1 激光传输的基本理-

激光传输的基本理论

胡巍

本文将简要介绍激光传输的傍轴传输理论，分为线性介质传输、非线性传输等二部分，包括了Wave equation 、Helmholtz Equation 、Paraxial Equation 以及Gauss 光束等的传输。

第一部分 线性介质中的激光传输 §1 Wave Equation

1. Maxwell Equations

光的本质是电磁波，在经典物理学的范围内描述激光传输的基础是Maxwell Equations 。

=??=??+??=????-

=??B D j t D H t B E ρ (1)

同时还有该包含三个介质方程：

E

j M H B P E D

σμε=+=+=00 (2)

原则上一切电磁现象都可以由以上2组方程求解，但对实际问题需要引入大量近

似，以方便求解并突出主要物理过程。

? 近似1：我们处理的光学介质是无电流、无自由电荷的，即0=j

, 0=ρ。也

就是说光学介质大都是非导体。导体中不能传输电磁波。对于等离子体、半导体等介质，其中可能含有电荷、电流，其传输现象需要更复杂的处理。

? 近似2：介质是非铁磁体，即0=M

。

于是得到E 的方程（对B 有同样的方程，下略）：

22022221)(t P

t E c E E E ??-??-=?-???=???? μ (3)

其中利用了200/1c =εμ和矢量性质E )(E 2

?-???=????E 。

2. 折射率的基本概念和唯象描述

折射率是介质和光场相互作用的表现：一方面，光波作用于介质，激发介质极化，例如，使电中性的原子感生偶极矩，或使随机取向的极性分子有序化等。另一方面，极化的介质又辐射次级电磁场，反作用于光波。折射率就是这种相互作用的宏观描述。当光场不很强时，极化强度和外加电场成线性关系，表现为通常的线性折射率；当光波电场足够强时，还必需考虑二阶，三阶及更高阶的极化，相应的折射率需包含非线性修正项。

介质在外电场作用下，其分子、原子或离子（以下统称粒子）内部的电荷分布和运动状态将发生一定形式的变化，从而感生出电偶极矩（矢量），这种现象称为“极化”。对于大量粒子集合的介质，极化的宏观效应可用单位体积中各粒子的感应偶极矩矢量之和来描述，这就是极化强度矢量，定义为：

∑==N i i p 1

P

(4)

其中，i p

为第i 个粒子的偶极矩矢量，N 为单位体积中的粒子数。此式表明介质的极化强度取决于两方面因素：一是单个粒子在外场作用下的感生电偶极矩；其次是粒子密度及统计叠加特性。

显然，介质的极化强度与电场强度相关。在通常的弱场条件下，为线性关系，而当外场足够强时，呈现非线性关系，可用下式表示：

+++?=E E E E E :E )

3(0)2(0)1(0χεχεχεP

(5)

其中，)1(χ一阶线性电极化率，是2阶张量，有9个分量；)2(χ（)3(χ）是2阶（3

阶）非线性电极化率，是3阶（4阶）张量。对于线性极化介质，电位移矢量D

为：

E E E P E D 0)

1(000 εεχεεε=+=+= (6) 其中的)1(1χε+= 称为介电常数。

? 概念：<电极化率张量>：P 与E

之间的方向可以不同，所以)(i χ是张量。)1(χ是

2阶张量，有9个分量即：

????

? ??????? ??=????? ??z y x zz zy

zx

yz yy yx xz

xy xx L z L y L x E E E P P P )1()1()

1()

1()1()1()

1()

1()

1(0χχχχχχχχχε

3阶张量有27个元素，4阶张量有81个元素。由于介质本身的对称性，实际独立的元素个数是比较少的。如介质是立方晶系的晶体或各向同性介质，则张

量)

1(χ只有对角元素是非零的且全部相等，张量退化为标量，即P 与E 之间的

方向相同。

? 概念：<因果性原理>：在给定时刻t ，介质中感应的电极化强度)(t P

，是由该

时刻以前的各个时刻t <τ的电场)(τE

所决定的，而不是简单的由该时刻的瞬

时电场)(t E

所确定。也就是说电极化强度与产生电极化的场的历史有关：

??∞∞--=-=0

)

1(0)1(0)()()()()(τττχετττχεd t E d E t t P t L

通过对P 与E

作Fourier 变换，得到：

?∞

=0

)1()

1()()(ττχωχωτd e i

)()1(ωχ是依赖频率的电极化率。严格地讲(6)式是不正确的。介电常数)1(1χε+=的实部和虚部分别代表折射率n 和损耗系数α：

()[]

()

[]

ωχω

ωαωχωωαωαωε)1()1(2

2

Im )(Re 2

1

1)(2)(nc

n c n i

n c i n =

+=+≈??? ??+=

(7)

