Оптические системы передачи информации
для специальности 200700
Шангин А.С., Шангина Л.И.
Кафедра РЗИ
Томск-2002

№ 1
От чего зависят характеристики p-n - перехода в области высших частот?
• От барьерной (зарядовой) емкости p-n- перехода.

№ 2
Определить, как измениться концентрация электронов в арсениде галлия, легированного цинком до концентрации N_ZN=10²³ м^-3, при повышении температуры от 300 до 500К. Полагать, что при 300К все атомы цинка полностью ионизированы.
• n(500)/n(300)=1,77*10¹¹.

№ 3
Уровень Ферми в полупроводнике находится на 0,3 эВ ниже дна зоны проводимости. Какова вероятность того, что при комнатной температуре энергетические уровни, расположенные на 3kT выше дна зоны проводимости, заняты электронами?
• 4,59*10^-7.

№ 4
Уровень Ферми полупроводника находится на 0,01 эВ выше потолка валентной зоны. Рассчитать вероятность нахождения электрона на дне зоны проводимости при 300К при ширине запрещенной зоны полупроводника 0,67 эВ.
• 8,36*10^-12.

№ 5
Основные причины падения усиления транзистора в области ВЧ.
• Уменьшение эффективности эмиттера.
• Влияние емкостей С_ЭК и С_ЭБ.
• Влияние площади коллекторного перехода.
• Влияние толщины базы.

№ 6
При напряженности электрического поля Е=100В/м плотность тока через полупроводник j=6*10⁴A/м². Определить концентрацию электронов проводимости в полупроводнике, если их подвижность ν_m=0,375 м²/(Вс). Дырочной составляющей тока пренебречь.
• n=1,0*10²² м^-3.

№ 7
Кремниевый сплавной p-n-переход имеет площадь поперечного сечения П=1 мм² и барьерную емкость С_Б=300 пФ, если подводится обратное напряжение U=10 В. Найти: а) изменение емкости, если обратное напряжение становится равным 20 В; б) максимальную напряженность электрического поля в обедненном носителями заряда слое при обратном напряжении, равном 10 В. Относительная диэлектрическая проницаемость кремния Е=12.
• a) 78пФ; b) 4,2*10⁷ B/м.

№ 8
Полупроводниковый диод имеет прямой ток 0,8 А при прямом напряжении 0,3 и температуре окружающей среды Т=35 С. Определить:а) обратный ток насыщения; б) дифференциальное сопротивление диода при прямом напряжении 0,2 В; в) дифференциальное сопротивление диода при обратном напряжении 1В.
• а) 10 мкА; б) 1,43 Ом; в) 6*10¹⁹ Ом.

№ 9
Определить сопротивление диода постоянному току при прямом и обратном напряжениях, если при прямом напряжении 1 В прямой ток равен 5 мА, а при обратном напряжении 100 В обратный ток равен 0,25 мА.
• R_0пр=200 Ом; R_0обр=4*10⁵ Ом.

№ 10
При изменении прямого напряжения на 0,1 В прямой ток германиевого диода изменяется на 10 мА, а при изменении обратного напряжения на 10 В обратный ток изменяется на 40 мкА. Определить дифференциальное сопротивление диода при а) прямом и б) обратном напряжениях.
• 10 Ом, 250 Ом.

№ 11
У полупроводникового диода R_ПР=40 Ом; R_ОБР=0,4 МОм; С=80 пФ. Определить: а) на какой частоте емкостное сопротивление станет равно R_ОБР и вследствие этого произойдет заметное увеличение обратного тока (но он все еще будет малым); б) на какой частоте емкостное сопротивление станет равно R_пр и произойдет резкое ухудшение выпрямляющего действия диода.
• а) f₁=5*10³ Гц; б) f₂=5*10⁸ Гц.

№ 12
Определить длину волны излучения атома водорода при переходе электрона с энергетического уровня с главным квантовым числом n=3 в основное состояние /n=1/.
• 103 нм.

Oбщие свойства фоторезисторов и их качественные характеристики.

№ 13
Как изменяется темновой ток фоторезистора с ростом температуры? (Зависимость от температуры темнового тока следует из зависимости от температуры концентрации носителей заряда в полупроводнике)
• Увеличивается.

