考试题型及分值1.填空题：10空，每空2分，共20分。

2.概念题：5个，每个3分，共15分。

3.判断正误：10个，每个2分，共20分。

4.简答题(包含推导)：5题，每题6分，共30分。

5.简述题，2题，共15分。

C1 概论1.什么是集成光路？ 2.用光子作为信息载体，相比于电子，具有哪些优势？ 3.光电子集成的方式有哪两种？两种集成方式的概念是什么？分别举例2~3种。

4. 判断正误：（1）矩阵式光开关属于功能集成器件。

（2）集成调制光电二极管属于功能集成器件。

（3）混合集成的主要优势是材料选择的范围更宽。

(4)功能集成的主要优势是材料选择的范围更宽。

5. 什么是单片集成？什么是混合集成？单片集成及混合集成各自的优势是什么？C2 平面介质波导理论1. 在介质波导中，定义有有效折射率，请写出有效折射率的表达形式？对于图示的平板介质波导(32n n >)，使光波完全限定在芯层中传播，有效折射率需要满足怎样的条件？出现衬底辐射模的条件？出现包层衬底辐射模的条件？2. 光波在平板介质波导(芯层、衬底及包层折射率分别为123,,n n n ，且123n n n >≥)中导行传播的条件用传播常数表示应为：2010n k n k β<≤。

3. 在二维介质光波导中存在两种相互独立的模式，分别为？两种模式其基本场量具有什么样的特征？二维介质光波导中的导波模式的场分布在芯层、包层、衬底层分别具有什么样的特点？4. 求解梯度折射率波导中模式有效折射率的近似方法有哪些？5. 判断正误：(1)平板型的光波导，光只受到一个方向的限制，在光波导的芯层，光束能量会因为衍射而发散。

(2) 在折射率相差较小的介质构成的条形波导中，不存在纯粹的TE 模式及纯粹的TM 模式，而是构成所谓的混合模式(hybrid mode)。

（3）条载式光波导是一种平板光波导。

(4)在平板波导或者条形光波导中，导波模式的能量完全限定在芯层中传播，没有能量进入到包层或者衬底。

6. 折射率相差较小的介质构成的条形波导中存在哪些偏振模式？这些偏振模式是纯粹的TE 模式或者纯粹的TM 模式吗？7. 试描述条形光波导中导波模式的场分布的基本特征。

8. 马卡提利法求解条形光波导，采用了哪些近似？选取这些近似条件的理论依据是什么？C3 耦合模理论 1.什么是模式耦合?耦合模理论如何处理或者描述扰动波导中光波的传输行为的？ 2.判断正误: （1）波导结构决定的模式（包括辐射模）构成了一套完备的正交函数，输入波导的任意电磁场都可以分解为这些模式的叠加。

(2)耦合模理论表明，受到扰动的波导中的广场，可以表示为不受扰动的波导各阶模式的叠加；(3) 耦合模方程通常只考虑很少数量的模式，选择哪些模式，由实际的物理条件而定;(4)各向同性介质，正交偏振的模式之间的耦合不可能发生; (5)各向异性介质，正交偏振的模式之间的耦合不可能发生;(6)在不存在损耗的波导中传输的互相耦合的模式总的传输能量不变；(7)根据耦合模理论，理想条件下，逆向耦合可以实现100%的耦合效率；(8)根据耦合模理论，理想条件下，同向耦合可以实现100%的耦合效率。

(9) 一个波导中可以存在多个导波模。

这些模式可以被选择性的单独激发，也可以被一起激发。

选择波导中的导波模是激发的导波模式的叠加。

理想条件下这些模式相互独立的传播，并始终保持各自初始的状态。

3.概述同向耦合光波导(两个波导)中光波传输的基本规律。

4. 由于严重的相位失配，在光波导中逆向传播的导播模式之间很难发生耦合，为了使其高效耦合，需要引入附加因素。

例如，可以通过在两波导间引入折射率的周期扰动，实现该目的。

5. 解释光波导中逆向传播的模式很难发生的原因。

6. 周期性折射率扰动引入的耦合系数可以表示为j z ab eδκκ-=，其中κ为正实数。

为了使传播常数为a β的前向传输模式与传播常数为b β的后向传输模式高效率地耦合，δ应满足____________。

C4 电光集成器件 1.对于LiNbO 3晶体，沿哪个方向施加电场可以获得最强的线性电光效应？ 2. 判断正误:（1）泡克尔斯效应，或者线性电光效应不是非线性效应；（2）克尔效应是三阶非线性效应，并且折射率的改变与光强成正比；(3)光调制用于将信息加载与光波，而光开关则用于实现光信号的通断；(4)一般而言，电光开关的速度要比声光开关的速度慢。

3. 使用具有电光效应，声光效应，磁光效应，非线性效应的材料作为衬底形成光波导，利用外部信号控制光，或者将信息加载于光频载波之上，以实现波导型光调制器。

4.试概述定向耦合器型电光调制器的工作原理。

5. 用=表示直通态，×表示交叉态。

试在由定向耦合器型矩阵式光开关上标注，实现特定的光路切换。

例如：1,2,3,4输入信号分别切换至4’，3’，2’，1’输出。

11'(a) 横梁式（b）简单树状6.描述马赫-增德尔干涉仪型电光开关的工作原理。

7.,TE TMn n分别为电光条形光波导中类TE模式和类TM模式的有效模系数，在波导上施加eff eff有周期为Λ的电场。

为了实现能量在TE模式和TM模式之间的高效转换，两模式的传播常数应满足相位匹配条件，假定光波波长为λ，相应公式应写为。

8.图示为一种电光可调谐滤波器的结构。

试描述滤波器实现滤波的基本原理?滤波的可调谐性是如何实现的，请具体描述。

1.什么是弹光效应？2.声光衍射一般可以分为布拉格衍射和拉曼-奈斯衍射。

3.共线声光效应和非共线声光效应的区别是什么？分别可以对光波有怎样的影响？答:非共线声光作用：入射光波与入射声波的传播方向存在一个夹角；共线声光作用:入射光波与声波传播方向在同一条直线上。

