光电子技术课件ppt4.ppt

光电子技术是信息技术领域的一个重要分支，涉及到光与物质相互作用以及由此产生的电子信号处理。在光电子技术中，光辐射被理解为电磁波的一种形式，遵循电磁场的基本定律。光辐射的传播与调制技术是这个领域的核心内容，它们在光纤通信、激光技术、光探测和成像系统等方面有着广泛应用。 光辐射的电磁理论是研究光辐射传播的基础。光辐射的本质是电场和磁场随时间变化而产生的波动现象。在生理视觉效应、光化学反应以及光探测器的响应中，主要是电场矢量起主导作用。因此，光辐射电动力学主要关注电场的变化规律。 光辐射的波动方程描述了电场随时间和空间的变化，该方程可以简化为亥姆霍兹方程，这是波动方程的一个特殊形式，适用于描述简谐波的传播。亥姆霍兹方程揭示了光波在空间中的传播特性，包括反射、折射和衍射等现象。在不同的介质中，如电光晶体，光波的传播会因为介质的介电常数变化而受到影响。 光波在大气中的传播受到多种因素的影响，包括大气分子的吸收和散射，以及大气气溶胶的吸收和散射。大气分子吸收主要发生在特定的频率，比如二氧化碳和水汽在可见光和近红外区的吸收，造成大气的衰减。大气分子的散射，尤其是瑞利散射，会导致光波偏离原方向，其中散射强度与波长的四次方成反比。大气气溶胶，如尘埃和水滴，会产生米氏散射，这种散射对光波长的依赖性较弱，且主要取决于粒子的尺寸和性质。 大气的湍流效应也是光传播的重要考虑因素。由于大气折射率的不规则变化，光波在传播中会经历强度闪烁、光束弯曲、漂移以及空间相干性的退化。这对于激光通信和遥感技术等应用来说，是需要克服的技术挑战。 在电光晶体中，光波的传播特性受到电光效应的影响。电光效应是指外加电场改变晶体介电常数，从而影响光波的折射率。这分为线性电光效应（泡克尔效应）和二次电光效应（克尔效应）。线性电光效应是电场直接影响折射率，而二次电光效应则与电场的平方成正比。这两种效应在光学调制器、光开关和量子光学实验中扮演着关键角色。 光电子技术深入探讨了光辐射的物理特性和传播机制，涵盖了从基础的电磁理论到复杂的光与物质相互作用过程。理解这些基本概念对于开发高效、可靠的光电子设备和系统至关重要。