7、均匀加宽和种类
均匀加宽：引起谱线加宽的物理因素对介质中的每个发光原子都是相同的，每个发光原子所发的光对谱线内任一频率都有贡献。所有工作原子自发辐射谱线都具有相同的中心频率、线型函数及线宽，且与整个打蛇打七寸的线型一致。每个发光原子都以线型发射，不能把线型函数某一特定频率与某些特定的原子联系起来。
?自然加宽? 种类：碰撞加宽 ??热振动加宽?8、非均匀加宽和种类
非均匀加宽，引起生产线加宽的物理因素对介质中的每个发光原子不一定相同，每个发光原子所发的光只对谱线内某些确定的频率有贡献。不同的原子自发辐射谱线可具有不同的中心频率、线型函数及线宽，单个原子的线型函数与整个介质不同，可以区分谱线上的某一频率范围是由哪些原子发光所引起的。
?多普勒加宽分类： ?残余应力加宽?三、分析KDP晶体(p117)实现纵向电光强度调制的过程。(P122)
如图，沿z轴入射的光束经起偏器后变为振动方向平行于x轴的线偏振光，进入晶体后，可分解为沿x'和y'方向的两个分量，其振幅和相位都相同，分别为
Ex'(0)?Acos?t,Ey'(0)?Asin?t
或采用复数表示为：
Ex'(0)?Aej?t,Ey'(0)?Aej?t
由于光强正比于电场的平方，因此入射光强度为
Ii?E?E?|Ex'(0)|2?|Ey'(0)|2?2A2
当光通过长度为L的晶体后，由于电光效应，Ex'和Ey'两个分量之间就产生了一个相位差?，即若Ex'(L)?Aej?t，则有Ey'(L)?Aej(?t???)。那么，通过检偏器后的总电场强度是Ex'(L)和Ey'(L)在y方向上的投影之和，即
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(Ey)0?(Ae?j???A)ej?tcos45?与之相应的出射光强I0为
A2(e?j???1)ej?t
A2?j??????I0?[(Ey)0(E)]?(e?1)(e?j???1)?2A2sin2??
2?2?*y0将出射光强与入射光强相比，得到
T?I0????2??V???sin2?? ?sin?Ii22V?????式中：T为调制器的光强透过率。
四、为什么双异质结可以降低器件的阈值功率密度
单异质结激光器只有有源区的一侧限制非平衡载流子和光波，双异质结则在有源区的两侧都对载流子和光波进行限制。当加上正向偏压时，P区和N区的多数载流子很容易注入P-CaAs区，在这里形成有源区。由于P-GaAs的P-GaAlAs构成的异质结在导带内形成电子势垒，P-GaAs和N-GaAlAs构成的异质结在价带内形成空穴势垒，故有源区可视为电子势阱和空穴势阱。注入P-GaAs区的非平衡载流子将分别受到两侧异质结势垒的限制，不易向外扩散，因而有源区载流子浓度极大地增加，增益大为提高。此外，由于有源区的折射率远大于其相邻包围层的折射率，光波导效应显著，可有效地将光波场约束在有源区内，因而光波导传播损耗大为减小。 由于上述两个原因，使双异质结激光器的阈值功率密度大为减小。 五、简述激光器产生激光的基本原理和过程。 [课本1.4节]
六、导致光纤损耗和色散的因素有哪些？有什么危害？
影响光纤损耗的因素有很多，主要有三个方面：吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。吸收损耗与光纤材料有关，散射损耗则与光纤材料及光纤中的结构缺陷有关，而弯曲损耗是由光纤几何形状的微观和宏观扰动引起的。
光纤的色散主要有三种：材料色散、模式色散和波导色散。
由于损耗，为了实现长距离的光纤通信，应得在一定距离(如几公里到几十公里)建立中继站，把衰减了的信号反复增强。损耗大小就决定了光信号在光纤中被增强之前可传输的最大距离。光纤的色散将限制光纤传输光信号的光频带宽，从而限制了光纤的传输信息容量。
七、比较直接探测和外差探测技术的应用特点。
直接探测：光辐射信号通过光学透镜天线、光学带能滤波器入射到光电探测器表面；光电探测器将入射的光子流变换成电子流，其大小正比于光子流的瞬时强度，然后经过前置放大器对信号进行处理。光电流正比于光场振幅的平方，光探测器电输出功率正比于入射光功率的平方；当输入信噪比小于1时，输出信噪比就更小于1而且明显下降，当输入信噪比大于1时，输出信噪比等于输入信噪比的一半；
