《光子学与光电子学》
习题及题解
原荣 邱琪 编著
第1章 概述和理论基础
1-10 计算每个脉冲包含的光载波数
考虑工作在1 550 nm 波长的10 Gb/s RZ 数字系统，计算每个脉冲有多少个光载波振荡？ 解：已知λ = 1.550 μm ，所以光频是Hz 101.93514×==λc f ，光波的周期是
1T f ==5.168×10?15 s 。
已知数字速率是10 Gb/s RZ 码，所以脉冲宽度是T = 1/(10×109) = 10?10 s ，所以在该脉冲宽度内的光周期数是
19349015.168/101510ele =×==??T T N
1-11 计算LD 光的相干长度和相干时间
单纵模LD 的发射波长是1550 nm ，频谱宽度是0.02 nm ，计算它发射光的相干时间和相干长度。
解：由题可知，λ = 1550×10?9 m ，Δλ = 0.02 × 10?9 m ，从式（3.1.18）可知
()()Hz 102.5100155/1031020.0/929
892×=××××=Δ=Δ??λλc v
于是，相干时间是 019104)102.5/(1/1?×=×=Δ≈Δv t s 或者 0.4 ns
相干长度是
12.010*******c =×××=Δ=?t c l m 或者 12 cm
与LED 相比（见例1.3.4），LD 的相干长度是LED 的6.3×103倍。
第2章 光波在光纤波导中的传输
2-14 平面电介质波导中的模数
平面电介质波导宽为100 μm ，，490.11=n 084.12=n ，使用式（2.2.6）估算波长为1.55 μm 的自由空间光入射进该波导时，它能够支持的模数。并把你的估算与下面的取整公式进行比较
1π2Int +??
????=V M 解：全反射的相位变化不能够大于π，所以φ /π 小于1。对于多模波导，φ>>V ，式（2.2.6） ()π2π2V V m ≈?≤φ。利用已知的参数和式（2.2.7），可以计算V 值如下：
()()21.3648.149.1105.11050π2π212
266212221=?×××=?=??n n a
V λ
此时()06.23π/21.362π2=×=≤V m ，把0=m 模算上，就有24个模。利用取整公式可以算出该波导能够支持的模数()()23136.212Int 1π2Int =+×=+=V M 。
该题和例2.2.1比较，因为074.12=n 变为084.12=n ，波长由1.0 μm 变为1.5 μm ，所以波导能够支持的模数也减少了。
2-15 计算保证只有一个TE 模工作的AlGaAs 对称平板波导的最大中心厚度
已知自由空间波长λ = 0.85 μm ，
计算保证只有一个TE 模工作的AlGaAs 对称平板波导的最大中心厚度。波导参数为n 1 = 3.6，n 2 = 3.55。
解：由式（2.2.9）可得到最大平板厚度为
μm 711.055.36.3258.02222221c
=?=?=n n d λ
2-16 数值孔径计算
接收机PIN 光电二极管的光敏面是2 mm ，使用1cm 的透镜聚焦，透镜和PIN 管之间为空气，计算接收机的数值孔径。
解：因为n 0 = 1，光敏面d = 1 mm ，透镜焦距f = 10 mm ，d /2f <<1, 所以sin α≈ tan αmax max ，由式（2.3.5）可得到
NA = sin αmax ≈ tan αmax = d /2f = 0.05
对应的最大接收角αmax 为2.87o （见图2.2.6），总接收角为2αmax = 5.74o 。
2-17 平板波导的数值孔径和接收角计算
有一个对称的AlGaAs 平板波导，已知中心介质n 1 = 3.6，与其相邻的介质n 2 = n 3 =3.55，
空气n 0 = 1。计算该平板波导的数值孔径和接收角。
解：由式（2.3.5）可知，NA = n 0 sin αmax = 598.055.33.622=?，所以αmax = 36.7o 。对于一个厚的中心薄膜，可以接收± 36.7o 范围内的入射光。
2-18 计算光源耦合进光纤的功率
阶跃折射率光纤芯径折射率n 1 = 1.48，包层折射率n 2 = 1.46，假如面发射LED 的输出功率为P 0 = 100 μW ，请计算光源耦合进光纤的功率P in （可用公式）。
20in )NA (P P =解：该阶跃折射率光纤的数值孔径由式（2.3.4）可知
2425.046.148.1NA 222221=?=?=n n
对于面发射LED ，耦合进光纤的功率P in 可用下式表示
μW 88.52425.0100)NA (220in =×==P P
式中，P 0为光源的发射功率。
2-19 传播模式数量计算
光纤直径50 μm ，阶跃光纤纤芯和包层的折射率分别是 1.480和 1.460，光源波长为0.82 μm ，计算这种光纤能够传输的模式数量。
解：从式（1.5.1）得到
45.4646.148.10.82
π(25)2π2222221=?=?=n n a V λ 然后，根据式（1.5.4）可以求出光纤能够传输的模式数量为N = V 2/2 = 1 078。
2.20 求只传输一个模式的纤芯半径
阶跃光纤n 1 = 1.465，n 2 = 1.460，如果光纤只支持1.25 μm 波长光的一个模式传输，计算这种光纤纤芯最大的允许半径。
解：由式（1.5.1）得到纤芯半径为
μm 96.3460.1465.1π225.1405.2π2405.2222221=?×=?=n n a c
λ
所以直径为7.9 μm 。由此可见，与多模光纤的纤芯直径100 μm 相比，要想单模工作，光纤的纤芯直径必须非常小。
2-21 传播模式数量计算
多模光纤直径100 μm ，阶跃光纤纤芯和包层的折射率分别是1.5和1.485，光源波长为0.82 μm ，计算这种光纤能够传输的模式数量。当工作波长变为1.5 μm 时，又可以传输多少个模式。
解：光源波长为0.82 μm ，从式（1.5.1）得到
81854.15.10.82
π(50)2π2222221=?=?=n n a
V λ 然后，根据式（1.5.4）可以求出光纤能够传输的模式数量为N = V 2/2 = 812/2 = 3286。 当光源波长为1.5 μm ，从式（1.5.1）得到
44854.15.11.5
π(50)2π2222221≈?=?=n n a V λ 同样，根据式（1.5.4）可以求出光纤能够传输的模式数量为N = V 2/2 = 442/2 = 968。 可见，长波长光源允许的模式比短波长光源的少。 2-22 计算纤芯半径、数值孔径和光斑尺寸
阶跃光纤的纤芯和包层的折射率分别是1.465和1.46，归一化频率为2.4。计算该光纤纤芯半径、数值孔径和0.8 μm 波长的光斑尺寸。
解：由式（1.5.1）得到数值孔径为
12.046.1465.1NA 222221=?=?=n n
因为V = 2.4，由式（1.5.3）可得
μm 2.53πNA
2 2.40.8π22221c =×=?=n n V
a λ 当V = 2.4时，w/a = 1.1，所以光斑尺寸w =1.1×2.53 = 2.78 μm
2-23 EDFA 的增益
铒光纤的输入光功率是200 μW ，输出功率是50 mW ，EDFA 的增益是多少？
解：由式（2.7.1）可以得到EDFA 增益是
5020010053in out =×==P P G
或用dB 表示为 dB .9723)lg(10in out dB ==P P G
请注意，以上结果是单个波长光的增益，不是整个EDFA 带宽内的增益。
第3章 光的干涉及应用
3-22 计算谐振腔的频率间隔和波长间隔
典型的AlGaAs 激光器谐振腔长0.3 mm ，腔内填充介质AlGaAs ，中心波长0.82 μm ，介质折射率3.6。请计算相邻纵模间的频率间隔和波长间隔。
解：根据式（3.1.4），并考虑到腔内填充了n = 3.6的介质，可以求得相邻纵模间的频率间隔，即自由光谱范围为
Hz 101396
.3)103.0(21032938
f ×=×××==?Ln c v
由2λλνΔ?=Δc 可以得到
m 1011.310
3)10139()1082.0(1089262??×=×××=Δ=Δc
v λλ 或者 Δλ = 0.311 nm
如果AlGaAs 激光器的谱宽Δλ = 2 nm ，谐振波长之间的间隔是0.311 nm ，所以该激光器输出有2/0.311 ≈ 6个分离的纵模波长信号。
3-23 谐振模式和频谱宽度
考虑一个空气间隙长为100 μm 的法布里?珀罗谐振腔，
镜面反射系数为0.9，请计算靠近波长900 nm 的模式、模式间隔和每个模式的频谱宽度。
解：从式（3.1.3）可以得到 ()()22.22210900101002296=××==??λL
m 因此 ()
nm 90.90022210100226=×==?m L m λ 由式（3.5.3）可求得模式间隔
