2011级《光电综合设计》题目及参考书目

2011级《光电综合设计》题目及参考书目 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ 2012级《光电综合设计》题目 1、半导体中载流子浓度的计算(半导体物理学第三章) 设计任务: 若锗中含有一定数量的杂质元素Sb，试根据要求分析杂质浓度与电离度以及电离温度之间的关系: 14,317,3(1)当Sb浓度分别为和时，计算杂质99,，90,和50,电离时的10cm10cm 温度各为多少, (2)根据一定杂质类型和杂质浓度，画出电离度和温度的关系图线，并确定半导体处于强电离区(电离度>90,)的温度范围。 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)调整输入数据，得出相应结果，并进行分析。 参考:《固体电子导论》载流子浓度 2、光学系统中的物像关系(参考应用光学第三章) 设计任务: RmmRmmdmmdmmRmm,,,,,100,50,8,20,200,(1)已知 12123 Rmmdmm,,120,3，确定上图所示光学系统的主面、焦点位置，以及焦距; 43 ,l,l(2)对任意输入的物距、物高，计算出像距、像高。 yy 像面 R R R R 1234 ? h=10mm n n 12 ,d l 1d 42d 3 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可根据输入的不同参数值，查看结果。 参考:《应用光学》光学系统中成像原理 3、椭圆偏振光的仿真计算(参考物理光学第六章P199) 设计任务: EEEEyy2xx根据椭圆偏振光公式: ()()2()()cossin2，,,,, EEEE0000xyxy (1)做出对应不同值的椭圆偏振图; , (2)两椭圆(包括圆)偏振光的叠加。 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可根据输入的不同参数值，查看结果。 参考:《物理光学》椭圆偏振光 4、光波在介质面上反射折射仿真计算(参考物理光学第一章P18) 设计任务: ,,[0,]根据菲涅耳公式和反射、折射定律，当入射角时， ,i2 ,,,,,,, (1)求与的关系，以及EEEE、、、的方向; kkk,rprststpitr rr、、t、t,(2)作出随入射角的变化曲线; spspi ,(3)作出随的变化曲线。 Ri 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可输入不同的入射角，查看结果。 参考:《物理光学》光波在介质面上的反射和折射 5、多缝衍射光强分布计算仿真(参考物理光学第四章P117) 设计任务: 利用计算机模拟显示Fraunhofer多缝衍射的光强分布曲线分别作出: 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ (1)多缝干涉光强分布曲线; (2)单缝衍射光强分布曲线; (3)多缝衍射光强分布曲线; (4)分别作出以上分布曲线对应的图样; (5)当遮住偶数缝时相应的光强分布图; (6)当遮住3的倍数缝时相应的光强分布图。 讨论: (1)多缝干涉随……..变化而变化，.…..增大，光强…… (2)单缝衍射随……..变化而变化，…...增大，衍射光强…… (3)多缝衍射随……..变化而变化，…...增大，衍射光强……，两个主极大之间有…… 极小，有..….次极大…... 设计要求: (1)有友好输入输出界面; ,(2)对影响光强分布的一些参数(如缝宽a、缝周期d、光波波长，缝数N等)可 调，并可根据调整的参数作出相应的光强分布曲线和图样。 2,N,,2sin,,,sin,,2,,II,提示:多缝衍射光强公式，为计算方便，可以取。 I,1,,00,,,,,,sin,,2,, 参考:《物理光学》多缝衍射 6、高斯光束特性参数的仿真计算(参考激光原理第四章) 设计任务: ,某平凹腔激光器，若已知凹面镜曲率半径，腔长及激光波长。求它所产生的高RL ,,斯光束的腰斑半径的大小和位置，以及该高斯光束发散角的大小。 00设计要求: (1)具有友好输入输出界面; ,(2)可改变参数值(曲率半径，腔长、激光波长)，查看结果变化情况; RL (3)比较所得结果，分析曲率半径、腔长以及激光波长分别对高斯光束的腰斑半径和 发散角有何影响。 参考:《激光原理》高斯光束 7、光学谐振腔的设计(参考激光原理第三章) 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ 设计任务: 有一平面镜和曲率半径为的凹面镜，画出光束发散角与腔长的关系曲线。 RL设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可输入不同凹面镜曲率半径值，查看结果变化情况。 参考:《激光原理》光学谐振腔与激光模式 8、高斯光束传播轨迹的模拟(参考激光原理第四章) 设计任务: 作图表示高斯光束的传播轨迹 (1)基模高斯光束在自由空间的传播轨迹; (2)基模高斯光束经单透镜变换前后的传播轨迹; (3)基模高斯光束经调焦望远镜变换前后的传播轨迹。 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可改变参数值(腰斑半径，高斯光束束腰距单透镜距离，透镜焦距)，查,zf01看结果。 