2021 光学材料(浙江大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2021-10-08到2021-12-30
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【作业】光学玻璃 光学玻璃作业

1、 问题:如图是BK7玻璃的紫外-可见-近红外区域的透过率光谱，请根据肖特玻璃手册《data sheets》中提供的光刻石英玻璃（Lithosil-Q）和重火石玻璃（SF-2）的光学常数特性，在原图的基础上添加这两种光学玻璃的透过率曲线图，并说明原因。
评分规则: 【 画出石英玻璃的透过率曲线
说明原因
画出重火石玻璃的透过率曲线
说明原因
】

2、 问题:请根据肖特玻璃手册《data sheets》中所提供的数据，解读N-SF66和N-FK5两种光学玻璃的特性，包括折射率、色散、吸收、光学非线性性能等。已知N-SF66玻璃的成分及重量百分比为：BaO（20-30%），K2O（1-10%），N2O5（40-50%），P2O5（20-30%），TiO2（1-10%），ZnO（<1%）已知N-FK5玻璃的成分和重量百分比为：B2O3（10-20%），F（1-10%），K2O（10-20%），Sb2O3（<1%），SiO2（60-70%）
评分规则: 【 解读N-SF66的性能
解读N-FK5的性能
】

3、 问题:请填写下列表格中的空格，根据结果对三种材料的特点做一个简单的描述，并说明N-SF6与SF6产生一些物理性能差异的原因。牌号代号ndnFnCnsγdPCsλ80/λ5ρ(g/cm3)Lithotec-CaF2434952.318  1.432  0.533314/12 N-SF6 1.80521.82781.79611.7814  45/373.37SF6 1.80521.82781.79611.7816  42/365.18
评分规则: 【 填写表格
对三种材料简单描述
说明N-SF6与SF6产生物理性能差异的原因
】

光学玻璃 光学玻璃单元测试题

1、 问题:以下哪组成分是氧化物玻璃的网络形成体？
选项：
A:Li2O，Na2O，K2O，BaO；
B:GeO2，P2O5，SiO2，B2O3；
C:SiO2，PbO，B2O3，P2O5；
D:B2O3，Al2O3，TiO2，Nb2O5；
答案: 【GeO2，P2O5，SiO2，B2O3；】

2、 问题:以下哪种玻璃的折射率最小？
选项：
A:SF10；
B:F2；
C:BK7；
D:FK5；
答案: 【FK5；】

3、 问题:以下哪组成分的引入会使光学玻璃的阿贝数减少？
选项：
A:SiO2，PbO，P2O5；
B:GeO2，P2O5，B2O3；
C:Li2O，Na2O，BaO；
D:PbO，TiO2，Nb2O5；
答案: 【PbO，TiO2，Nb2O5；】

4、 问题:以下关于硫系玻璃光学性能描述中正确的是？
选项：
A:折射率较小；
B:红外透明区较窄
C:玻璃表面反射率较低，使用时无需镀减反射薄膜；
D:有较高的光学非线性折射率n2；
答案: 【有较高的光学非线性折射率n2；】

5、 问题:以下哪些成分能够使光学玻璃的红外特征吸收波长移向长波方向？
选项：
A:SiO2；
B:Li2O；
C:As2S3；
D:ZrF4；
答案: 【As2S3；;
ZrF4；】

6、 问题:已知N-BK7玻璃的玻璃代号是517642.251，nc=1.5143,PgF=0.5349，试计算出N-BK7玻璃的ng是多少？
答案: 【[1.52,1.53]】