()
Hz 105.110100*********f ×=××===Δ?L c v v m 由式（3.1.7）可求得精细度
8.299.019.0π1π211=?=?=R R F
同样，由式（3.1.7）可求得每个模式的宽度
Hz 1003.58
.29105.11012
f ×=×==F v v m δ 模式频谱宽度m v δ对应频谱波长宽度m δλ，模式波长nm 90.900=m λ对应模式频率Hz 10328.3c 14m ×==λm v 。既然m m v c =λ，我们就可以对此式进行微分，以便找出波长的微小变化与频率的关系
()()nm 136.01003.51033.310310
2148
2=×××=?=????????=m m m m v v c v c δδλ
3-24 AWG 长度差和相位差计算
一个阵列波导光栅包括M 个石英波导，其相邻波导光程差是ΔL ，在自由空间波长1550 nm 处相邻波导间的相位差是π/8。计算其长度差。对这个ΔL 值计算自由空间波长分别为1 548
nm 、1549 nm 、1550 nm 、1551 nm 和1552 nm 时的相位差。（ΔL= 65.456 nm, 0.125 16π，0.125 08π，0.125 π，0.124 918π，0.124 838π）
解：由题已知，Δφ = π/8，λ = 1 550 nm ，石英波导的折射率是n = 1.48
其相邻波导间的光程差可由相位差表达式（3.4.3）得到
nm 5.4566m 105.45668
1.482ππ10550.1π296eff =×=××××=Δ=Δ??n L φ
λ 自由空间波长1 548 nm 的相位差是
π16 125.010
1.5481074976.193101.5481065.4561.482ππ26-9
6--9eff ××=××××=Δ=Δ?λφL
n 同样，可以计算出波长为1549 nm 、1550 nm 、1551 nm 和1552 nm 的相位差为0.125 08π，0.125π，0.124 919π，0.124 838π。 3-25 激光器的模式和光腔长度
双异质结AlGaAs 激光器光腔长度100 μm ，
峰值波长是1 550 nm ，GaAs 材料的折射率是3.7。计算峰值波长的模式数量和腔模间距。假如光增益频谱特性半最大值全宽（FWHM ）是6 nm ，请问在这个带宽内有多少模式？
解：图3.1.8和图3.1.9为腔模、光增益特性和激光器典型的输出频谱。腔模的自由空间波长和腔长的关系是式（3.1.1）
2m
L n λ=
因此 ()
()477.4100155100017.32296
=××××==??λnL m 或 477 相邻腔模m 和 （m +1） 间的波长间距m δλ是
nL
m nL m nL m nL m 221222
2λδλ=≈+?= 于是，对于给定的峰值波长，模式间距随L 的减小而增加。当L = 100 μm
()()m 1032100017.3210015521062
92???×=××××==nL m λδλ 或者 3.2 nm 已知光增益带宽nm 61=Δλ，在该带宽内的模数是m λλΔΔ/21= 6 /3.2 = 1.87。
此时该带宽内的模数只有一个模式。
3-26 DFB 激光器
DFB 激光器的波纹（光栅节距）Λ = 0.22 μm ，光栅长L = 200 μm ，介质的有效折射率指
数为3.5，假定是一阶光栅，计算布拉格波长、模式波长和它们的间距。
解：由式（3.2.14）可以求得布拉格波长
B 220.22 3.5 1.540 m 1
n m Λλ××===μ 根据式（3.2.16），在B λ两侧的对称模式波长是
()()μm)(103.08540.110400
5.32540.1540.112422B B ?×±=+××±=+±=m nL m λλλ()()22
4B B 1.5401 1.54001 1.5408.46410m 22 3.5400
m m nL λλλ?=±+=±+=±×μ×× 因此，的模式波长是
0=m 7539.10=λμm 或1.5403 μm
两个模式的间距是μm （或者0.6 nm ）。由于一些非对称因素，只有一个模式出现，实际上大多数实际应用，可把4106?×B λ当做模式波长。
3-27 求AWG 的FSR 对应的波长间隔
已知工作在1 560 nm 波长的阵列波导光栅
（AWG ）的自由光谱范围（FSR ）为2 400 GHz ，求与此相对应的波长间隔，并计算能容纳多少个0.8 nm 信道间隔的WDM 信道。
解：已知λ = 1 560 nm ，FSR = Δf = 2 400 GHz ，与此相对应的波长间隔是
nm 9.5110
310400 2)10560 1(89292
≈×××?=Δ?=Δ?c f λλ 如WDM 信道间隔是0.8 nm ，则可以容纳19.5 nm/0.8 nm ≈ 24 个信道。 3-28 计算AWG 的阶数和波导长度
已知工作在1 560 nm 波长的阵列波导光栅（AWG ）的波导有效折射率指数n = 3.3，相邻光栅臂通道长度差 ΔL = 61.5 μm ，计算AWG 的阶数和波导长度。
解：由式（3.2.13）可求得WGR 的阶数
13010
56.1105.613.36
=×××=Δ=?λL
n m 由式（3.4.1）可求得AWG 最短的那个波导长度为
μm 72.303
.321056.113026
1=×××==?n m L λ 已知相邻光栅臂通道长度差 ΔL = 61.5 μm ，所以与它相邻的波导长为
L 2 = L 1+61.5 = 92.2 μm
依次可计算出其他相邻波导的长度。 3-29 F-P 半导体光放大器增益
如果F-P 半导体光放大器解理面的反射率为28.0=R ，估计它的增益是多少，如果R =
0.001，它的增益又是多少？
解：在前F-P 是一个放大器，此时1 3=G ()()()[]75.60]328.01[3)28.01(11)(2222max FPA =×?×?=??=v RG G R G νν， 即17.83 dB 。 如果R = 0.001, G < 1/0.001= 1 000, 选G = 900，则 ()()()[]89820]900001.01[900)001.01(11)(2222max FPA =×?×?=??=v RG G R G νν， 即49.53 dB 由此可见，减少反射可使增大，从而使F-PA 变成TWA 。 max FPA G 3-30 计算光纤转速传感器的光程差。 如果光纤环包围的面积是100 cm 2， 要求旋转速度是10–4ΩE ，计算单环光纤旋转时的有效光程差。 解：由题可知，A = 100 cm 2，光纤环旋转速度是10–4ΩE ，因地球的旋转速度 = 360o /24小时 = 15 o /小时，所以光纤环的旋转速度Ω =（15o /小时）×10–4 = 0.001 5o /小时，换算成弧度/秒为Ω =（0.001 5o × 0.0175弧度/度）/（60×60秒）= 7.29 ×10–9弧度/秒。所以 1691010107.2910 310044??≈××××==Δ=Δ?c A t c L cm 3-31 计算光纤转速传感器的光程差 如果光纤环包围的面积是100 cm 2，要求旋转速度是10–4弧度/秒，计算单环光纤旋转时的有效光程差。 解：由题可知，A = 100 cm 2，光纤环旋转速度是10–4弧度/秒，由式（3.3.5）可以计算出光程差为 12410 101.31010310044??×≈×××==Δ?c A L cm 第5章 光的双折射效应及应用 5-16 双折射e 光和o 光相位差计算 波长为1550 nm 的激光垂直入射到方解石晶片，晶片厚度为d = 0.013 mm ，n o = 1.658，n e = 1.609，计算e 光和o 光通过晶片后的相位差。 解：e 光和o 光通过晶片后产生的相位差由式（5.2.1）可以得到 0.82πmm 013.0)609.1658.1(mm 101550π2)(2π 6e o ≈×?×=?=Δ?d n n λφ弧度 这就是和均以半径的圆方程。 x z o E E E 5-17 液晶双折射e 光和o 光相位差计算 液晶红光入射时非寻常光与寻常光的折射率差为0.13，计算0.63 μm 波长的红光经过8 μm 厚的液晶盒传输后的相差。 解：根据式（5.3.5）可以得到 () 3.3π 13.063 .0841.322ππ2//=×××=Δ=?=Δ=⊥n d n n d n kd λλφ弧度 第6章 光电效应及应用 6-15 PIN 光电二极管的灵敏度 Si PIN 光电二极管具有直径为0.4 mm 的光接收面积，当波长700 nm 的红光以强度0.1 mW/cm –2入射时，产生56.6 nA 的光电流。请计算它的灵敏度和量子效率。 