№ 14
Типичная световая характеристика фоторезисторов.
•

№ 15
Вольт-амперная характеристика фоторезистора при двух значениях светового потока Ф.
•

№ 16, 48
Определение интегральной чувствительности фоторезистора S.
• S= ∂I / ∂Ф.

№ 17
Зависит ли интегральная чувствительность фоторезистора S от величины светового потока?
• С ростом светового потока S уменьшается.

№ 18
Как зависит чувствительность S фоторезистора от напряжения?
• Прямо пропорциональна напряжению на фоторезисторе.

№ 19
Определение удельной чувствительности фоторезистора S_УД.
• S_уд= ∂I / U∂Ф.

№ 20
Как зависит от напряжения удельная чувствительность фоторезистора S_УД?
• Не зависит от напряжения на фоторезисторе.

№ 21
Какие фоторезисторы имеют максимум чувствительности в инфракрасной области спектра?
• Фоторезисторы на основе сернистого свинца.

№ 22
Какие фоторезисторы имеют максимум чувствительности в видимой части спектра?
• Фоторезисторы на основе сернистого кадмия и сернистого висмута.

№ 23
Каков порядок величины темнового сопротивления фоторезисторов?
• 10⁴-10⁸ Oм.

№ 24
Каков порядок величины удельной чувствительности фоторезистора?
• 500—30000 мкА/лм-в.

№ 25
Укажите выражение, определяющее зависимость чувствительности фоторезистора S от частоты изменения светового потока.
• S(f)=S₀/1+j2πfτ.

№ 26
Какого порядка обычно постоянная времени фоторезисторов?
• 10^-2—10^-5 сек.

№ 27
Типичная зависимость фототока фоторезистора I_ф от температуры Т.
•

№ 28
На чем основан принцип действия фоторезистора?
• На изменении концентрации носителей заряда в полупроводнике и, следовательно, его электропроводности при облучении световым потоком.

Фотодиоды и фототранзисторы.

№ 29
Схема включения фотодиода в фотодиодном режиме.
•

№ 30
Спектральная характеристика S_λ(λ) кремниевого фотодиода.
•

№ 31
Световая характеристика I(Ф) фотодиода. Считается, что темновой ток отсутствует.
•

№ 32
Семейство вольт-амперных характеристик фотодиода.
•

№ 33
Световые характеристики фотодиода при двух значениях напряжения.
•

№ 34
Какова причина увеличения тока через фотодиод при увеличении абсолютного значения напряжения и постоянстве светового потока?
• Уменьшение толщины базы в результате увеличения ширины перехода.

№ 35
Укажите на вольт-амперных характеристиках фотодиода рабочую область в фотодиодном режиме.

• Область ВС.

№ 36
В какой области длин волн германиевый фотодиод имеет наибольшую чувствительность.
• 0,5—2 мкм.

№ 37
Спектральная характеристика S_λ(λ) германиевого фотодиода.
•

№ 38
Аналитическая зависимость, описывающая вольт-амперную характеристику фотодиода.
• I=I₀(e^eU/kT-1)-I_Ф.

№ 39
Какому режиму, холостому ходу или короткому замыканию соответствуют точки пересечения вольт-амперных характеристик фотодиода с осью токов?

• Режиму короткого замыкания.

№ 40
Какому режиму, холостому ходу или короткому замыканию, соответствуют точки пересечения вольтамперной характеристики фотодиода с осью напряжений?

• Режиму холостого хода.

№ 41
Выражение, определяющее напряжение холостого хода U_хх, при котором вольт-амперные характеристики фотодиода пересекаются с осью абсцисс.
• .

№ 42
Имеется ли ток через фотодиод при отсутствии светового потока?
• При отсутствии светового потока наблюдается протекание небольшого тока через фотодиод.

№ 43
Выражение, описывающее вольт-амперную характеристику фотодиода при отсутствии светового потока.
• I=I₀(e^eU/kT-1).

№ 44
Как меняется ток через фотодиод с ростом температуры?
• Растет.

№ 45
Что такое вентильный режим фотодиода?
• Режим работы фотодиода с источником напряжения, но без нагрузки во внешней цепи.

№ 46
Укажите выражение для тока через фотодиод в вентильном режиме работы и при нулевом сопротивлении нагрузки.
• I=-I_Ф.

№ 47
Напряжение какого знака возникает на фотодиоде в вентильном режиме его работы при освещении световым потоком?
• Плюс на р-области и минус на п-области.