【作业】介质光学晶体 介质光学晶体作业1

1、 问题:在正交单胞中画出以下晶向和晶面：
评分规则: 【 每画出一个晶向或晶面10分
】

2、 问题:推导[001]方向操作的坐标轴变换矩阵。
评分规则: 【 推导正确
】

3、 问题:请在6/mmm点群的单胞中画出所有对称要素的位置
评分规则: 【 画出所有对称要素的位置
】

4、 问题:已知某种晶体的某一二阶张量在其结晶学坐标系中为:求该张量的主值和主轴坐标系
评分规则: 【 求张量的主值和主轴坐标系
】

5、 问题:推导3m点群与432点群的压电模量din矩阵。
评分规则: 【 推导出3m点群的压电模量
推导出432点群的压电模量
】

6、 问题: 已知某种晶类晶体在结晶学坐标系中的相对介电常数张量为：求在绕x3轴旋转60º后的坐标系中，新的张量表达式如何？
评分规则: 【 写出新的张量表达式
】

7、 问题:推导m3m点群中四阶张量Tmn（m,n=1-6）的分量表达形式（张量表达式见教材p109）
评分规则: 【 推导出分量表达形式
】

【作业】介质光学晶体 介质光学晶体作业2

1、 问题: 推导KDP单晶当电压加载在垂直光轴方向，其线性电光效应的表达式。
评分规则: 【 写出线性电光效应的表达式
】

2、 问题:对比教材p104表5-10中的数据，可以看到BaTiO3与Sr0.75Ba0.25Nb2O6（SBN75）晶体的线性电光系数的某些分量值很大，请设计两种针对BaTiO3与SBN75的人工双折射调制的方法，并给出半波电压的表达式。
评分规则: 【 设计出一种调制方法10分
】

3、 问题:铌酸锂是优秀的电光（光学非线性、铁电、热释电、压电）晶体，请推导加载E1的情况下，其双折射的表达式，并说明当加载E3时，其电光效应表达式是否与BaTiO3和SBN75一样？
评分规则: 【 推导出表达式并说明是否一样
】

4、 问题:1．  所谓光学材料的弹光效应指的是外加应力导致材料的人工双折射，表示为,其中pmn称为弹光系数，是一个四阶张量。已知某型号光学玻璃的弹光系数矩阵为：若在x1方向存在张应变S1，则该光学玻璃将具有怎样的双折射特性？试推导说明。
评分规则: 【 推导并说明双折射特性
】

5、 问题:  图示为法布里-珀罗干涉腔(Fabry-Perot Interferometer FPI)，该器件广泛运用于高分辨光谱仪，调制器与光学干涉滤光片，FPI的透过率可以用下式表示：其中I为FPI的透射率，F是一个与介质反射镜反射率相关的物理量，T，R分别为介质高反射膜的透过率与反射率,,代表由于反射膜而带来的位相差，n,l分别代表功能薄膜的折射率与厚度，通过调节加在功能材料两端的电压，就可以调节n,l的值，达到电控器件的透过率调制的目的，请分析图示的两种结构分别与什么物理效应相联系，要达到有效的调制，对于其中的功能材料有什么要求？ KDP和铌酸锂哪种材料适合应用于左边和右边的器件？
评分规则: 【 分析出两种结构与物理效应之间的联系
写出对材料的要求
分析出两种材料哪种适合左边和右边的器件
】

【作业】半导体晶体 半导体晶体作业

1、 问题:什么是直接带隙半导体和间接带隙半导体？载流子的有效质量是如何定义的？载流子迁移率与哪些因素相关？
评分规则: 【 说明什么是直接带隙半导体和间接带隙半导体
说明载流子的有效质量是如何定义的
说明载流子迁移率与哪些因素相关
】

2、 问题:硅基集成光源的方案有哪些，混合型硅基激光器有什么结构特点？
评分规则: 【 说出硅基集成光源的方案
说出混合型硅基激光器的特点
】

3、 问题:作为GaN外延生长的衬底材料，蓝宝石、碳化硅有什么优缺点？
评分规则: 【 每说出一种材料的优缺点10分
】

4、 问题:ZnO薄膜中多数载流子是什么？目前限制ZnO发光器件的主要瓶颈是什么？
评分规则: 【 说出ZnO中的多数载流子
说出限制ZnO发光器件的主要瓶颈
】

5、 问题:如何有效抑制硅基集成光学器件中可能产生的双光子吸收？
评分规则: 【 说出有效的抑制双光子吸收的办法
】