解：因入射光强I = 0.1 mW/cm –2，所以入射功率为 2327in (0.02cm)(0.110W cm ) 1.2610W P AI ???==π×=× 由式（6.1.2）得到灵敏度 ()()97ph in 56.610A 1.2610 W 0.45 A/W R i I P ??===××= 由式（6.1.3）得到量子效率 ()()()()() 3481996.6210J s 310m/s 0.45 A/W 0.8080%1.610C 70010m hc R q ηλ???××====×× 6-16 PIN 光电二极管带宽 PIN 光电二极管的分布电容是5 pF ，由电子-空穴渡越时间限制的上升时间是2 ns ，计算3 dB 带宽和不会显著增加上升时间的最大负载电阻。 解：由式（6.1.6）得到由电子-空穴渡越时间限制的3 dB 带宽是 3dB 9 tr 0.350.35175 MHz 210f τ?Δ===× 为了不使RC 上升时间显著影响系统的上升时间，由文献[1]式（8.3.2）决定的RC 上升时间应小于渡越时间的四分之一，即ns 5.04242.2tr d L RC r ==≤=τC R T ，由此可以确定最大负载电阻为Ω≤ 46L R 。 6-17 InGaAs APD 灵敏度 InGaAs APD 没有倍增时（M = 1），波长1.55 μm 处的量子效率为60 %，当反向偏置时的倍增系数是12。假如入射功率为20 nW ，光生电流是多少？当倍增系数是12时，灵敏度又是多少？ 解：由式（6.1.4）可以得到用量子效率表示的灵敏度 199348(1.610)(155010)0.60.75A/W (6.62610)(310) q R hc λη???××===×× 假如没有倍增时的光电流是，入射光功率是，根据定义，灵敏度是，因此初始光生电流ph0I in P in ph0/P I R =() 98ph0in 0.752010 1.510A I RP ??==×=×。 当有倍增时的光电流 87ph ph012(1.510A) 1.8010A I MI ??==×=× 倍增系数12时的灵敏度 ph in 120.759.0A/W R I P MR ′===×= 6-18 Si APD 光电流与PIN 光电流比较 Si APD 在830 nm 没有倍增即M = 1时的量子效率为70 %，反偏工作倍增系数M =100， 当入射功率为10 nW 时，光电流是多少？ 解：没有倍增时的灵敏度 ()() 199348(1.610)830100.700.47 A/W (6.62610)310q R hc λη???××==×=×× 没有倍增时的初始光电流 () nA 7.4101047.09in ph0=×==?RP I 倍增后的光电流 ph ph0100 4.7470nA I MI ==×= 6-19 本征吸收 半导体材料对光的吸收系数为104 m ?1时的光子能量称为半导体材料的带隙。那么Si 材料的带隙是多少？计算多晶硅太阳能电池对波长1 000 nm 和500 nm 光的吸收深度是多少？ 解：由图6.4.7可以查得，α = 104 m ?1时，Si 的光子能量约为1.15 eV ，所以Si 的带隙约1.15 eV 。 由图6.4.7可以查得，波长1 000 nm 和500 nm 时的吸收系数分别为α = 7×103 m ?1和α = 1×106 m ?1，所以对光的吸收深度分别为 m 101.410 71143?×=×==αδ 或 140 μm m 101.010 11166?×=×= =αδ 或 1 μm 由此可见，波长越长（频率越低）吸收深度越深，如图6.4.5所示。 6-20 设计一个所需工作波长的光电二极管 光电器件工程师需要设计一个工作波长为1.5 μm 的Ge PN 结光电二极管， 已知光接收侧是半导体掺入浓度很大的P+，中性区很薄，厚度可以不计。假如吸收光子产生电子-空穴对发生在耗尽区，请问耗尽区的厚度是多少？ 解：由图5.4.7可以查得波长1.5 μm 、半导体材料Ge 的吸收系数为5×105，所以吸收深度为 6510210 511?×=×= =αδm 即 2 μm 所以该器件的耗尽区厚度应为2 μm 。 6-21 光伏电池光电流计算 考虑一个晶体硅器件，受光面积A = 4 cm ×4 cm ，L N = 0.5 μm ，W = 1.5 μm ，L e = 70 μm ， x = 0时的光生电子-空穴对产生率G o = 1×1018 cm –3s –1。当波长λ = 1.1 μm 时光电流是多少？图6.4.7 已给出晶体硅吸收系数与波长的关系。 解：由图6.4.7可以查得，波长λ = 1.1 μm 时，Si 晶体的吸收系数α = 1×103 m ?1。 由式(6.4.1)可以得到光生电流为 ()[]{}e N o ph exp 1L W L A eG I ++??= αα ()[]{}()() 41361819e N o ph m 1011044s m 10101C)10(1.6exp 1????×××××××=++??=L W L A eG I αα ()[]{} []{}{}A 10 792.193.010.2561072exp 12560.m 10705.15.0m 101exp 123613????×=?=×??=×++×?? 即光生电流为17.92 mA 。如使用式（6.4.5）计算，可以得到光生电流为18.4 mA ，与使用式（6.4.1）计算的结果相差无几。 6-22 驱动负载的光伏电池 在图6.4.10中，如果驱动3 Ω的负载电阻，电池面积3×3 cm 2，辐照光强700 W m –2 。计算电路中的电流、电压、输送给负载的功率、太阳能电池的效率和填充系数FF 。 解：由题6-25给出的参数，画出该太阳能电池的I-U 特性曲线，并画出负载电阻为3 Ω的负载线，即I = U /3Ω，如图6-25所示，负载线与与I-U 特性曲线的交点是该太阳能电池的工作电流和工作电压，其值为I op = 157 mA ，U op = 0.475 V 。因此提供给负载的功率为 W 0746.0475.0101573op op out =××==?U I P 即74.6 mW 电池的输入功率 W 63.0)m 03.0()m W 700(22in =×?=×=?电池受光面积入射光强P 电池效率为 % 8.11% 10063 .00746.0% 100in out =×=×=P P η 调节负载可以使负载线发生改变，从而使电池提供最大的输出功率，但图6-25的阴影面积已经十分接近最大值，所以效率的提高已十分有限。 为此可以认为I m = I op ，U m = U op ，所以填充系数 722.058.0178475.0157FF oc sc m m =××==U I U I 即 72.2 % 图6-太阳能电池的25 I-U 特性曲线 第7章 电光/磁光/声光效应及应用 7-10 珀克效应相位调制器 在图7.1.1表示的横向相位LiNbO 3调制器中，晶体的施加电压为24 V ，自由空间工作波长为1.5 μm ，如果要求通过该晶体传输的电场分量E 和E x y 产生的相位差为π（半波片），请问d/L 值是多少? 如果d =10 μm ，L 是多少？ 解：在式（7.1.5）中，令Δφ = π，V = V λ/2，所以 3 02222L n r V d φλππ??Δ==π?? ?? 对于LiNbO 3晶体，n 0 = 2.272，r 22 = 3.4×10?12m/V ，由此得到 ()() 3 123622301013.124104.32.2105.1π2π1π21???×=××=Δ=πλφV r n L d 如果d =10 μm ，则L = d /(1.13×10?3) =10/(1.13×10?3) = 8.85×103 μm = 8.85 mm 第9章 光热/光电导/光电荷效应及应用 9-18 CCD 图像传感器 （a ） 有一个像素规模为1024（行）×1024（列）的方形CCD 图像传感器，像素尺寸为24×24 μm 。该传感器的面积有多大？假如数据传输速率是2 MHz ，传输一帧图像需要多长时间？ （b ）在CCD 传感器中，电荷从一个势阱转移到另一个势阱，一个重要的参数是电荷转移效率η，而1?η代表在转移过程中电荷的丢失率，在转移n 次后的效率为 Q Q n n =η 式中，Q n 代表收集到的电荷，Q 0代表入射到传感器的信号电荷。假如在（a ）中CCD 的η = 0.9997，计算该CCD 的电荷收集效率。 解：（a ）传感器的面积是 A = 24 × 10?6 × 24 × 10?6 × 1024 × 1024 = 6.04× 10?4 m 2 即 6.04 cm 2 如果数据传输速率是2 MHz ，则电荷从一个势阱转移到另一个势阱所需的时间是1/（2 × 106） ，所以传输1024 × 1024个像素所需的时间是 1024102410216 ×××=t = 0.522秒 （b ）已知η = 0.9997，n = 1024 × 1024 = 1.048 × 106，所以该CCD 电荷收集效率为 6 101.0489997.0×=n η≈ 0.5476 物理学院2011级光学专业研究生 《光电子学与光子学原理及应用》考题 1．