№ 49
Какого порядка значение чувствительности фотодиодов?
• 3—500 мA/лм.

№ 50
Какого порядка постоянная времени фотодиодов?
• 10^-4-10^-6 c.

№ 51
Сколько электронно-дырочных переходов имеет фототранзистор?
• Два перехода.

№ 52
Какая из областей фототранзистора, эмиттер, база или коллектор, должна освещаться светом, чтобы изменялся ток через фототранзистор?
• Ток фототранзистора изменяется при освещении любой из областей, если толщина их меньше диффузионной длины носителей.

№ 53
За счет чего увеличивается чувствительность фототранзистора по сравнению с фотодиодом?
• Фотогенерация носителей в фототранзисторе сопровождается дополнительной инжекцией носителей в базу.

№ 54
Вольт-амперные характеристики фототранзистора при двух значениях светового потока.
•

№ 55
Отличается ли чувствительность фототранзистора от чувствительности фотодиода?
• Выше чувствительности фотодиода приблизительно во столько же раз, во сколько коэффициент передачи тока базы транзистора больше коэффициента передачи тока эмиттера.

Лазеры.

№ 56
Почему в оптико-электронном приборе поток информации передаётся лишь в одном направлении - от источника к приёмнику.
• Поскольку источник и приёмник не связаны электрически.

№ 57
Излучение полупроводникового лазера наблюдается на длине волны λ=0,84 мкм, какова при этом ширина запрещенной зоны в полупроводнике?
• E_g=1,48 эВ.

№ 58
Какие лазеры широко используются в настоящее время в бытовой радиоэлектронике?
• Полупроводниковые.

№ 59
Почему в настоящее время интенсивно разрабатываются полупроводниковые лазеры с двойной гетероструктурой, генерирующее либо при λ=1,3 мкм, либо при λ=1,6 мкм?
• На этих длинах волн минимальные потери у световодов.

№ 60
Каким образом можно перестраивать длину волны излучения в полупроводниковых лазерах?
• Меняя состав полупроводника.

№ 61
Как следует изменить конструкцию полупроводникового лазера, чтобы с меньшими потерями передать излучение в световод?
• Ограничить область излучения.

№ 62
Определить величину прямого смещения в GaAs лазере для начала люминесценции?
• U≈1,5 В.

№ 63
Вычислите межмодовое расстояние для полупроводникового лазера с длиной активного слоя 0,5 мм при показателе преломления μ=4.
• Δν>=75 ГГц.

№ 64
Измерения поля в дальней зоне изменения анодов из GaAs дают угловую ширину Ω≈ 30°. Определите соответствующую высоту области d, занятой полем излучающей моды, если длина волны излучения λ =0,84 мкм.
• d=3,2 мкм.

№ 65
Определите энергию фотона Е_ф полупроводникового лазера, если длина волны излучения составляет λ=0,84 мкм.
• Е_ф=23,55*10^-20 Дж.

№ 66
Полупроводниковый лазер работает на λ=1,6 мкм. Чему равна энергия фотона Е_ф?
• Е_ф=12.36*10^-20 Дж.

№ 67
Определите длину волны света, излученного СИД, если ширина запрещенной зоны составляет ΔЕq=1,42 эВ.
• λ=0,87 мкм.

№ 68
Почему желательно в лазерных диодах использовать короткие резонаторы?
• Они дают возможность работать с 1-ой модой.

№ 69
Каков физический смысл энергии уровня Ферми в полупроводниковом образце?
• Разделяет заполненные электронами энергетические состояния от пустых.

№ 70
Каким параметром определяется концентрация собственных носителей в полупроводнике?
• Шириной запрещенной зоны.

№ 71
Для получения излучения с длиной зоны 1,55 мкм какая требуется ширина запрещенной зоны полупроводника?
• E_q=0,8 эВ.

№ 72
Какая требуется ширина запрещенной зоны полупроводника, для получения излучения с λ=1,3мкм?
• E_q=0,95 эВ.

№ 73
При каких условиях в лазерах на гетеро-переходах имеет место волноводный эффект?
• При различных показателях преломления материалов.
• Когда коэффициент отражения от граней равен единице.

№ 74
В чём состоят условия самовозбуждения в генераторе на светодиоде?
• Усиление должно быть достаточным для компенсации всех потерь.