参考:《激光原理》高斯光束 9、高斯光束透镜变换特性的分析(参考激光原理第四章) 设计任务: ,已知高斯光束腰斑半径，沿轴传播 z0 (1)画出该高斯光束在均匀介质中的传播轨迹; z(2)若已知该高斯光束束腰距单透镜距离，透镜焦距，求经单透镜后出射光束束f1 ,,z腰的半径及束腰距透镜距离; 02 (3)作图表示: qf? 高斯光束单透镜变换中的束腰位置关系(即分别等于0,0.4,0.5,1,5时，0zf,1zf,1随变化的关系曲线); 21 qf,,zf,1? 束腰光斑半径的变换关系(即0,0.4,0.5,1,5分别等于时，随002011 变化的关系曲线)。 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可改变参数值(，，)，查看结果。 ,zf01 参考:《激光原理》高斯光束 10、平行平面腔模的迭代解法(参考激光原理第三章) 设计任务: 225a,,L,100,设平行平面腔为对称条状腔，反射镜宽度为，腔长，利用条状腔的模式迭代方程，演示平行平面腔中自再现模的形成过程。作出第1次和第300次渡越后的振幅和相位分布曲线。 设计要求: (1)具有友好界面; ,(2)可输入不同渡越次数和波长，查看结果。 参考:《激光原理》光学谐振腔与激光模式 11、光电探测器光电流的计算(参考光电子学第五章P139) 设计任务: 计算光电探测器的光电流。 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)参量可任意输入; (3)模拟输入一组数据(数据值应与实际相当)，给出结果。 参考:《光电子学》光电探测器 12、半导体激光器静态特性的计算(参考光电子学第六章P193) 设计任务: 仿照《光电子学》课本，用线性拟合求半导体激光器的阈值电流密度、微分量子效率。 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)参量可任意输入; (3)模拟输入一组数据(数据值应与实验相当，考虑合适的间隔)，给出结果。 参考:《光电子学》半导体激光器静态特性 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ 13、光电三极管增益的仿真计算 设计任务: 计算光电三极管的增益。 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)参量可任意输入; (3)模拟两种输入电流下的增益(数据值应与实际相当)，进行对比并给出结果。 参考:《光电子学》光电探测器 14、半导体激光器动态特性计算 设计任务: 2一个1.55的半导体激光器，在温度300K时其阈值电流密度是350A/cm，,m 18-3n=2.2×10cm，=2.3ns，有源区的宽度是10nm。 ,thr (1)若激光器的起始电流密度是0，请用Matlab编程画出延迟时间t随最终电流密度dJ的变化曲线，J的范围是从1.2倍J到3.5倍J。 thth (2)若激光器的起始电流密度是0.5倍J，同样画出延迟时间t随最终电流密度J的thd变化曲线，J的范围是从1.2倍J到3.5倍J。 thth 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)调整输入数据，得出相应结果，并进行分析。 参考:《光电子学》半导体激光器的动态特性 15、LED电流—电压特性曲线仿真(参考光电子学第六章) 设计任务: 实验测得半导体发光二极管结偏压与注入电流的一组数据为: Vj (v) 1.00 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 Ij (A) 0.000 0.049 0.073 0.110 0.169 0.265 Vj (v) 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Ij (A) 0.422 0.684 1.126 1.875 3.157 5.360 试根据该组数据，建立适当的数学模型，可根据结电压计算相应注入电流，并画出发光二极管的电流—电压特性曲线。 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------ 设计要求: (1)具有友好输入输出界面; (2)可调节输入值，得到不同结果。 (3)画出曲线，并分析电流,电压特性。 参考:《光电子学》LED特性参数 附件:光电综合设计报告样例 一、课题1:课题名称 1.课题任务要求及技术指标 简要描述课题要求、指标等。 2.课题分析及设计思路 简述对课题的分析和设计思路，包括对所设计的系统的功能分析、实现思路和难点的描 述。 3.系统设计(建模) 给出符合设计要求的系统设计，包括系统图和及相关说明等。 4.仿真结果与结果分析 给出设计模型的仿真结果，对仿真结果进行必要的分析。 二、课题2:课题名称 1.课题任务要求及技术指标 2.课题分析及设计思路 3.系统设计(建模) 4.仿真结果与结果分析 ………… 六、课程设计小结 对课程设计进行简单小结。可以包括 : 课程设计过程中的收获、遇到的问题，遇到问 精品文档 --------------------------精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档---------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 题解决问题过程的思考、程序调试能力的思考，对该课程组织和考核方式的建议等。