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分析(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
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,用线性拟合方法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。