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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】
其中a是固定常数，波的传播速率。u=u(x,t)是振幅, ▽ 2 \triangledown ^2 ▽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 X^2 X2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
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
11、亥姆霍兹方程
亥姆霍兹方程（英语：Helmholtz equation）是一个描述电磁波的椭圆偏微分方程，以德国物理学家亥姆霍兹的名字命名。其基本形式如下：
—【 百度百科】
12、光纤的截止频率
截止频率指的光信号在光纤中传播的最低频率，光纤可以波导的一种类型，其特性是高通滤波器，因为信号在传播过程中能量是会衰落的，显然，频率越高，能量越大，所以存在一个截止频率，这个截止频率转化成归一化频率大概就是在2.2左右。
13、光频二次谐波振荡
光频二次谐波振荡是一种特殊形式的三波混频现象，它是频率分别为 w / 2 π 、 w / 2 π 和 2 w / 2 π w/2\pi、w/2\pi和2w/2\pi w/2π、w/2π和2w/2π的三波场相互作用的结果。
14、电光调制
利用电光效应实现的调制叫电光调制。电光调制的物理基础是电光效应，即是某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受到影响而改变。调制晶体是电光调制器的核心部件，它按一定的方向加工成圆柱体或长方形体状。
电光调制器利用电光效应工作的光调制器，将信息加载于激光的过程称之为调制，完成这一过程的装置称为调制器，其中激光称为载波；起控制作用的低频信息称为调制信号，电光调制属于外调制，即在激光器外的光路中进行调制。目前光通讯领域所用的电光调制器大多是铌酸锂材料做得光波导强度调制器。
—【参考资料】
15、声光调制
声光调制是利用声光效应将信息载入光频载波的一种物理过程，对于声光调制来讲，信息是以电信号形式出现的，电信号作用于压电换能器转化为以电信号形式变化的超声场，后者与广播作用并使之受到调制。可见，声光调制要比电光调制复杂。
16、弹光效应
弹光效应：又叫光弹效应或光弹性效应。某些各向同性的透明介质，在加上机械应力后具有双折射的性质，这又称机械双折射、应力双折射或光弹效应等。其有效光轴在应力方向上，且引起的双折射与应力成正比。
17、光伏效应
“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
—【百度百科】
二、简述题
1、光波在均匀介质中传播，为什么会有反常色散？为什么？
色散率dn/dλ<0。反常色散往往在材料的吸收区左右出现，在吸收区的长波边的折射率,比短波边的折射率要大,中间有明显的不连续。当折射率与波长关系不同于正常色散的规律时，此种色散称反常色散。反常色散反映了介质在选择吸收区及其附近的色散特征。如果介质在某一光谱区出现反常色散，则一定表明介质在该波段具有强烈的选择吸收特性。 而在正常色散的光谱区，介质则表现为一般吸收特性。
2、画图说明平面波在两种不同介质的交界处的反射与折射分析中的s波与p波各指什么？
S波：横波，入射光的电场分量与入射光及反射光所形成的平面相互垂直
P波：纵波，入射光的电场分量与入射光及反射光所形成的平面相互平行
3、画出说明平面非对称波导中，光波入射后的三种不同过程。
（1）覆盖辐射波：入射光入射后没有发生反射，又射出上界面波导模
（2）衬底辐射波：入射光入射后发生一次反射后，又射出下界面波导模
（3）传导波：上下交界面处皆发生全发射，光波被闭锁在波导膜中以锯齿形路线向前传输。
4、请说明光在波导、或光纤中传输的光波模式是指什么？为什么会有不同光波模式？
（1）光波模式：光学上把具有一定频率、一定的偏振状态和传播方向的光波称做光波的一种模式。分为单模或多模
（2）只允许传输一个模式光波的光导纤维称为单模光纤。允许同时传输多个模式光波的光导纤维称为多模光纤。未知
5、简述光学非线性效应的产生机制？
非线性效应是指强光作用下由于介质的非线性极化而产生的效应。单色波场通过非线性效应产生的结果是，除了具有原来频率成分外，还出现二次谐波、三次谐波成分，其中二次谐波是由二次及以上的偶次项产生的，三次谐波是由三次及以上的奇次项产生的。可以通过滤波器取出所需要的频率成分。如图所示
6、什么是光波在均匀介质中传播时的正常色散、反常色散产生的原因？
（1）正常色散：色散率dn/dλ>0。在选择吸收区，折射率随波长变化剧烈 。在选择吸收区两侧，折射率随波长迅速变化，并且在长波一侧的折射率远大于短波一侧。远离吸收区处，折射率随波长的变化表现为正常色散特征。在正常色散的光谱区，介质表现为一般吸收特性。