简答题 1.1 受抑全内反射有什么特点？ (5分) 1.2 解释下图中的现象。(5分) 1.3 本征半导体、n 型半导体和p 型半导体的Fermi 能级以什么特点？? (5分) 1.4 下图是一个LD 的输出谱，解释三个谱变化的物理含义。 (5分) 1.5 下面的雪崩光电二极管中有什么特点？吸收和倍增发生在什么区域? (5分) 2．计算题 2.1 假设一个光源辐射的频率谱有一个中心频率ν0和谱宽?ν。以波长来衡量， 这个频率谱有一个中心波长λ0和谱宽?λ。显然，λ0 = c/ν0。因为?λ << λ0、?ν << ν0，利用λ = c/ν，证明：谱宽?λ和相干长度l c 满足： c 2000λννλνλ?=?=?，λλ?=?=20t c l c 对于He-Ne 激光器，λ0 = 632.8nm ，?ν ≈1.5GHz ，计算?λ。(15分) 2.2 一个介质平板波导中间薄层是一个厚度为0.2μm 的GaAs ，它夹在两个AlGaAs 层之间。GaAs 和AlGaAs 的折射率分别为 3.66和3.40。假设折射率随波长变化不是很大。截止波长是多少？(大于截止波长时波导中只能传播单模)。如果波长为870nm 的辐射(对应于带隙辐射)在GaAs 层传播，消逝波向AlGaAs 层的贯穿深度是多少？这个辐射的模场直径是多少？(15分) 2.3 内量子效率ηint 给出在正向偏置下电子空穴复合中辐射复合并引起光子发射的比例。非辐射跃迁中，电子和空穴通过复合中心复合并发射声子。由定义， nr r r int 111)(τττη+=+=非辐射复合速率辐射复合速率总复合速率辐射复合速率 τr 是少数载流子在辐射复合前的平均寿命，τnr 是少数载流子通过复合中心复合前的平均寿命。 总电流I 是由总复合速率决定的，而每秒发射的光子数(Φph )是由辐射复合速率决定的。所以，内量子效率ηint 又可以写为： e I h P e I //op(int)ph int νη=Φ==每秒损失的总载流子每秒发射的光子 其中，P op(int)是内部产生的光功率(还没有出腔外)。 对一个在850nm 发射的特定的AlGaAs LED ，τr =50ns ，τnr =100ns 。在100mA 的电流下，内部产生的光功率是多少？(15分) 2.4 一个InGaAsP-InP 激光二极管的光学腔长为200μm ，峰值辐射在1550nm 处，InGaAsP 的折射率为4。假设光学增益带宽不依赖于泵浦电流并取为2nm 。问： （1）对应于峰值辐射的模数是多少？ （2）腔模之间的间隔是多少？ （3）在这个腔中有多少模式？ （4）这个光学腔两端（InGaAsP 的晶面）的反射系数和反射率是多少？(15分) 2.5 一个商用的InGaAs pin 光电二极管的响应度曲线如下图。它的暗电流为5nA 。 (1) 在1.55μm 波长下，导致二倍暗电流的光电流的光功率是多少？在1.55μm 处，光电探测器的量子效率是多少？ (2) 在1.3μm 波长下，如果入射光功率相同，光电流是多少？在1.3μm 处，光电探测器的量子效率是多少？ (15分) 一、填空题(每空1分，共10分) 1、价值工程整个过程大致划分为三个阶段：______、______和______。 2、.财务评价的清偿能力分析要计算资产负债率、__________、__________和借款偿还期等指标 3、效率是____________与____________，是判定独立方案优劣的标准。 4、建设项目总投资是固定资产投资、_________、_________和流动资金之和。 5、建设项目经济评价有一套完整的财务评价指标,敏感性分析最基本的分析指标是____________，也可选择净现值或____________作为分析指标。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共20分。) 1.如果银行存款利率为12%，为在第5年末获得10000元，现在应存入银行( ) A.5674元 B.2000元 C.6250元 D.8929元 2.在多方案决策中，如果各个投资方案的现金流量是独立的，其中任一方案的采用与否均不影响其他方案是否采用，则方案之间存在的关系为( ) A.正相关 B.负相关 C.独立 D.互斥 3.已知某产品有四个功能，其中各功能重要程度为F1比F2重要，F3比F1重要，F1比F4重要，F3比F2重要，F2比F4重要，F3比F4重要，试用强制确定法来确定F1的功能重要性系数为( ) A.0.33 B.0.36 C.0.30 D.0.40 4、20.由于自然力的作用及管理保养不善而导致原有精度、工作能力下降，称为( ) A.第Ⅰ种有形磨损 B.第Ⅱ种有形磨损 C.第Ⅰ种无形磨损 D.第Ⅱ种无形磨损 5．当名义利率一定，按月计息时，实际利率（）。 A．大于名义利率B．等于名义利率 C．小于名义利率D．不确定 6．不确定性分析方法的应用范围下列叙述有误的是（）。 A．盈亏平衡分析既可用于财务评价，又可用于国民经济评价。 B．敏感性分析可用于国民经济评价 C．概率分析可同时用于财务评价和国民经济评价 D．敏感性分析可用于财务评价 7．某人每年年末存入银行5000元，如果存款利率为8%，则第五年末可得款（）。 A．29333元B．30500元 C．28000元D．31000元 8.某设计方案年产量为12万吨，已知每吨产品售价为675元，每吨产品应付税金175元，单位可变成本为250元，年固定成本是1000万元，试求盈亏平衡点BEP(单位产品售价)为( )(元/t)。 A.504 B.505 光从一个更稠密介质n1和一个不太致密的介质N2之间的边界处的全内反射是伴随着在边界附近的介质2的渐逝波传播。发现这一波的函数形式，并与距离的讨论如何将其因人而异进入介质2。其具有的Y衰减为振幅。注意，被忽略，因为它意味着光波在介质2的振幅，因此强度的增长。这里考虑的行波的一部分，这是在z波矢，即，沿边界。从而渐逝波在z 传播。此外，这意味着该传输系数。必须是这是一个实数，并且是相变所指示的复数。注意，不，但是，改变传播沿z和沿y中的渗透的一般表现。 B 强度，反射率，透射率 它是经常需要计算的反射波和透射波的强度或照度当光在指数n1的介质行进，入射在一个边界，在那里的折射率变化到n2。在某些情况下，我们简单地在垂直入射那里是在折射率的变化感兴趣的.. 对于光波行进机智速度v与相对介电常数ε的介质时，光强度L是在电场振幅e作为定义的。 这里表示在每单位体积的场的能量。当由速度v乘以它给在该能量通过一个单位面积传输的速率。反射率R的措施，以使入射光和反射光的强度可以单独用于电场分量平行和垂直于入射面被定义。虽然反射系数可以是复数，可以表示相位变化，反射率是一定表示强度变化的实数。复数幅度限定在其产品而言，其复数共轭。由于玻璃介质具有大约1.5的折射率，这意味着通常在空气- 玻璃表面上的入射辐射的4％被反射回透射吨涉及发射波到以类似的方式对反射入射波的强度。我们必须，但是，考虑到透射波是在一个不同的媒介，也是其相对于边界方向与入射波的不同折射。对于垂直入射时，入射光和透射光束是正常和透射率被定义.光的部分反射和透射部分必须经过叠加。 例：疏介质反射光的（内部反射） 光的光线是行驶在折射率为n1的玻璃介质=1.45变为事件折射率n2=1.43的密度较小的玻璃介质。假定光线的自由空间波长为1微米。 A 一个我应该为TIR最小入射角是什么？ B 什么是当a =85，反射波的相位变化- 90？ 考虑光在法向入射上的折射率1.5与空气的折射率1的玻璃介质之间的边界处的反射。 A：如果光从旅行的玻璃，什么是反射系数和相对于入射光的反射光的强度？ B：如果光从玻璃行进到空气中，什么是反射系数和相对于入射光的反射光的强度？ C：什么是在一个以上的外部反射偏振角？你会怎么做一个宝丽来设备，基于偏振角偏振的光？ 如果我们从玻璃板上反射光，保持入射角在56.3（我们可以使用反射光将与电场分量垂直于入射面偏振。的透射光将在该领域更大入射平面上，也就是说，这将是部分偏振光。通过使用堆栈玻璃板1可以增加透射光的偏振（这种类型的桩的感光板的偏振片的是在1812年发明了多米尼克fjarago） 当光入射在半导体的表面上，就变成部分地反射。局部反射是在太阳能电池，其中透射光能 国际光学与光子学会SPIE简介 SPIE成立于1955年，致力于推动以光为基础的技术，服务了超过170个国家。SPIE 每年组织或赞助近25个大型技术论坛、展览以及培训项目，范围遍及北美、欧洲、亚洲及澳洲。 1957年，出版了第一期SPIE报刊，举办了第一届国家技术研讨会。 1960年，SPIE报刊刊登了第一组技术论文。 