№ 75
Участок характеристики, соответствуещий работе светодиода.

• Участок b-d.

№ 76
Какова ширина диаграммы направленного генератора на светодиоде?
• q=30°; 60°.

№ 77
Укажите основную причину, ведущую к использованию открытых объёмных резонаторов в устройствах оптического диапазона.
• Разрежение спектра частот.

№ 78
За счёт каких переходов в полупроводниковых приборах электроны в зоне проводимости заселяют энергетические уровни, лежащие вблизи дна проводимости.
• За счёт безизлучательной релаксации.

№ 79
Какая формула соответствует излучаемой мощности, если квантовая система имеет два энергетических уровня?
•

№ 80
Условия усиления в полупроводниковом лазере на р-n переходе (ΔEд-энергия заряженного перехода, F_n, F_p-энергия уровней Ферми).
•

№ 81
Основное отличие полупроводниковых лазеров от всех прочих?
• В зонной энергетической структуре полупроводников.

№ 82
Оценить информационную ёмкость N канала радиовещания, если несущая частота f_н=10¹⁵.
• N=10¹³.

№ 83
Оценить информационную ёмкость канала телевещания N, на несущей частоте f_н=10¹⁵.
• N=10⁸.

№ 84
Каким приближенным выражением можно определить расходимость дифракционно-ограниченного пучка FI1_d.
• FI1_d≈ 1,22 d/λ.

№ 87
Что происходит с объемом передаваемой информации с укорочением длины волны?
• Объем информации увеличивается.

№ 88
Как частота несущая сигнал f_n влияет на объем передаваемой информации?
• С увеличением f_n объем информации увеличивается.

№ 89
Самый простой метод модуляции излучения полупроводниковых лазеров.
• Модуляция тока инжекции.

№ 90
Чем ограничивается быстродействие светодиода?
• Собственной ёмкостью.
• Временем рекомбинации носителей заряда.

№ 91
Определите угол расходимости лазерного луча FI1 при λ=1мкм, диаметр передающей антенны D=0,1 м.
• FI1=10^-5 рад.

№ 92
На какое расстояние должны разойтись уровни Ферми (Fn и Fp) для того чтобы создать инверсию населённостей в p-n переходе?
• F_n-F_p>ΔE_д

№ 93
Рассчитать плотность порогового тока j_пор лазера работающего на λ=0,84 мкм, если коэффициент отражения зеркал 30%, длина резонатора 100 мкм, толщина активного слоя d=10 мкм, τ=10^-10 с.
• j_пор≈ 10³ А/см2.

№ 94
Основные факторы, влияющие на мощность, которую отдаёт полупроводниковый лазер на переходе?
• Качество образца.
• Температурная зависимость.

№ 95
Важное достоинство оптической обработки информации.
• Наличие двух пространственных переменных.

№ 96
Какие из оптических генераторов работают на основе спонтанного излучения?
• Светоизлучательные диоды.

№ 97
За счет какого эффекта локализуется поле в резонаторе полупроводникового лазера?
• За счет явления полного внутреннего отражения.

Волокно.

№ 98
Найти расстояние, на котором оптическая мощность пучка уменьшиться в 10 раз при распространении в волокнах, имеющих следующие коэффициенты потерь: а) 20 дБ/км, б) 0,2 дБ/км.
• 500 м, 50 км

№ 99
Ослабление оптической мощности P(x) при прохождении расстояния x можно выразить через коэффициенты поглощения α с помощью формулы P(x)=P₀ exp(-α x). Вычислить значения a для двух типов стекол, имеющих следующие потери: а) 20 дБ/км, б) 0,2 дБ/км.
а) α₁= *10^-3 (м^-1);
б) α₂= *10^-5 (м^-1).
• 4.6, 4.6

№ 100
Светоизлучающий диод с P_c=5 мВт, m=2, и Ae определяемой толщиной t=50 мкм и шириной w=150 мкм, соединен с волокном с NA=0,37 и диаметром сердцевины 85 мкм. Определить мощность, введенную в волокно.
• P_c= 0.546 мВт.

№ 101
Ступенчатый волоконный световод имеет диаметр сердцевины 200 мкм и числовую апертуру NA = 0,29. Определить число направляемых мод при λ=850 нм.
• 22953.

