1、1.12 设一对激光能级为 和 , 相应的频率为 ，（波长为 ),各能级上的粒子数为 和 ，求： （1）当 , 时, （2）当 ， 时,（3）当 ， 时，温度,解：由题知,(1),(2),(3),1.20 试确定下列各题的偏振态：,解：,右旋圆偏振光,右旋椭圆偏振光,左旋圆偏振光,2.6 在电光晶体的纵向应用中,如果光波偏离Z轴一个小角度 传播,证明由于自然双折射引起的相位延迟为 ,式中L为晶体长度.,解:,Z,自然双折射引起的相位延迟:,/c = 2/,2.10 一束线偏振光经过长L=25cm，直径D=1cm的实心玻璃，玻璃外绕N=250匝导线，通有电流I=5A。取韦尔德常数为V=0.251
2、0-5（）/cmT，试计算光的旋转角。,解:,外加磁场强度:,旋光率:,光的旋转角:,代入,得:,2.4 一块45oZ切割的GaAs晶体，长度为L,电场沿z方向。证明纵向运用时的相位延迟为,2.7 若取vs=616m/s，n=2.35， fs=10MHz，0=0.6328m，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?,解： 根据光波传播方向上声束的宽度L满足的的条件,得：,和,3.5.一个PbMoO4声光调制器,对He-Ne激光器进行调制.已知声功率Ps=1W,声光相互作用长度L=1.8mm,换能器宽度H=0.8mm,M2=36.310-15s3/kg,试求PbMoO4声光调制器
3、的布喇格衍射效率.,解:由衍射效率公式,3.3为了降低电光调制器的半波电压，采用4块z切割的KDP晶体连接(光路串联、电路并联)成纵向串联式结构。试问：(1)为了使4块晶体的电光效应逐块叠加，各晶体的x和y轴取向应如何? (2) 若=0.628mm，n。1.51，6323.61012mV，计算其半波电压，并与单块晶体调制器比较之。,解：(1) 为了使晶体对入射的偏振光的两个分量的相位延迟皆有 相同的符号，则把晶体x和y轴逐块旋转90安置，z轴方 向一致（如下图），,(2).四块晶体叠加后，每块晶体的电压为：,而单块晶体得半波电压为：,与前者相差4倍。,3.7. 用PbMoO4晶体做成一个声光扫
4、描器，取n=2.48，M2=37.7510-15s3/kg，换能器宽度H=0.5mm。声波沿光轴方向传播，声频fs=150MHz，声速vs=3.99105cm/s，光束宽度d=0.85cm，光波长=0.5m。 证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射； 为获得100%的衍射效率，声功Ps率应为多大？ 若布喇格带宽f=125MHz，衍射效率降低多少？ 求可分辨点数N。, 由公式 证明不是拉曼-纳斯衍射, ， ，答案功率为0.195W, 用公式 和 计算。 答案：148。,4.4 已知Si光电池光敏面积为510mm2，在1000W/m2光照下，开路电压UOC=0.55V，光电流 。试求： （1）在（20
5、0700）W/m2光照下，保证线性电压输出的负载电阻和电压变化值； （2）如果取反偏电压V=0.3V，求负载电阻和电压变化值,（3）如果希望输出电压变化量为0.5V，怎么办,解：（1）由公式（4123）,由公式(4-116),（2）在上面计算公式中，减去一个反偏电压再计算。,（3）增大负载电阻和扩大光照变化范围。,4.5 如果Si光电二极管灵敏度S为10A/W，结电容为10pF，光照功率5W时，拐点电压为10V,偏压V=40V，光照信号功率 ，试求： （1）线性最大输出功率条件下得负载电阻；（2）线性最大输出功率；（3）响应截止频率。,解：由已知条件可确定脉动光功率值为：,（1）由公式（414
6、9）得负载电导,负载电阻,（2）由公式(4-146)得正弦交流输出电压的峰值,由公式(4-147）得负载电阻RL上的有效功率,（3）,5.3 用凝视型红外成像系统观察30公里远，10米10米的目标，若红外焦平面器件的像元大小是50m50m，假设目标像占4个像元，则红外光学系统的焦距应为多少？若红外焦平面器件是128128元，则该红外成像系统的视场角是多大？,水平及垂直视场角：,5.5 一目标经红外成像系统成像后供人眼观察，在某一特征频率时，目标对比度为0.5,大气的MTF为0.9，探测器的MTF为0.5，电路的MTF为0.95，CRT的MTF为0.5，则在这一特征频率下，光学系统的MTF至少要多大？,解：红外成像系统总的传递函数为各分系统传递函数的乘积,