1963年，SPIE举办了第一届研讨班形式的会议并出版了第一批会议记录。 1973年，总部从Redondo Beach迁往加州的Palos V erdes。 1975年，协会收入达到50万美元，实现了财政自给。 1977年，成立了协会金牌奖。总部迁往华盛顿Bellingham。 1995年，举办了成立40周年庆典。合作赞助了在西安举办的国际传感器应用与电子器件展览会。 2000年，SPIE会员Zhores I. Alferov因在半导体异质结构和高速光电子学方面的贡献获得诺物理学奖。 2003年，SPIE数字图书馆启动，提供了期刊和会议纪要的七万篇文献。 现在的光学和光电子学大都围绕信息光学展开研究。在集成光信息处理方面，有光计算、光学互连、衍射光学等前沿领域；在成像方面，较热门的技术有光学计算机断层成像和三维共焦成像系统；在光学传感器方面，人们越来越关注三维传感技术；新一代的全息术和光学信息处理技术也亟待开发。同时，信息光学的材料和装置也成为了热门领域。更加偏向应用领域的还有人机接口与显示技术。当然还有很多基础理论问题，如非线性光学、超快光学现象、散射、位相共轭等。 Statement of Purpose SPIE is an international society advancing an interdisciplinary approach to the science and application of light. About the Society SPIE is the international society for optics and photonics founded in 1955 to advance light-based technologies. Serving approximately 180,000 constituents from more than 170 countries, the Society advances emerging technologies through interdisciplinary information exchange, continuing education, publications, patent precedent, and career and professional growth. SPIE annually organizes and sponsors approximately 25 major technical forums, exhibitions, and education programs in North America, Europe, Asia, and the South Pacific. In 2010, the Society provided more than $2.3 million in support of scholarships, grants, and other education programs around the world. 工程经济分析的几个原则;市场结构等;机会成本、负债、收益、税金等;资金的等值计算;会画现金流量图(P、A、F)发生的时间点需要格外注意;名义利率与实际利率的计算转化;复利系数表格会查表;工程经济学的概念;评价指标的选取;静态动态指标的区别;盈利、偿债能力的指标及计算;多方案的比选方法计算(重点);净现值、等额年值、内部收益率、增量指标的分析方法;资金的时间价值的理解与应用;净现值率法的应用;项目资金筹措的概念;综合资金成本以及计算;财务分析与经济分析的区别;影子价格的计算;折旧的方式及计算(加速折旧法);建设投资构成;投资估算中的预备费、建设期利息的估算;盈亏平衡分析(重点);敏感性因素分析;设备更新的概念,设备更新的多方案必选计算(重点,与课题本上的例题类似);磨损与寿命周期;价值工程的概念;功能评价的方法(0-4评分法重点);提高价值的五种途径等。题型:跟模拟题相似,选择、简答、名词、简算、计算等。 一、单项选择题 1.实现方案所需的一次性支出的资金称为( ) A.固定资金 B.投资 C.流动资金 D.生产成本 2.税后利润就是指( ) A.利润总额减去销售税金 B.利润总额减去增值税 C.利润总额减去营业税 D.利润总额减去所得税 3.下列费用项中,属于经营成本的就是( ) A.设备折旧费 B.无形资产摊销费 C.利息支出 D.直接材料费 4.当项目投产后每年净收益均等时,项目的投资回收期就是指( ) A.投资总额与年净收益之比 B.年净收益与投资总额之比 C.投资总额与年净收益之差 D.年净收益与投资总额之差 5.在多个互斥方案比较时,如果技术方案的逐年收益没有办法或没有必要具体核算,可采用( ) A.内部收益率法 B.净现值法 C.现值成本法 D.年值法 6.在运用净现值法对多个互斥方案评价时,如果各方案的使用寿命相同,则最优方案的净现值( ) A.最小 B.最大 C.等于零 D.小于零 7.对工程项目进行可行性研究的最佳时期就是( ) A.投资时期 B.投资前时期 C.试生产时期 D.生产时期 8.在对工程项目进行国民经济评价时,常采用的价格就是( ) A.市场价格 B.出厂价格 C.批发价格 D.影子价格 9.在工程经济评价中,反映项目计算期内各年的利润总额、所得税及税后利润分配情况的财务报表,称为( ) A.现金流量表 B.资产负债表 C.损益表 D.资金来源与运用表 10.在财务评价中,项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率,称为( ) A.财务内部收益率 B.财务净现值 C.投资收益率 D.投资利润率 11.通过对历史资料的统计与分析,寻求变量之间相互依存的相关关系规律的一种数理统计方法称为( ) A.时间序列法 B.移动平均法 C.回归分析法 D.指数平滑法 12.当产品的工艺及其她生产条件已经稳定,销售量迅速增长时,该产品处于市场寿命周期中的( ) A.投入期 B.成长期 C.成熟期 D.衰退期 13.在产品功能整理过程中,上位功能与下位功能的关系就是( ) A.上位功能就是下位功能的手段 B.上位功能与下位功能都就是手段 C.上位功能与下位功能都就是目的 D.上位功能就是下位功能的目的 14.由于不断出现技术上更加完善,经济上更加合理的设备,使原设备显得陈旧落后,因此产生的磨损,称为( ) A.有形磨损 B.自然磨损 C.无形磨损 D.物质磨损 15.设备从投入使用起到被新技术淘汰为止,所经历的时间称为( ) A.技术寿命 B.物理寿命 C.经济寿命 D.自然寿命 16.若设备的原始价值为K0,目前的修理费用为R,设备的再生产价值为K1,则在两种磨损作用下的残余价值为( ) A. R K0- B. R K1- C.1 K R D.0 K R 17.现代化改装能克服现有设备技术落后的状态,促使( ) A.产品升级 B.设备的技术进步 C.产品价格提高 D.增加设备的寿命 18.下列方法中属于计算设备合理更新期的方法就是( ) 练习题： 1.某企业有一笔资金，可用于A、B、C、D四个项目中的任一项目投资， 但一旦投资于某项目时就必须放弃另外三个项目。预计四个项目年获利分别为30万元、45万元、50万元、60万元。问该企业将这笔资金投资于A项目或B 项目或C项目的机会成本分别为多少万元? 2. 2.企业第一、二、三年分别投资1000万元，800万元，500万元；第三、四 年分别收益20万元，40万元，经营费用为30万元。以后各年平均收益550万元，经营费用均为100万元，寿命期12年，期末残值200万元。画该项目的现金流量图。 3. 3.某建筑公司计划从一年后开始的今后20年间每年能从银行取出2万元, 第五年能多取出1万元,第10年能多取出1.5万元。若资本折现率为6%，则该公司应存多少钱才能满足需要？ 4. 0 5 10 20 P＝？ 4、某人每月末存款100元，期限5年，年利率10％，每半年复利一次。计息期内 分别按不计息、单利和复利计算，求第五年可得的本利和 5、某公司购买了一台机器，估计能使用20年，每4年大修一次，每次大修费用 1000元，现在应该存入银行多少钱才足以支付20年寿命期间的大修费用。按年利率12％计，每半年计息一次。 6、企业兴建一建设项目，第一年投资1000万元，第二年投资2000万元，第三年 投资1500万元，投资均在年初发生，其中第二年和第三年的投资使用银行贷款，年利率为12％。该项目从第三年起开始获利并偿还贷款，10年内每年年末获净收益1500万元，银行贷款分5年等额偿还，问每年应偿还银行多少钱？ 7、试计算图示等差数列的现值及等额年值。（i=10%） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 A1=10万元 G=10万元 货币资金具有时间价值指的是什么？ 