№ 102
Градиентный световод имеет диаметр сердцевины 50 мкм, числовую апертуру NA=0,2 и a=1,85α – параметр, определяющий профиль показателя преломления. Определить число мод на длине волны λ =1300 нм.
• 280

№ 103
Найти нормализованные частоты Vc, ниже которых распространение света в волокне ограничивается единственной модой, для волокон со следующими видами профиля показателя преломления: а) ступенчатый профиль (a=∞); б) параболический профиль (a=2); в) треугольный профиль (a=1)
• а) Vc=2,405, б) VС=3,401, в) Vc=4,165.

№ 104
Показатели преломления сердцевины и оболочки двух волокон соответственно равны 1,465 и 1,460. Диаметры их сердцевин d₁=50 мкм d₂=10 мкм. Вычислить для каждого волокна длины волн, соответствующие частотам отсечки мод самых низших порядков.
• Для мод: T E_{0 1}, T M_{0 1}, H E_{2 1}.

№ 105
Волокно из чистого кварца на длине волны λ=1,55 мкм, лежащей в области минимальных потерь, имеет Y=-0,01 и обеспечивает τ/l=3,4*10^-11γ. Чему будут равны а) τ/l и б) (Δf)*l при γ=0,04.
• а) τ/l=1.3 нс/км и б) (Δf)*l=200 МГц*км.

№ 106
Для лазера определить общую дисперсию (τ/l) а) ступенчатого и б) градиентного волокон при следующих значениях величин: τ₀=0, λ=0,9мкм, Δλ= 3 нм.
• а) τ/l=15 нс/км, б) τ₂/l =0.2 нс/км.

№ 107
На сколько увеличится произведение полосы пропускания на расстояние (Δf)*l у ступенчатого и градиентного волокон, у которых n₀=1,5, Δ=0,01.
• Увеличиться почти в три раза.

№ 108
Определить число мод в многомодовом и одномодовом градиентном волокнах, если n₂=1,4, Δ_мов=85 мкм, Δ_оов=8 мкм и λ= 0,85 мкм, а) Δ_мов=0,03, б) Δ_оов =0,003. • a) V_мов=110,23, существуют все моды; б) V_oов=3,214, число типов волн равно четырем.

№ 109
Для чистого кварца на средней длине волны излучения светодиода λ=0,85 мкм (типичное значение ширины спектра его составляет 30 нм) Y_m=0,021. а) Чему равна скорость, с которой будет происходить расширение светового импульса светодиода при распространении его в чистом кварце и б) произведение ширины полосы пропускания на расстояние (Δf)*l?
• а) τ/l=2.5 нс/км, б) (Δf)*l= 100 МГц*км.

№ 110
Межмодовая дисперсия DT/l для волокна со ступенчатым показателем преломления равна: а) 34 нс/км и б) 2500 нс/км для волокна без оболочки. Определить полосу пропускания для этих волокон.
• а) 15 МГцЧкм и б) 0.2 МГц*км.

Источники и приемники.

№ 111
Определить максимальную ширину запрещенной зоны, которую может иметь полупроводник, используемый в качестве фотодетектора, если он должен быть чувствительным к излучению с длиной волны λ=0,565 мкм.
• 2.20 электрон-вольт

№ 112
Длинноволновой границе фотопроводимости собственного полупроводника соответствует λ=1,86 мкм. Вычислить температурный коэффициент удельного сопротивления материала для Т=300К.
• α_p=-4,3*10^-2 К^-1.

№ 113
На пластину из арсенида галлия площадью S =100 мм² и толщиной b=0,5 мм падает монохроматическое излучение длиной волны λ=0,556 мкм. Определить какое число электронно-дырочных пар ежесекундно генерируется в объеме полпроводника при освещенности Е=100 лк. Квантовый выход внутреннего фотоэффекта принять равным единице. Процессами отражения пренебречь. На заданной длине волны показатель поглощения материала α = 106 м^-1.
• 4,1*10¹³с^-1.

№ 114
Длинноволновой границе внешнего фотоэффекта сурьмяноцезиевого фотокатода при температуре вблизи абсолютного нуля соответствует длина волны λ = 0,65 мкм, а порог фотопроводимости в этом материале наблюдается при λ = 2,07 мкм. Определить положение дна зоны проводимости данного полупроводника относительно энергетического уровня вакуума.
• W_c-W₀ =- 1,31 эВ.