非共线的声光相互作用，利用声波形成的光栅的布拉格衍射改变光波的传播方向；共线声光作用利用声场改变光波的传播模式4.什么是声表面波？声表面波(瑞利波)有什么样的特点？5.产生声表面波所采用的压电基片有压电单晶、压电陶瓷和压电薄膜三大类。

6.共线集成声光集成器件的基本结构单元是集成声光偏振模转换器和偏振模分束器。

集成声光偏振模转换器和偏振模分束器各有什么功能？7.图示为一种偏振无关型声光可调谐滤波器。

(1)它由哪些基本的结构单元构成，试在图中标出。

(2)请描述器件的工作原理。

8.图示声光分/插复用器如何实现特定波长光信号的插入和分出功能的？C6 集成光源和波长转换器1.为了满足光纤通信系统对带宽的要求，需要半导体激光器在高速调制条件下也能保持单模工作，即实现动态单模激光。

分布反馈半导体激光器(DFB-LD)及分布布拉格反射半导体激光器(DBR-LD)可以满足这样的要求。

2.画出分布反馈半导体激光器的基本结构，标出各部分名称。

请问：(1)振荡波长与哪些因素有关？(2)怎样可以改变分布反馈半导体激光器的输出波长？3.合波光路是多波长半导体光源的重要构成部分，合波光路可使用Y分支回路，星型耦合器，多模干涉光路及阵列波导光栅等。

4.半导体可调谐激光器由哪三部分构成？有哪些方式可以实现半导体激光器输出波长的调谐？5.按照波长转换过程是否经过光/电变换，波长转换器可以分为: 光/电/光波长转换器和全光型波长转换器。

6.基于半导体光放大器的全光波长转换器可以采用交叉增益调制、交叉相位调制以及四波混频效应等不同的工作机制。

7.试描述半导体光放大器型全光波长转换器的交叉增益调制机制？8.判断正误: 利用四波混频效应，可以实现100Gb/s以上的信号转换能力。

9.光/电/光型波长转换器可以采用那些方法。

它们是如何实现波长转换的?答:的输入光信号，由光电探测器转变为电信号，然直接调制法和外调制法。

载波光波长为i后驱动（调制）一个波长为j λ的激光器，或者通过外调制器去调制一个波长为j λ的激光器的输出，实现波长转换。

C7 磁光隔离器和环行器 1. 判断正误：(1) 法拉第旋光效应中，光波偏振面的旋转方向仅与磁场H 方向有关，而与光波的传播方向无关；(2) 线偏振光沿非磁性单轴晶体晶轴传播，偏振面会发生旋转，该偏振面的旋转具有互易性。

2. 磁性物质沿不同方向磁化的性质不同，此现象称为磁性的各向异性。

磁化性质的各向异性来源于哪三个因素？3. 什么是磁光效应？举出三种不同类型的磁光效应。

4. 什么是法拉第旋光效应？试简述法拉第旋光效应的基本原理。

5. 目前在集成光电子学中最常用的磁光材料主要是钇铁石榴石(YIG)，它在波长1.1~1.5微米之间吸收系数很低，而且有很大的法拉第旋转角，各个波长范围包含了光通信传输的最佳范围，因此可以制成调制器、隔离器、开关、环形器等磁光器件。

6. 磁光隔离器的基本构成？各个元件的基本功能是什么？磁光隔离器的基本工作原理是什么？如果去掉其中的检偏器，会对隔离器的性能产生怎样的影响？7. 什么是环形器？环行器的基本功能是什么？环形器有哪些重要应用？8.图示为四端口光环形器。

(1) 它由哪些部件构成？试在图中标出。

(2) 请概述该环行器的工作原理。

(3) 任意给出一束光(非偏振，或者任意方向偏振)，能够画出偏振光在整个光路中的偏振态。

9. 如何利用图示三端口光学环形器和布拉格光栅(FBG)实现对两复用信号1λ和2λ的解复用功能？试画出系统结构简图，并阐述基本原理。

C8 光纤光栅及阵列波导光栅1.试由相位匹配条件，推导光纤布拉格光栅的布拉格波长的表达形式。

2.判断正误：(1) Taper光栅是去除了旁瓣的光栅，因此可以降低光纤通信系统中信道之间.的串扰。

（2）长周期光栅可以将纤芯内传输的前向传输模式耦合成一个前向的包层模，满足相位匹配条件需要的光纤光栅周期 较长。

3.光纤布拉格光栅是FBG传感器的核心器件。

(1)试写出光纤布拉格光栅的布拉格波长的表达形式。

试通过分析该表达形式，给出FBG传感器的基本工作原理。

4.比较实用的光纤光栅的制作方法有：全息干涉法、相掩模法、点-点写入法，其中，点-点写入法比较适宜于长周期光纤光栅的写入。

5.阵列波导光栅一般为对称结构，基本结构由三部分组成：输入输出光波导阵列；自由传播区（平板波导）；弯曲的光栅波导阵列。

长度不同的多个弯曲波导引起各波长通道具有不同的相位延迟，在输出的扇状平板波导上变换为衍射角的变化，使不同波长分离后出射。

当弯曲波导之间的相位延迟满足光栅方程时，阵列波导可以实现复用/解复用功能。

6.阵列波导光栅，输入/输入波导的端口的位置和弯曲阵列波导端口的位置配置需要满足罗兰(Rowland)圆规则。

7.。