一定数量的货币资金的价值是不固定的，它随时间而变化。既在一定时间内，资金通过一系列的经济活动具有增值的能力。 什么是现金流量？ 拟建项目在整个项目计算期内各个时点上实际发生的现金流入.流出，以及流入与流出的差额（又称净现金流量) 什么是现金流量图？ 是描述现金流量作为时间函数的图形，它能表示资金在不同时间点流入与流出的情况。 什么是利息？就是借贷货币所付出的代价。 什么是利率？ 就是在一定时期内所付利息额与借贷金额的比值，通常以百分率表示 单利法有什么缺陷？不适于计算长期借贷利息 什么是复利法？ 复利法是指按一定期限（如一年或一季）将一期所生利息加入本金后再计算下期利息，逐期滚算直至借贷期满的一种计息方法，人们俗称“利滚利”、“驴打滚”。用公式来表示即为：利息=本金〔（1+利率）期限次方一1〕 单利法和复利法的适用条件极其原因？ 复利计算和单利计息的差别在于，单利计算方法中期限是在括号中与年利率直接相乘；而在复利计算中，期限是作为指数，在括号之外的。如果投资的期限相同，而且投资的年利率也一样，那么前者的值要大于后者的值，因此，在复利计息方式下计算出来的到期还本付息额要大于单利方式下计算出来的数值，并且期限越长，这两个值之间的差额越大 什么是有效利率和名义利率？ 有效利率是指能够真实反映全部中长期贷款成本的年费用率。所谓名义利率，是央行或其它提供资金借贷的机构所公布的未调整通货膨胀因素的利率，即利息（报酬）的货币额与本金的货币额的比率。即指包括补偿通货膨胀（包括通货紧缩）风险的利率 有效利率的计算式是什么？i=利息/本金 根据复利计算公式，如年利率为6%，试问当以半年，月，半月，天计息一次的情况下的有效利率各为多少？ 什么是现值？ 指资金折算至基准年的数值，也称折现值、也称在用价值，是指对未来现金流量以恰当的折现率进行 什么是等值且其取决于哪些因素？ 是指在特定利率条件下，在不同时点上的两笔绝对值不等的资金具有相同的价值。等值取决于利率和时间两个因素。 简述复利公式？i-利率或折现率n=复利的计息期数p=现值f=终值a=年金 什么是静态评价方法，其优缺点有哪些？ 是不考虑资金的时间价值，对现金流量分别进行直接汇总计算评价指标的方法。优点是计算简便、直观，广泛用来对投资项目的经济效果进行粗略估计，缺点是没有考虑资金的时间价值。 什么是基准贴现率？ 在计算动态评价指标时，利率i是一个重要的参数，通常把在进行动态评价时使用的这种利率称为基准贴现率。 什么是静态投资回收期？ 是指在不考虑资金的时间价值的条件下，用投资所生产的净现金流量补偿原投资所需要的时 电子工程系学科设置? 通信与信息系统 信号与信息处理 电磁场与微波技术? 物理电子学 电路与系统 电子工程系教学工作? 年本科开课目录? 年研究生课程目录? 各研究所教研室介绍 信息光电子研究所? 一、情况介绍和研究方向 二、年在研的科研项目? 三、课题组介绍（) 通信与微波研究所? 一、情况介绍和研究方向 二、年在研的科研项目? 三、课题组介绍（) 通信技术方向 电磁场与微波技术方向? 高速信号处理与网络传输研究所 一、情况介绍和研究方向 二、年在研的科研项目 网络与人机语音通信研究所? 一、情况介绍和研究方向? 二、年在研的科研项目 三、研究方向(）? 图象图形研究所 一、情况介绍和研究方向 二、年在研的科研项目 三、联系方式? 电路与系统教研室 一、情况介绍和研究方向? 二、年在研的科研项目? 三、研究方向() 电子工程系学科设置 专业设置 本科生专业： ?电子信息科学类 研究生专业： 一级学科???二级学科 电子科学与技术???物理电子学 ????电路与系统 ??????微电子学与固体电子学 ??????电磁场与微波技术 信息与通信工程??通信与信息系统 ??????信号与信息处理 ????电子与通信工程（工硕） 通信与信息系统 学科方向：通信与信息系统 研究课题:、信息传输与接入 、数字信号处理与终端技术 、无线通信技术与系统 、通信网络与交换技术 、通信与信息系统的仿真与集成 依托国家重点实验室及相关学术领域： 微波与数字通信国家重点实验室、集成光电子学国家重点实验室 系内:微波与天线、信息光电子与光电子学、电路与系统、信号与信息处理 跨系、所:微电子学研究所、计算机科学与技术系、自动化系、电机工程与应用电子技术系、工程力学系、材料科学与工程系 第一章 1.10 Refractive index (a) Consider light of free-space wavelength 1300 nm traveling in pure silica medium. Calculate the phase velocity and group velocity of light in this medium. Is the group velocity ever greater than the phase velocity? (b) What is the Brewster angle(the polarization angle qp) and the critical angle(qc) for total internal reflection when the light wave traveling in this silica medium is incident on a silica/air interface. What happens at the polarization angle? (c) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when the light beam traveling in the silica medium is incident on a silica/air interface? (d) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when a light beam traveling in air is incident on an air/silica interface? How do these compare with part (c) and what is your conclusion? 1.18 Reflection at glass-glass and air-glass interface A ray of light that is traveling in a glass medium of refractive index n1=1.460 becomes incident on a less dense glassmedium of refractive index n2=1.430. Suppose that the free space wavelength of the light ray is 850 nm. (a) What should the minimum incidence angle for TIR be? (b) What is the phase change in the reflected wave when the angle of incidence qi =85 ° and when qi =90° ? (c) What is the penetration depth of the evanescent wave into medium 2 when qi =85 ° and when qi =90° ? (d) What is the reflection coefficient and reflection at normal incidence (qi =0 ° )when the light beam traveling in the glass medium (n=1.460) is incident on a glass-air interface? (e) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when a light beam traveling in air is incident on an air/-glass interface (n=1.460)? How do these compare with part (d) and what is your conclusion? 1.20 TIR and polarization at water-air interface 郑州大学远程教育 工程经济学 习 题 解 答 第一部分客观题 1.( )出版了《工程经济学》，系统阐明了货币的时间价值、货币管理、经济决策和风险与不确定性分析等，使工程经济学的学科体系更加丰富和完整。 A、布西 B、里格斯 C、迪安 D、凯恩斯 2.工程经济中的（），通常是指拟议中的工程（投资）项目，表现为一个或一组可供选择的技术方案。 