№ 115
Какова должна быть ширина запрещенной зоны полупроводникового материала, чтобы длина волны рекомбинационного излучения приходилась на видимую область спектра?
• ΔW > 1.7 эВ.

№ 116
Определить отношение числа носителей заряда, проходящих в единицу времени через электроды фоточувствительного полупроводника, к числу фотонов, поглощаемых полупроводником за этот же промежуток времени, если известно, что при полном поглощении монохроматического излучения (λ=0,565 мкм) мощностью 100 мкВт фототок составляет 10 мА. Квантовый выход внутреннего фотоэффекта принять равным единице.
• 2200.

№ 117
При температуре 300 К для монохроматического излучения с длиной волны 1 мкм показатель поглощения кремния α=10⁴м^-1, а коэффициент отражения излучения =0,3. Определить какая доля потока излучения Ф(h) пройдет через пластину кремния толщиной h= 300 мкм при нормальном падении лучей. (Ф₀ – поток излучения, падающий на пластину).
• Ф(h)/Ф₀=3,5%.

№ 118
Какие виды рекомбинаций влияют на излучательные процессы в полупроводнике?
1) рекомбинация электронов и дырок из зоны проводимости в валентную зону.
2) Излучательная рекомбинация через локальные уровни примесей или дефектов.
3) При инжектировании избыточных носителей заряда, возникновение неравновесных ситуаций.
4) Рекомбинация за счет ударных процессов
• 2 правильных ответа.

№ 119
Каковы способы получения избыточных носителей?
1) Оптическое возбуждение.
2) Химическая реакция.
3) Бамбардировка быстрыми электронами.
4) Приложение сильного электрического поля.
5) приложение магнитного поля.
6) использование p-n- перехода, включеного в прямом направлении.
7) использование p-n- перехода, включенный в обратном направлении.
• 4 правильных ответа

№ 120
Что такое тепловое излучение?
• испускание энергии телом, не находящимся в тепловом равновесии с окружающей средой.

№ 121
Какими процессами определяется модуляция рекомбинационного излучения?
• Временем насыщения.
• Температурой кристаллической решетки.

№ 122
На стеклянную пластину с показателем преломления n = 1,5 падает луч света. Каков угол падения луча, если угол между отраженным и преломленным лучами равeн 90°?
• i=65°38´.

№ 123
Вычислить межмодовое расстояние для полупроводникового лазера с длиной активного слоя 500 мкм при показателе преломления n=3,95.
• Δ ν_N =45 ГГц.

№ 124
Длинноволновой границе фотопроводимости собственного полупроводника соответствует λ=1,86 мкм. Вычислить температурный коэффициент удельного сопротивления материала для Т=300К.
• α_p=-4,3*10^-2К^-1.

№ 125
Определить отношение числа носителей заряда, проходящих в единицу времени через электроды фоточувствительного полупроводника, к числу фотонов, поглощаемых полупроводником за этот же промежуток времени, если известно, что при полном поглощении монохроматического излучения (λ=0,565 мкм) мощностью 100 мкВт фототок составляет 10 мА. Квантовый выход внутреннего фотоэффекта принять равным единице.
• 2200.

№ 126
Какова должна быть ширина запрещенной зоны полупроводникового материала, чтобы длина волны рекомбинационного излучения приходилась на видимую область спектра?
• ΔW > 1,7эВ.

Модуляторы и дефлекторы.

№ 127
Каким может быть закон сканирования луча (характер движения луча) в дефлекторе?
• линейным, синусоидальным, пилообразным.

№ 128
Как определяется глубина модуляции?
•

№ 129
Как определить наивысшую частоту модуляции?
• (f_m)_max =c/2ln.

№ 130
Время распространения сигнала в оптической среде модулятора?
• τ = ln/c.

№ 131
Чему равен φ₀ независящий от времени фазовый сдвиг.
• .

№ 132
Если приложенное напряжение синусоидально изменяется во времени по закону V = V_msin ωt, то чему равна фазовая задержка прошедшего через модулятор оптического излучения? V_m-амплитуда управляющего электрического напряжения; V_λ/2- постоянная, зависящая от свойств электрооптического вещества и геометрии модулятора и имеющая смысл напряжения, необходимого для полуволнового смещения, φ₀ – независящий от времени фазовый сдвиг определяется
• .

