Материалы для студ 3 курса каф РЭС / Материалы 2012_2013 уч. г / Вопросы к кол. 2 ОЭиКПиУ 2013 г

Вопросы к коллоквиуму №2

по дисциплине «Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства» (2013 г.)

1. Типы рабочих переходов в газовых лазерах. Диапазон рабочих длин волн газовых лазеров. Особенности газов как активной среды. Классификация газовых лазеров по методам накачки. Типы газоразрядных лазеров. Виды газовых разрядов, используемых для накачки лазеров, и особенности их реализации.

2. Виды столкновений между частицами газа. Особенности упругого взаимодействия частиц в газах и его влияние на распределение частиц по энергетическим состояниям. Виды, схемы и особенности неупругого взаимодействия частиц в газах.

3. Кострукция и общая схема работы газоразрядного лазера на смеси двух газов. Особенности работы газового лазера на самоограниченных переходах.

4. Атомарный гелий-неоновый лазер. Энергетическая схема рабочих уровней. Механизм накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики.

5. Ионный аргоновый лазер. Энергетическая схема рабочих уровней. Механизм накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики.

6. Газоразрядный молекулярный лазер ан СО₂. Энергетическая схема рабочих уровней. Механизм накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики.

7. Общая характеристика и особенности твердотельных лазеров: режимы работы, методы накачки, кпд, диапазон уровней выходной мощности, спектральный диапазон работы и причины его ограничения сверху и снизу.

8. Активные материалы для тв. лазеров и предъявляемые к ним требования.

9. Основные элементы твёрдотельного лазерного излучателя и особенности их конструкции. Достоинства и недостатки твёрдотельных лазеров.

10. Рубиновый лазер. Энергетическая схема рабочих уровней. Механизм накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики.

11. Твердотельные перестраиваемые лазеры. Активные среды для перестраиваемых лазеров. Энергетические схемы рабочих уровней. Механизмы накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики, область применения.

12. Волоконные лазеры и усилители. Энергетическая схема рабочих уровней. Механизм накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики.

13. Жидкостные лазеры на красителях. Энергетическая схема рабочих уровней. Механизм накачки. Основные элементы конструкции. Особенности работы, основные параметры и характеристики, область применения.

14. Механизмы генерации света в полупроводниках. Люминесценция полупроводников. Условие достижения инверсии населённостей и усиления и генерации излучения на p-n-гомопереходе в полупроводниках.

15. Параметры, характеризующие эффективность усиления и генерации излучения полупроводниками: эффективность инжекции, внутренний и внешний квантовый выход, оптическая эффективность. Связь между параметрами. Механизмы безизлучательной рекомбинации в полупроводниках. Основные материалы полупроводниковой оптоэлектроники.

16. Энергетические диаграммы гетеропереходов. Типы гетеропереходов. Требования к структурным и физическим свойствам материалов, образующих гетеропереход. Особенности излучательных свойств гетеропереходов.

17. Виды размерных эффектов. Условия возникновения эффектов размерного квантования. Виды квантоворазмерных структур. Энергетические свойства электрона в одномерной потенциальной яме.

18. Энергетические свойства электронов в системе связанных и несвязанных квантовых ям. Сверхрешётки.

19. Влияние внешнего электрического поля на энергетический спектр электронов в квантовых ямах и вероятность туннелирования электрона сквозь потенциальны барьер.

20. Энергетические свойства двумерного электронного газа в квантовой яме на основе ДГС. Плотность энергетических состояний в квантовой яме.

21. Условия формирования квантовых нитей и квантовых точек. Плотность энергетических состояний в квантовых нитях и точках. Критический размер квантовой точки.

22. Светодиоды: принцип действия, типы светодиодов; спектральный состав излучения, параметры эффективности излучения диода; полупроводниковые материалы для светодиодов для разных спектральных диапазонов.

23. Основные параметры и характеристики и особенности конструкций светодиодов.

24. Полупроводниковые лазеры с электронной накачкой. Особенности поперечной и продольной накачки. Материалы, спектральный диапазон, режим работы и рабочие мощности п/п лазеров с поперечной схемой накачки.

25. Инжекционные ДГС-лазеры.

26. Полосковые гетеролазеры.

27. Гетеролазеры с раздельным электронным и оптическим ограничением.

28. Гетеролазеры с распределённой обратной связью.

29. Каскадные лазеры.

30. Рабочие характеристики инжекционных лазеров.

31. Физические основы работы модуляторов света. Тензор диэлектрической проницаемости. Эллипсоид показателя преломления и его физический смысл. Электрооптический, магнитооптический и пьезооптический эффекты.

32. Типы и основные параметры оптических модуляторов.

33. Конструкция и принцип осуществления фазовой и амплитудной модуляции оптического излучения электрооптическим модулятором с продольным полем. Преимущества и недостатки таких модуляторов.

34. Конструкция и принцип работы электрооптического модулятора с поперечным полем. Преимущества и недостатки таких модуляторов. Мощность, необходимая для управления электрооптическим модулятором. Критерий качества модулятора.

35. Акустооптические дефлекторы и преобразователи частоты оптического излучения: конструкция, принцип работы, основные параметры. Акустооптические материалы, используемые в дефлекторах и преобразователях частоты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пихтин, А.Н. Оптическая и квантовая электроника: Учеб. для вузов/ А.Н. Пихтин. – М.: Высш. шк., 2001. – 573 с.: ил.

2. Малышев В.А. Основы квантовой электроники и лазерной техники: Учеб. пособие для вузов/ В.А. Малышев. - М.: Высш. шк., 2001.

3. Гринёв, а.ю. и др. Оптические устройства в радиотехнике: Учеб. пособие для вузов/ Под ред. В.Н. Ушакова. – М.: Радиотехника, 2005. – 240 с.: ил.