（2）反常色散：色散率dn/dλ<0。反常色散往往在材料的吸收区左右出现，在吸收区的长波边的折射率,比短波边的折射率要大,中间有明显的不连续。当折射率与波长关系不同于正常色散的规律时，此种色散称反常色散。反常色散反映了介质在选择吸收区及其附近的色散特征。如果介质在某一光谱区出现反常色散，则一定表明介质在该波段具有强烈的选择吸收特性。
7、简述什么是光学非线性的变频效应
当第二个波场的振幅很小时，可以把非线性系统看做是一个变参量的线性系统，其中振幅很小的X2为系统的输入，而X1则为系统参量的驱动量，它引起系统参数的时变作用，这种作用也可以导致频率变换。
8、简述什么是ABCD矩阵？
表示为高斯光束通过一系列复杂的透镜介质后的输出光束的射线矩阵
9、简述电光调制器的结构和原理？
（1）结构：包括输入光束、起偏器、电光晶体、调相光波输出。更多资料参考【常见电光调制器及其原理】
（2）原理：电光调制器是利用某些电光晶体的电光效应制成的调制器。电光调制器的基础是电光效应。电光效应即当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性的变化，实现对光信号的相位、幅度、强度以及偏振状态的调制。
—【 百度百科】
10、简述光源的种类？
照明光源品种很多，按发光形式分为热辐射光源、气体放电光源和电致发光光源3类。
（1）热辐射光源
电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源。包括白炽灯和卤钨灯两种。
（2）气体放电光源
电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源。气体放电有弧光放电和辉光放电两种，放电电压有低气压、高气压和超高气压3种。弧光放电光源包括：荧光灯、低压钠灯等低气压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯，超高压汞灯等超高压气体放电灯，以及碳弧灯、氙灯、某些光谱光源等放电气压跨度较大的气体放电灯。辉光放电光源包括利用负辉区辉光放电的辉光指示光源和利用正柱区辉光放电的霓虹灯，二者均为低气压放电灯；此外还包括某些光谱光源。
（3）电致发光光源
在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。
11、简述波粒二象性？
波粒二象性指的是微观粒子显示出的波动性与粒子性，是微观粒子的基本属性之一。微观粒子有时会显示出波动性（这时粒子性较不显著），有时又会显示出粒子性（这时波动性较不显著），在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。波动所具有的波长与频率意味着它在空间方面与时间方面都具有延伸性。而粒子总是可以被观测到其在某时间与某空间的明确位置与动量。
—【维基百科】【 百度百科】
12、简述光的独立传播原理和光的叠加原理？
（1）光的独立传播原理
两列或两列以上的光波不管它们是否重叠，都各自按照单独存在时的方式独立传播，互不干扰。
（2）线性叠加原理
光的独立传播原理应用到光波的重叠区，各光波在重叠区某点引起的总的光振动应等于各光波单独存在时光振动的合成，此称光波叠加原理。两列光波相遇，交汇区的光矢量=各列光波单独引起的光矢量的矢量和。该原理是处理光的干涉和衍射问题的基本出发点
—【百度百科】
13、简述什么是消逝波？
定义是：当光波从光密介质入射到光疏介质时，如果入射角大于临界角会产生全反射现象。 此时有光波虽然不能穿过两种介质的临界面， 但沿着临界面平行的方向会产生光波，其电场及磁场的复振幅随着远离临界面的距离的增大而呈现指数级的减小趋势，这部分光波被称为消逝波，或称为表面波。是当光波在两种介质产生全反射时发生的光学现象。其幅值随与分界面相垂直的深度的增大而呈指数形式衰减。
14、简述光纤的分类？
（1）按照制造光纤所用的材料分类
有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。
（2）按结构形式划分
分为包层式（反射式）和自聚焦式
（3）按传输模式分
分为单模光纤和多模光纤
（4）按折射率分布情况分
分为阶跃型和渐变型光纤
（5）按光纤的工作波长分类
分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤
—【参考资料】
15、描述光纤的主要性能的参数有哪些？
（1）光纤的损耗
光在光纤中传输时，随着传输距离的增加，光功率逐渐减小。
（2）光纤的色散
在光纤中传输的光信号的不同频率成分或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真，这种现象称为光纤的色散或弥散。光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。
（3）光纤的带宽
一段光纤所能通过的最大调制频率脉冲的调制频率和光纤长度的乘积，是一个表征多模光纤光学特性的综合指标。