№ 133
Зависимость вносимой разности фаз Δφ от напряжении модуляции.
• Δφ_m=πV_m/V_π.

№ 134
Зависимость вносимой разности фаз Δφ от напряжения модуляции и геометрии модулятора.
• Δφ_m=πV_m/V_πl/h.

№ 135
Определить фазовую задержку на выходе из кристалла KDP, если электрическое поле, наложенное на кристалл длиной l=2*10^-2 м, направлено вдоль оси oz и равно Е=2*10⁶ в/м.
• φ=0,926*π.

№ 136
Определить фазовую скорость на выходе из кристалла KDP, если электрическое поле, приложенное на кристалл длиной l = 2*10^-2 м, направлено вдоль оси oz и равно Е=2*10⁶ в/м.
• Θ_x´=1,986*10⁸ м/c, Θ_y´=1,988*10⁸ м/c.

№ 137
Чему равна интенсивность света на выходе системы? (I₀- интенсивность падающего света).
• I=I₀sin²(φ/2).

№ 138
Определить интенсивность амплитудно – модулированного света на выходе из модулятора, если пропустить модулированный свет через анализатор. Электрическое поле, приложенное к кристаллу длиной l = 2*10^-2 м, направлено вдоль оси oz и равно Е=2*10⁶ в/м, I₀=2*10^-3 Вт/ср.
• I = 1,62*10^-3 Вт/ср.

№ 139
Чему равно напряжение смещения соответствующее значению φ=π?
• V₀=λ/(n₀³ r₆₃).

№ 140
Рассчитать предельную частоту фазового электрооптического модулятора с поперечной геометрией, когда вектор напряженности управляющего поля и излучение взаимно ортогональны. Расчет провести для кристалла LiNbO₃ в виде прямоугольного стержня, входная и выходная грани которого параллельны плоскости главных осей хz. Возбуждение конденсаторное. Длина волны оптического луча λ=0,63 мкм; частота модулирующего сигнала f=2*10⁹ Гц, l=2 см, V₀=2,9*10³ B.
• f_макс=3,4 МГц.

№ 141
Определить глубину модуляции при подаче на кристалл переменного сигнала V = V_msin ωt при продольном эффекте. Расчет провести для кристалла LiNbO₃, изготовленного в виде прямоугольного стержня. Возбуждение конденсаторное. Длина волны оптического луча λ=0,63 мкм; частота модулирующего сигнала f=2*10⁹ Гц, l=2 см, V₀=2,9*10³ B.
• η=0,9.

№ 142
Рассчитать мощность, необходимую для работы модулятора на продольном эффекте. Расчет провести для кристалла LiNbO₃, изготовленного в виде прямоугольного стержня. Возбуждение конденсаторное. Длина волны оптического луча λ=0,63 мкм; частота модулирующего сигнала f=2*10⁹ Гц, l=2 см, h= 4 мм, m=80%, V₀=2,9*10³ B.
• Р=1,8*10^-3 Вт.

№ 143
Чему равна Δf - ширина полосы пропускания модулятора?
• Δf*π*R*C=1.

№ 144
Оцените порядок величины угла FI1, в случае дифракции света длиной волны λ=0,5 мкм на звуковой волне частотой 500 МГц и Θ=1,5*10³ м/с.
• FI1=2,8°.

№ 145
Как в акустооптических модуляторах связаны между собой Δω и Ω?
•

№ 146
Определите длину звуковой волны в случае дифракции света длиной волны λ=0,5 мкм на звуковой волне частотой 500 МГц и Θ=1,5*10³ м/с.
• Λ=3*10^-6 м.

№ 147
Условие дифракции Брэгга.
• 2ΛsinΘ=λ/n.

№ 148
Брэгговская дифракция при малых углах.
•

№ 149
Чему равна допустимая полоса модулирующих Δ f_m0 частот на уровне 0,5.
• Δ f_m0=1/s√(log(2)/2)*f₀.

№ 150
Вычислить долю мощности с длиной волны 0,633 мкм, которая дифрагирует при выполнении условия Брэгга на звуковой волне в PbMoO₄ со следующими характеристиками: акустическая мощность = 1 Вт, поперечное сечение акустического пучка = 1мм х 1мм, оптическая длина пути L в акустическом пучке =1 мм.
• I_диф/I_пад ≈ 40%.