某2 ×2双锥形光纤耦合器的输出功率 双锥形光纤耦合器的输出功率 P1=200 µw,另外三个端口的输出功率分 另外三个端口的输出功率分 别是P2=90 µw,P3=85 µw,P4=6.3nw,求 别是 求 耦合比,附加损耗 插入损耗及隔离度. 附加损耗,插入损耗及隔离度 耦合比 附加损耗 插入损耗及隔离度
答： 相同点: 都是利用PN结发光的半导体光源 结发光的半导体光源,都是 相同点 都是利用 结发光的半导体光源 都是 工作在低损耗的光纤工作窗口， 工作在低损耗的光纤工作窗口，一般都采用双异 质结结构. 质结结构 发光原理不同.发光二极管是自发辐 不同点 :(1)发光原理不同 发光二极管是自发辐 发光原理不同 发出的光的频率不同， 射,发出的光的频率不同，方向不同 光谱范围较 发出的光的频率不同 方向不同,光谱范围较 激光器是受激辐射,发出的光的颜色纯 宽.激光器是受激辐射 发出的光的颜色纯 方向性 激光器是受激辐射 发出的光的颜色纯,方向性 好. (2)光的 性质不同 发光二极管发出的是非相干 光的 性质不同.发光二极管发出的是非相干 是荧光.激光器发出的是相干光 是激光. 光,是荧光 激光器发出的是相干光 是激光 是荧光 激光器发出的是相干光,是激光 (3)适用范围不同 发光二极管适用于低速率 短 适用范围不同.发光二极管适用于低速率 适用范围不同 发光二极管适用于低速率,短 距离的场合.激光器适用于高速率 长距离的场合. 距离的场合 激光器适用于高速率,长距离的场合 激光器适用于高速率 长距离的场合
9解：
由于E 由于 g=hf=hc/ λ =1.43eV=1.43 ×1.6 ×10-19J 所以λ=hc/ Eg 所以 = 6.628×10-34 ×3 ×108÷1.43 ×1.6 × ×10-19 =8.69×10-7 m × =0.869 µm 当Eg=0.96eV时 时 λ=hc/ Eg=1.295 µm
解： (1)耦合比 端口2: CR2=90/(90+85)×100%=51.43% 端口3: CR3=85/(90+85 )×100%=48.57% (2)附加损耗Le=0.58dB (3)插入损耗 端口1和端口2: Lt12=3.47dB 端口1和端口3 :Lt13=3.72dB (4)隔离度:IR=45.02dB
11 解： 当x=0时，Eg= 1.424eV=1.424 ×1.6 × 10-19J 时 =2.2784 × 10-19J 此时λ 此时 1=hc/ Eg=8.73 ×10-7 m=0.873 µm 当x=0.37时， Eg= 1.424+1.266 ×0.37 时 +0.266×0.372eV × =1.9288354eV ×1.6 × 10-19J =3.086 × 10-19J 此时λ 此时 2= hc/ Eg=6.44×10-7 m=0.644µm 所以LED的波长 应满足λ2< λ< λ1,,即 所以 的波长λ应满足 即 的波长 应满足 0.644 µm < λ<0.873 µm
折射率变化和电场的二次方成正比关系的 二次电光效应或称克尔效应。 称为二次电光效应或称克尔效应 称为二次电光效应或称克尔效应。
声光效应
是指光波在介质中传播时， 是指光波在介质中传播时，被超声波场衍射 或散射的现象。 或散射的现象。 由于声波是一种弹性波， 由于声波是一种弹性波，声波在介质中传播 会产生弹性应力或应变这种现象成为弹光效应， 会产生弹性应力或应变这种现象成为弹光效应， 介质弹性形变导致介质的密度发生疏密交替的 变化，从而引介质折射率的周期变化， 变化，从而引介质折射率的周期变化，并形成 折射率光栅。当光波在介质中传播时， 折射率光栅。当光波在介质中传播时，就会发 生衍射现象，衍射光的强度， 生衍射现象，衍射光的强度，频率和方向等将 随着超声场的变化而变化。 随着超声场的变化而变化。
第三章习题
1解：根据
N2 E2 − E1 = exp(− ) N1 kT
（1）当f=3000MHz，T=300K时 N2/N1=0.9995 （2）当λ=1µm，T=300K时 N2/N1=1.43 × 10-21 （3）当λ= 1µm ，若N2/N1=0.1，环境温度 T=6523K
4 半导体激光器和发光二极管的异同。
15 解: (1)量子效率 光生电子 空穴对数 入射光子数 量子效率ŋ=光生电子 空穴对数/入射光子数 量子效率 光生电子-空穴对数 =1/3 (2)输出光电流 ŋ λ eP/hc 输出光电流I= 输出光电流 =2.15 ×10-8A (3)长波长截止点 c=hc/ Eg 长波长截止点λ 长波长截止点 =8.69 ×10-7 m =0.869µm
电光效应
某些晶体在外加电场的作用下， 某些晶体在外加电场的作用下，其折射率 将发生变化，当光波通过此介质时， 将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特 电光效应。 性就受到影响而改变，这种现象称为电光效应 性就受到影响而改变，这种现象称为电光效应。 光波在介质中的传输规律受到介质折射率 分布情况的制约， 分布情况的制约，而折射率的分布又与其介电 常数密切相关。 常数密切相关。介质的介电常数与晶体中的电 荷分布有关，当晶体上施加电场之后， 荷分束缚电荷的重新分布，并可能导致离子晶格的 微小形变，其最终结果是导致介电常数的变化， 微小形变，其最终结果是导致介电常数的变化， 引起折射率的变化。 引起折射率的变化。 折射率变化和外电场分布呈线性关系的 称为线性电光效应或者普克尔效应 线性电光效应或者普克尔效应。 称为线性电光效应或者普克尔效应。
5 解：波长为 波长为λ=1µm的光子能量为： 的光子能量为： 波长为 的光子能量为 E1=hf=hc/ λ=6.628 × 10-34 × 3 × 108 =1.9884 × 10-19J 频率为f=1MHz的无线电波的能量为： 的无线电波的能量为： 频率为 的无线电波的能量为 E2=hf=6.628 × 10-34 × 1 × 106 =6.628 × 10-28J 频率为f=1000MHz的无线电波的能量为： 的无线电波的能量为： 频率为 的无线电波的能量为 E3=hf= 6.628×10 -34 ×1000×106 × × =6.628 ×10-25J