A、工程 B、技术 C、手段 D、工艺 3.工程经济学中的经济，主要是指（）。 A、生产关系 B、国民经济 C、节约或节省 D、社会生产和再生产 4．已知折现率i>0，根据所给现金流量图，下列表述错误的是（）。 A．A1 为现金流出 B．A2 发生在第3 年年初 C．A3 发生在第3 年年末 D．若A2 与A3 流量相等，则A2 与A3 的价值相等 5．在完成建设项目投资和营业收入估算后，就可以估算经营成本，为项目融资前分析提供数据。因此，经营成本与（）无关。 A．总成本费用B．外购原材料费 C．工资及福利费D．融资方案 6．项目的销售利润是销售收入减去销售税金及附加与（）的差额。 A．总成本费用B．经营成本 C．经营成本+所得税D．折旧+摊销 7．在建设投资估算方法中，( ) 最为粗略，一般仅用于投资机会研究阶段。 A. 系数估算法 B. 单位生产能力估算法 C.生产能力指数法 D. 比例估算法 8．某建设项目建设期3年，生产经营期17年，建设投资（静态）5500万元，流动资金500 万元。建设期第1 年初贷款2000万元，年利率9%，贷款期限5年，每年复利息一次，到期一次还本付息，该项目的总投资为（）万元。 A．6000 B．6540 C．6590 D．7077 9．建筑安装工程造价由（）组成。 A．直接费、间接费、计划利润、规费和税金 B．分部分项工程费、措施项目费、其他项目费 C．分部分项工程费、措施项目费、其他项目费、规费和税金 D．直接费、间接费、利润、税金 10．某建设工程项目的建设期为2年，第一年贷款600万元，第二年贷款800万元，贷款年利率10%，按年复利计息，则该项目建设期利息综合为（）万元。 A．103 B．140 C．133 D．200 光电子学与光子学讲义-知识要点 《光电子学》知识要点 第0章 光的本性,波粒二像性, 光子的特性 第一章 1．了解平面波的表示形式及性质，了解球面波、发散波的特点 2．理解群速度的定义及物理意义和光波波前的传播方向的矢量表示、能量的传播方向的矢量表示 3．理解描述反射和折射的菲涅尔公式的物理意义，掌握垂直入射情况下的反射率和透射率的计算公式和布儒斯特角 4．理解全反射情况下导引波和倏逝波的形成和特点，了解古斯-汉森位移。5．掌握垂直入射时反射系数的公式，理解反射率和透射率定义，不会计算6．掌握布儒斯特角的定义和特点。 7．掌握光波相干条件。理解薄膜干涉的物理机制和增透膜、增反膜的形成条件。 8．FP腔的特点和模式谱宽同反射镜反射率之间的关系。 9．了解衍射现象产生条件，理解波动光学处理光的衍射的基本方法。了解单缝、矩形空、圆孔的衍射图案特征和弗朗和费多缝光栅、衍射光栅、闪耀光栅的特点。 10．理解光学系统的分辨本领的决定因素。什么是瑞利判据？理想光学系统所能分辨的角距离公式。 第二章 1．了解光波导的结构特征和分类，理解平面波导导模形成条件，会利用一种方法推导平面介质波导的导波条件（特征方程），截止状态的特点 2．理解光纤色散的概念，掌握材料色散、波导色散、颜色色散、剖面色散、偏振模色散的特点及形成原因 3．了解阶跃折射率光纤的分析方法及相关参数的物理意义，会利用V参数计算光纤的结构参数 4．掌握光纤中的损耗的成因及分类，掌握损耗的描述和计算。 5．了解G.651、G.652、G.653、G.654、G.655、色散补偿光纤的特点,熟悉G.652的主要参数。 第三章 1．了解pn结的空间电荷区的形成、掌握pn结动态热平衡的物理意义。 2．了解pn结外加正向偏压和外加反向偏压时的特性（空间电荷区、势垒以及载流子的变化规律）。 3．掌握LED的工作原理（即pn结注入发光的基本原理）并理解同质结LED 和异质结LED的区别 4．掌握LED的内量子效率与外量子效率的物理意义，和有源区半导体材料带隙宽度与发射波长的关系，以及温度等因素对发射波长的影响 5．理解LED特性参数（光谱宽度，发散角，输出光功率，调制速度，阈值）的物理意义，了解LED结构的特点。 6．理解双异质结实现高亮度LED的原因。 第四章 《工程经济学》复习题及参考答案 一、单项选择题： 1.在年利率8%的情况下，3年后的125.97元与现在的（ B ）等值。 A.A、90元 B、95元 C、100元 D、 105元 2.每半年末存款2000元，年利率4％，每季复利计息一次。2年末存款本息和为（ C ）元。 A．8160．00 B．8243．22 C．8244．45 D．8492．93 3.公式 A = P(A/P, i, n)中的P应发生在( A )。 A.第一年年初 B. 最后一年年末 B.第一年年末 D. 任意时刻 4.税后利润是指（ D ） A利润总额减去销售税金 B利润总额减去增值税 C利润总额减去营业税 D利润总额减去所得税 5.对于已投产项目，引起单位固定成本变化的原因是由于（ D ）。 A.原材料价格变动 B. 产品产量的变动 C 劳动力价格的变动 D. 总成本的变动 6.现代公司的资金来源构成分为两大部分( B )。 A．注册资金和负债 B．股东权益资金和负债 C、权益投资和负债 D．股东权益资金和贷款 7.确定基准收益率的基础是（ A ）。 A．资金成本和机会成本 B．投资风险 C．通货膨胀 D．汇率 8.价值工程的目标表现为（ A ）。 A.产品价值的提高 B.产品功能的提高 C.产品功能与成本的协调 D.产品价值与成本的协调 9.差额投资内部收益率小于基准收益率，则说明（ B ）。 A.少投资的方案不可行 B. 多投资的方案不可行 B.少投资的方案较优 D. 多投资的方案较优 10.当两个方案的收益无法具体核算时，可以用（ B ）计算，并加以比较。 A.净现值率法 B. 年费用比较法 B.净现值法 D. 未来值法 11.某建设项目只有一个单项工程不编制建设项目总概算,则该单项工程的综合概算除了单位建筑工 程概算,设备及安装工程概算外,还应包括( B )概算 A.工器具及生产家具购置费用 B.工程建设其他费用 C.给排水采暖工程工程 D.特殊构筑物工程 12.不属于建设工程项目总投资中建设投资的是（ D ）。 A．直接费 B. 土地使用费 C．铺底流动资金 D. 涨价预备费 13.以下哪种方式不属于直接融资方式（ C ）。 A.从资本市场上直接发行股票 B. 从资本市场上直接发行债券 C 从商业银行贷款 D. 股东投入的资金 14.用于建设项目偿债能力分析的指标是( B ) A.投资回收期 B.流动比率 C.资本金净利润率 D.财务净现值率 15.以下哪种方式不属于直接融资方式（ C ）。 A.从资本市场上直接发行股票 B. 从资本市场上直接发行债券 C 从商业银行贷款 D. 股东投入的资金 C.损益表 D.资产负债表 16.用于建设项目偿债能力分析的指标是( B ) A.投资回收期 B.流动比率 C.资本金净利润率 D.财务净现值率 17.投资项目的应付利润是税后利润与（ A ）等项目的差。 A.盈余公积金、公益金 B.本息偿还 C.所得税 D.累计盈余 18.下列费用中属于管理费用的是（ C ）。 A.包装费 B.劳动保护费 C.职工培训费 D.利息净支出 19.某设备原始价值16,000元，残值为零，折旧年限为5年，用双倍余额递减法计算的第4年折旧额为（ A ）元。 A.1,728 B.2,304 C.1,382.4 D.3,840 20.已知项目的计息周期为月，月利率为8‰，则年实际利率为（ B ）。 A.8.0% B.10.03% C.9.6% D.9.6‰ 21.下列费用中属于财务费用的是（ D ）。 A.运输费 B.劳动保护费 C.技术转让费 D.利息净支出 22.下列不属于流转税的是（ B ）。 A.增值税 B.资源税 C.消费税 D.营业税 23.计算固定资产各期折旧额时，可以先不考虑固定资产残值方法是（ B ） A.平均年限法 B.双倍余额递减法 C.工作量法 D.年数总和法 24.某设备原始价值20000元，残值为零，折旧年限为5年，用年数总和法计算的第4年折旧额为（ B ）元。 工程经济分析的几个原则；市场结构等；机会成本、负债、收益、税金等；资金的等值计算；会画现金流量图（ P 、A 、F ）发生的时间点 需要格外注意；名义利率和实际利率的计算转化；复利系数表格会查表；工程经济学的概念；评价指标的选取；静态动态指标的区别；盈 利、偿债能力的指标及计算；多方案的比选方法计算（重点）；净现值、等额年值、内部收益率、增量指标的分析方法；资金的时间价值 的理解与应用；净现值率法的应用；项目资金筹措的概念；综合资金成本以及计算；财务分析与经济分析的区别；影子价格的计算；折旧 的方式及计算（加速折旧法）；建设投资构成；投资估算中的预备费、建设期利息的估算；盈亏平衡分析（重点）；敏感性因素分析；设 备更新的概念，设备更新的多方案必选计算（重点，与课题本上的例题类似） 评分法重点）；提高价值的五种途径等。 题型：跟模拟题相似，选择、简答、名词、简算、计算等。 