光波电子学期末复习资料汇总

Posted 2021-07-02 Better Bench

所有答案是本人自己汇总，并不能保证答案的准确率，如果有错误，希望评论区能指出，谢谢

一、概念

1、光波电子学

光波电子学是研究红外光、可见光、紫外光、X-射线直至γ射线波段范围内的光波、电子的科学，是研究运用光子、电子的特性，通过一定媒介实现信息与能量转换、传递、处理及应用的一门科学。

2、周期性等同透镜波导

一组彼此相距为d，由相同焦距的薄透镜构成的周期透镜波导称为相同周期透镜波导，即f1=f2=f

3、双周期性透镜波导

由焦距为f1和f2的透镜相互间隔d周期性排列而成，称为双周期透镜波导。

4、波动方程

由麦克斯韦方程组导出的、描述电磁场波动特征的一组微分方程，是一种重要的偏微分方程，主要描述自然界中的各种的波动现象，包括横波和纵波，例如声波、光波和水波。波动方程抽象自声学，电磁学，和流体力学等领域。
—【百度百科】
$$\frac{{\partial }^{2}u}{\partial t^2}=a^2{▽}^{2}u$$
其中a是固定常数，波的传播速率。u=u(x,t)是振幅,${▽}^2$是相对于位置变量x的拉普拉斯算子，u可能是一个标量或向量

5、高斯光束

高斯光束（英语：Gaussian beam）是横向电场以及辐照度分布近似满足高斯函数的电磁波光束。许多激光都近似满足高斯光束的条件，在这种情况中，激光在光谐振腔中以TEM00波模（横向基模）传播。当它在满足近衍射极限的镜片中发生折射时，高斯光束会变换成另一种不同参数的高斯光束，因此，高斯光束是激光光学中一种方便、广泛应用的模型。描述高斯光束的数学函数是亥姆霍兹方程的一个近轴近似解（属于小角近似的一种）。这个解具有高斯函数的形式，代表了光束中电场分量的复振幅。尽管电磁波的传播包括电场和磁场两部分，研究其中任一个场，就足以描述波在传播时的性质。
—【维基百科】
通常情形，激光谐振腔发出的基模辐射场，其横截面的振幅分布遵守高斯函数，故称高斯光束。

6、光纤的数值孔径

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sinα）

7、倍频效应

定义：入射电磁波照射非线性材料后，生成频率为原频率二倍的电磁波的现象。倍频效应是非线性的光学效应，当介质在光波电场的作用下时，会产生极化。
不具有反转对称性的晶体材料可能具有所谓的$X^2$非线性。这种性质可以产生倍频现象，即入射电磁波穿过这种介质时会产生频率为原频率二倍的电磁波（波长为原先的一半）。这一过程被称为倍频（也称二次谐波生成）。大多数情况下，入射电磁波（也称泵浦波）为激光束，产生的倍频波（二次谐波）与原光束方向相同。
—【网页资料】

8、类透镜介质

折射率满足$\eta (x,y)={\eta }_0[1-\frac{k_2}{2k_0}(x^2+y^2)]$介质称为类透镜介质，其中${\eta }_0$为介质轴线上的折射率，$k_0$是轴线上的波数，$k_2$是介质、工作状态以及外界泵浦能量有关的常数。

9、和频效应

两个波在非线性晶体内可以混合成频率为两波频率之和或差的第三个波的现象。

10、光线的传输矩阵

（1）通过厚度为d的均匀介质
$r_0=r_i+d{r}_i^{{}^{\prime }}$
$r_0^{{}^{\prime }}=r_i^{{}^{\prime }}$
$\left(\begin{array}{c}{r}_0\\ r_0^{{}^{\prime }}\end{array}\right)$=$\left(\begin{array}{cc}1& d\\ 0& 1\end{array}\right)$$\left(\begin{array}{c}{r}_i\\ r_i^{{}^{\prime }}\end{array}\right)$
（2）不同介质界面（平面）
${\eta }_{1}sin{r}_i^{{}^{\prime }}={\eta }_{2}sin{r}_0^{{}^{\prime }}$
$n_1{r}_i^{{}^{\prime }}={\eta }_2{r}_0^{{}^{\prime }}$
$r_0=r_i$
$r_0^{{}^{\prime }}=\frac{{\eta }_1}{{\eta }_2}{r}_i^{{}^{\prime }}$
$\left(\begin{array}{c}{r}_0\\ r_0^{{}^{\prime }}\end{array}\right)$=$\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{{\eta }_1}{{\eta }_2}\end{array}\right)$$(\begin{array}{c}{r}_i\\ r_i^{C语言\; 基础语法汇总\; 期末复习}\end{array}$

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