外差探测：一个振幅调制、频率调制以及相位调制的光波所携带的信息，通过光频外差探测方式均可实现解调。这是直接探测方式所不能比拟的。但实现起来比较复杂。
八、导致激光工作物质谱线展宽的原因有哪些？分别说明其展宽机理。 [P16]
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九、半导体激光器的调制为内调制，也叫直接调制。简述数字调制过程和特点。
数字调制是用二进制数字信号“1”和“0”对光源发出的光载波进行调制。数字信号大都采用脉冲编码调制，即先将模拟信号通过“抽样”变成一级调幅的脉冲序列，再经过量化和编码过程，形成一级等幅度、等宽度的矩形脉冲作为“码元”，结果将连续的模拟信号变成了脉冲数字信号。然后，再用脉冲编数字信号对光源进行强度调制。
这种调制方法抗干扰能力强，对系统的线性要求不高，可以充分利用光源(LD)的发光功率。另外，这种调制方法与现有的数字化设备能够很好地匹配。 十、设计两级一维数字型电光偏转器 [P136图3-27]
十一、由磁光效应原理，设计磁光强度调制器、磁光隔离器。
磁光调制器的组成如图3-45所示，工作物质(YIG或掺Ga的YIG棒)置于海沟的传输光路上，它的两端放置有起偏器和检偏器，环绕在YIG棒上的高频螺旋形线圈中通以与调制信号的电压成正比的电流I。为了获得线性调制，在垂直于光传播的
方向上加一恒定磁场Hdc，其强度足以使晶体饱和标磁化，当调频信号电流I通过线圈时，就会感生出平行于光传播方向的磁场，入射光通过YIG晶体时，由于法拉第旋转效应，其偏振面发生旋转，旋转角与磁场强度H成正比。因此，只要用调制信号控制磁场强度的变化，就会使光的偏振面发生相应的变化。再通过检偏器就能产生一定强度变化的调制光。
磁光隔离器：如图3-48，核心器件是一个磁光45度旋转器(法拉第盒)，P1P2为偏振器，两偏振轴夹角为45度，而且P1到P2是顺时针方向。再调节磁场强度的大小及晶体长度，使磁致旋光角也恰为顺时针旋转45度。对于从P1传到P2的光，光矢量通过法拉第盒后偏振面旋转45度，恰与P2偏振方面一致，能够通过。若光在前进方向受到某一平面反射，而重新沿相反方向通过P2而进入晶体时，由于旋光方向只与磁场方向有关，而与光的传播方向无关，因此在磁场方向不变的情况下，对于P2传到P1的光，光矢量在已有的顺时针旋转45度基础上，再通过法拉第盒一次，又沿顺时针方向旋转45度，从而偏振面恰与P1方向垂直，不能通过，这样就达到了光学隔离的目的。
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十二、从光与物质相互作用观点出发，阐述由相干光的产生、波导中的传播、信息调制、
接收检测、成像及显示各环节原理。 略。
十三、说明液晶显示器工作原理。
控制台将视频信号分离成RGB三色信号，并在进行A/D转换后作为驱动信号加到像元上，控制透光率。由于液晶显示器是被动显示器，因此需要背面有一个平面光源。由光源、三基色滤光片、液晶盒以及偏振膜所组成的传光系统和各部分要做到与偏振光谱相匹配，才能使人眼的彩色感觉最佳，彩色重视性能最好。
十四、 试画出激光工作物质三能级系统的能级图，写出各原子能级的粒子数密度的变化率
方程组，并对各方程进行简单的解释。
(图) ?粒子数密度的变化率方程组？ 十五、为什么四能级系统比三能级系统更易实现粒子数反转？（做图说明）
四能级系统能级结构如图所示，由于E4到E3、E2到E1的无辐射跃迁概率都很大，而E3到E2、E3到E1的自发跃迁概率都很小，这样，外界激发使E1上的粒子不断被抽运到E4，又很快转到亚稳态E3，而E2留不住粒子，因而E2、E3很容易形成粒子数反转，产生h??E3?E2受激辐射。四能级结构使粒子数反转很容易实现，激光阈值很低，因此现在绝大多数激光器都是这种结构。
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十六、平面导波模式的场分布特点（画图说明）
m表示了导波场沿薄膜横向出现的完整半驻波个数。m越大，导波的模次越高。如图2-10画册出了几种模式的驻波图形。
在其他条件不变的情况下，若?1减小，则m增大，因而表明高次模是由入射角?1较
小的平面波构成的，如图2-11所示。
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