16、简述什么是光调制？
是指改变载波的振幅、强度、频率、相位、偏振等参数使之懈怠信息的过程。本质上就是对极化方向上的单位矢量、振幅、载波频率和相位中的一种或多种参量进行调制。研究的主要调制方式有偏振位移调制键控（PoLSK）、幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
—【百度百科】
17、简述弹光效应？
又叫光弹效应或光弹性效应。是某些透明材料（主要是塑料、玻璃、环氧树脂等非晶体）在承受载荷出现应变的状态下由各向同性变成各向异性并展现出对光的双折射的现象。双折射是指光线透过材料时表现出两种不同的折射率，在许多晶体中可以观察到这种现象。在光测弹性过程中，光弹性材料的某一点的折射率大小跟该点的应力状态直接相关。通过偏光器分析双折射，可以得到诸如最大切应力及其方向等信息。
—【维基百科】
18、简述电光效应及其分类？
电光效应是指光学折射率因外加电场而发生变化的一种效应。所谓电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象。电光效应是在外加电场作用下，物体的光学性质所发生的各种变化的统称。与光的频率相比，通常这一外加电场随时间的变化非常缓慢。
分为两类，第一类线性电光效应（或称普克尔效应），它表现为折射率外加电场是呈线性变化。第二类二次电光效应（或称克尔效应），它表现为折射率随外加电场幅度的平方成比例的变化。
19、光电器件主要有利用哪些效应制作的器件？
• 光敏电阻
是利用光电导效应的一种特殊的电阻，它的电阻和入射光的强弱有直接关系。
• 光电二极管
当一个具有充足能量的光子冲击到二极管上，它将激发一个电子，从而产生自由电子。这样的机制也被称作是内光电效应。
• 光电池
光伏发电是根据光生伏特效应原理
• 光电管
是光电效应的应用之一
• 光电倍增管
光电倍增管是利用光电子发射效应和倍增极的二次电子发射效应制成的光电器件
20、光信号的频率在哪个频段？红外辐射其波长范围在什么区间，需要用什么器件检测？
（1）光的频率范围： 2×1011HZ到2×1015HZ
（2）红外辐射是一种电磁波，位于可见光波段的红光和微波的长波段之间。红外线的波长位于780 nm和1mm之间。
—【参考资料】
（3）检测器件：红外线传感器是一种能够感应目标辐射的红外线，利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。不确定
21、响应度描述的是什么？单位是
响应度R其大小为光电转换器的平均输出电流Ip与光电转换器（又称光检测器）的平均输入功率Po的比值，即输出电信号电流大小与输入光信号功率大小之比。用公式表示为： $$R=\frac{Ip}{Po}$$单位为A/W。
22、接收器件的灵敏度的定义？
接收灵敏度就是接收机能够正确地把有用信号拿出来的最小信号接收功率。
23、描述说明发光的原理并举例说明不同光源的区别?
（1）原理
光是能量的一种传播方式。光源所以发出光，是因为束缚于光源原子里的电子的运动。一般物质原子的能态是不连续的，正常情况下都处于基态，不会发光，当原子吸收了足够能量，原子的核外电子运动到能量比较高的轨道，原子处于激发态，但不稳定，会向能级较低的激发态或基态跃迁，释放能量，发出不同频率的光。
不同的光源
（2）不同光源
• 日光灯
日光灯灯管内的水银经过灯管两端灯丝加热蒸发，形成稀薄的水银蒸汽，镇流器产生的高压加载灯管两端，使汞原子电离出电子，电子加速后与汞原子碰撞，使气体迅速击穿，产生弧光放电，激发紫外线。紫外线再激发涂在壁管上的荧光粉，发出柔和的光。
• 太阳光
在太阳内部，氢的两种同位素的原子核在高温下聚变，发生质量亏损，能量增加，使氦核处于激发态辐射出红外线、可见光、紫外线、X射线，y射线。
24、请写出麦克斯韦方程组并简述其意义？
是麦克斯韦在19世纪建立的一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。方程组为
①是由安培环路定律推广而得的全电流定律，其含义是：磁场强度H沿任意闭合曲线的线积分，等于穿过此曲线限定面积的全电流。等号右边第一项是传导电流．第二项是位移电流。
②是法拉第电磁感应定律的表达式，它说明电场强度E沿任意闭合曲线的线积分等于穿过由该曲线所限定面积的磁通对时间的变化率的负值。这里提到的闭合曲线，并不一定要由导体构成，它可以是介质回路，甚至只是任意一个闭合轮廓。
③表示磁通连续性原理，说明对于任意一个闭合曲面，有多少磁通进入曲面就有同样数量的磁通离开。即B线是既无始端又无终端的；同时也说明并不存在与电荷相对应的磁荷。
④是高斯定律的表达式，说明在时变的条件下，从任意一个闭合曲面出来的D的净通量，应等于该闭曲面所包围的体积内全部自由电荷之总和。
意义：全面的反映了电场和磁场的基本性质，并把电磁场作为一个统一的整体，用统一的观点阐明了电场与磁场之间的联系。是对电磁场基本规律所作的总结性、统一性的简明而完美的描述。
—【 百度百科】
25、通过画出折射率椭球，并说明其用途?