一、单项选择题 当项目投产后每年净收益均等时，项目的投资回收期是指（ 在运用净现值法对多个互斥方案评价时，如果各方案的使用寿命相同，则最优方案的净现值（ 最小 B .最大 C .等于零 D.小于零 在工程经济评价中，反映项目计算期内各年的利润总额、所得税及税后利润分配情况的财务报表，称为（ 现金流量表 B .资产负债表 C .损益表 D .资金来源与运用表 10?在财务评价中，项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率，称为（ A. 财务内部收益率 B .财务净现值 C .投资收益率 D.投资利润率 11?通过对历史资料的统计与分析，寻求变量之间相互依存的相关关系规律的一种数理统计方法称为（ A. 时间序列法 B ?移动平均法 C ?回归分析法 D ?指数平滑法 12?当产品的工艺及其他生产条件已经稳定，销售量迅速增长时，该产品处于市场寿命周期中的（ A. 投入期 B ?成长期 C ?成熟期 D.衰退期 13?在产品功能整理过程中，上位功能与下位功能的关系是（ ） A. 上位功能是下位功能的手段 B ?上位功能和下位功能都是手段 14?由于不断出现技术上更加完善，经济上更加合理的设备，使原设备显得陈旧落后，因此产生的磨损，称为（ A. 有形磨损 B ?自然磨损 C ?无形磨损 D.物质磨损 17?现代化改装能克服现有设备技术落后的状态，促使（ ;磨损和寿命周期；价值工程的概念；功能评价的方法（ 0-4 A. 2. A. C. 3. 实现方案所需的一次性支岀的资金称为（ 固定资金 B ?投资 税后利润是指（ 利润总额减去销售税金 利润总额减去营业税 B. D. C .流动资金 利润总额减去增值税 利润总额减去所得税 下列费用项中，属于经营成本的是（ A ?设备折旧费 B.无形资产摊销费 ） D ?生产成本 ?利息支岀 ?直接材料费 4. A. C. 5 投资总额与年净收益之比 B ?年净收益与投资总额之比 投资总额与年净收益之差 D ?年净收益与投资总额之差 在多个互斥方案比较时，如果技术方案的逐年收益没有办法或没有必要具体核算，可采用（ 内部收益率法 B .净现值法 C .现值成本法 D .年值法 6. A. 7. 对工程项目进行可行性研究的最佳时期是（ A. 投资时期 B ?投资前时期 C ?试生产时期 D.生产时期 8. A. 在对工程项目进行国民经济评价时，常采用的价格是（ 市场价格 B ?岀厂价格 C ?批 ） D.影子价格 9. A. C.上位功能和下位功能都是目的 ?上位功能是下位功能的目的 15?设备从投入使用起到被新技术淘汰为止，所经历的时间称为（ A.技术寿命 16?若设备的原始价值为 .物理寿命 K0,目前的修理费用为 R, ） .经济寿命 D.自然寿命 设备的再生产价值为 K1,则在两种磨损作用下的残余价值为（ A. K 0 R B K 1 R C R K 1 R D. K o A.产品升级 B .设备的技术进步 18?下列方法中属于计算设备合理更新期的方法是（ A.内部收益率法 B .净现值法 C .现值成本法 产品价格提高 D .增加设备的寿命 ） D ?最小年费用法 Nature Photonic | VOL 4 | SEPTEMBER 2010 Graphene photonics and optoelectronics F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan and A. C. Ferrari 石墨烯在光学和电子学方面的丰富的特性引起了广泛关注。除灵活性、鲁棒性和环境稳定性之外，石墨烯还具有高移动性和光透明性。目前的研究焦点是其基础物理和电子器件。但是，我们认为其真正的潜力在于光子学和光电子学方面，其独特的光学和电子性质的结合可以得到充分利用，甚至在没有带隙的情况下，利用狄拉克电子的线性色散也能实现超宽带可调谐性。最近的一些研究成果显示了石墨烯在光子学和光电子学方面的兴起，从太阳能电池和发光器件到触摸屏、光电探测器和超快激光器。 1、引言 电子在石墨烯二维结构中运动时，其能量和动量之间满足线性关系，从而表现为无质量的狄拉克费米子[1-3]。因此，石墨烯的二维带电粒子气的电子特性可由相对论狄拉克方程来描述（而不是有着有效质量的非相对论薛定谔方程[1,2]），其类似于粒子的载流子具有零 质量和约为1610-?s m 的等效的“光速”。 石墨烯具有各种为二维狄拉克费米子所特有的输运现象，如特定整数和分数量子霍尔效应[4,5]，甚至当载流子的浓度趋于零时[1]，也具有约为h e /42 的“最低”电导率，以及Berry ’s 相所带来的具有π相移的Shubnikov –de Haas 振荡[1]。在悬浮样品中观测到的迁移率（μ）高达112610--s V cm 。将此特性与室温下的近弹道输运相结合，使石墨烯在纳米电子材料方面有潜在的应用[6,7]，特别是在高频方面[8]。 石墨烯也有显著的光学性质。例如，尽管它仅有单原子厚度，但具有光学可视性[9,10]。其透射率（T ）可根据细微结构的参数来表示[11]。狄拉克电子的线性色散带来了宽带方面的应用。由于泡里阻塞而观测到饱和吸收[12,13]。非均衡载流子导致热照明[14,17]。化学和物理处理也能导致发光[18,21]。上述这些性质使石墨烯成为了理想的光子和光电材料。 2、电子和光学特性 2.1 电子特性 单层石墨烯（SLG ）的电子结构可用紧束缚哈密顿算符来描述[2,3]。由于键和反键σ-带在能量上完全分离（>10ev 在布里渊区中心Γ），可在半经验计算中将其忽略，仅保留剩 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C D C B B D D D B 10 11 12 13 14 15 B C A D C A 试题（A） 一、填空题（2’×15=30＇） 1、在对一个系统进行工程经济分析时，通常把该系统在考察期间各时点实际发生的资金流出和资金流入称为( )。 A．净现金流量B．资金流量C．现金流量D．现金流动 2、在下面的现金流量图中，若横轴的时间单位为年，则大小为40的先进流量的发生时点为（）。 A．第二年年末B．第三年年初C．第三年年中D．第三年年末 3、某设备原值为8万元，目前账面价值为3万元，现在的净残值仅为1.5万元，目前该设备价值为( )万元。 A．8 B．3 C．1.5 D．5 4、某建设项目现金流量如下表所示，则该项目的静态投资回收期为（）。 t年末0 1 2 3 4 5 6 净现金流量（万元）－550 －600 －200 76 312 560 560 A、5.25年 B、5.72年 C、6.25年 D、6.72年 5、工程经济研究中，( )常常被视为资金的机会成本。 A．股息B．利息C．利率D．贷款额 6、进行单因素敏感性分析，要假设各个不确定因素之间相互独立，当考察一个因素时，令其余因素( )。 A．由小到大变化B．由大到小变化C．依次变化D．保持不变 7、某项目有 )。 8、与计算动态投资回收期无关的量是( )。 A．现金流人B．现金流出C．项目寿命期D．基准收益率 9、价值工程中，方案创新常用专家意见法(德尔菲法)，专家们的意见和信息的沟通主要依靠( )。 A．信息处理B．每轮征询表的反馈C．对专家征询表的回答进行统计处理D．专家意见的统计处理 10、某建设项目的现金流量为常规现金流量，当基准收益率为8％时，净现值为400万元。若基准收益率变为10％，该项目的NPV( )。 A．大于400万元B．小于400万元C．等于400万元D．不确定 11、若名义利率一定，年有效利率与一年中计息周期数m的关系为( )。 A．计息周期增加，年有效利率不变B．计息周期增加，年有效利率减小 C．计息周期增加，年有效利率增加D．计息周期减小，年有效利率增加 12、对于效益基本相同但又难以具体估算的互斥方案比选时，常选用（）。 A、最小费用法 B、净现值法 C、内部收益率法 D、差额内部收益率法 13、若某项目按基准折现率12%计算，所得的净现值为100万元，则该项目的内部收益率可能为（）。 A、8.23% B、10.78% C、12% D、15.04% 14、对于一个特定的投资方案，若基准收益率变大，则( ) A．净现值与内部收益率均减小B．净现值与内部收益率均增大 C．净现值减小，内部收益率不变D．净现值增大，内部收益率减小 15、旧设备的经济寿命为一年，经济寿命时的年度等值费用为6050元/年，第二年使用旧设备的年度等值费用为6750元/年，第三年使用旧设备的年度等值费用为7450元/年，新设备的经济寿命为8年，8年时的年度等值费用为6466元/年，根据更新方案比较的原则，最经济的更新方案是（）。 A．旧设备保留使用一年更换B．旧设备保留使用二年更换C．旧设备保留使用三年更换D．旧设备马上更换物理学院2011级研究生光电子学与光子学原理及应用考题
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