这里我们平常所讲的极化率、介电常数、折射率和损耗系数等概念都是特定频

率的，而不是在时间域。

? 概念：<色散>：介质的折射率n 和损耗系数α均是频率的函数，称为频率色散。

? 近似3：我们以下只讨论各向同性介质，这样(i) )

1(χ和ε是标量数值，(ii) P 与

E

之间的方向相同，光场可以保持规定的偏振方向。对于非各向同性介质中的

双折射等效应我们不考虑。

? 近似4：我们将假定介质是均匀的，即)1(χ和ε不随空间坐标变化。 ? 近似5： 我们暂时忽略介质的损耗，即2n =ε

由0=??=??E D

ε所以：

0)()(11E )

1(2222222=-??-??-??∞

-t d E t t c t E c τττχ

(8)

作Fourier 变换，()?=dt t i Exp t E E ωω)()(

在频率域中：

0)()()(E 222

2

=+?ωωωωE c

n (9)

(8)式称为Wave Equation, (9)式称为Helmholtz Equation.

? 近似6：上面式(8,9)中各个矢量分量之间已无关联，不失一般性，我们取x 分

量为光的偏振方向，可以用一个分量的标量方程代替矢量方程。以下我们将只讨论标量光场的传输。

§2 传输方程

以下我们介绍激光的传输方程前，先给出几个概念。

? 概念：<传输>：我们关心的传输是一个在有限的时间-空间范围内分布的电磁

波包沿一定方向的演化过程，一般取z 轴为传输方向。我们物理上关心的传输问题应该是一个初值问题，即给定初始位置（一般0=z 处）的光场分布),,(t y x ，求解在一定距离z 处光场的变化，但波动方程(8)式的性质决定其是边值问题。 ? 概念：<稳态及准稳态电磁场>：这相当于静电场或频率为ω的单色连续电磁场

情况。实际上最常见的情况是准稳态，典型例子是频率为0ω的脉冲电磁场。此时，场与物质的互相作用必然与时间过程有关，介质既不能瞬时地响应外场脉冲的变化，又会在脉冲过去后一段时间内遗留影响。这就引出了“响应时间”和“弛豫速率”等问题。同时，脉冲场必然包含一定范围的频谱，尽管在频域与介质极化的频谱分量之间有简单的对应关系，但在时域上两者呈现较为复杂关系。

? 概念：<复数表示法>：考虑波的震荡形式，我们可以用复数指数函数

)(00),z y,(x,),z y,E(x,t z i e t A t ωβ-=表示震荡的场，

但不是任何情况都能简单地用复函数代替实函数。(i)实际的物理量，如E 应该是实数。(ii)用复数量代表是实数量时，复数量的实部等于实数量。(iii)存在非线性项时，一般不能这样做，而

是要用下列表达形式：[][]

..Re E )(1)(0000c c Ae

Ae t z i t z i +==--ωβωβ。(iv)对极端的超短脉冲问题，须使用CAS 信号，其虚部的选取是唯一的。

? 概念：<准单色场>：对准单色情况，我们可以把场用复数函数表示

)(00),z y,(x,),z y,E(x,t z i e t A t ωβ-=，这对简化方程和数学运算都带来很大方便。这是十分关键的一步，对简化问题具有重要作用。在物理上，被分离的快变部分是一个均匀平面波（共性部分），需要具体研究的对象只是余下的时空包络部分 ),(t r A （特殊性部分）；在数学上，提供了近似处理的条件，可以很大地简化方程和有关的运算。

? 概念：<单色、相干、稳态>：数学上严格的单频震荡波是从无穷长的，因此是

相干的、稳态的。物理上的单色光是有限长度的，其频谱必然是有一定宽度，我们常称为CW 连续波(Continuous Wave)，以区别于脉冲波(Pulse)。他是稳态的，在一定范围内（相干长度）是相干的。光脉冲的持续时间越短，其频谱越宽，相干性也越差。

1． 稳态传输

稳态传输中包络不含时间，)(00)z y,(x,),z y,E(x,t z i e A t ωβ-=，同时方程(8)中的积分可以简化：

0A 22

02

2=?+??+??⊥z A i z

A β (10)

其中c

n 0

00ωβ=

。 ? 近似7：Paraxial Approximation 傍轴近似：我们假定光束基本上是沿平行z 轴

的方向传输，光场包络在沿z 轴的变化是缓慢的，变化速度远远小于震荡本身的变化，即在一个波长的传输距离上基本不变。数学上表示为：

A z

A

0β<

z A ??<

2

2β。这是我们传输光学中最重要的近似，我们的激光光束大都满足此近似。

由傍轴近似(10)式中第一项可以忽略。

0A 220

=?+??⊥z

A

i β (11) 这就是傍轴方程，Paraxial Equation, 是研究激光传输的基本方程。作归一化处理：

L z z w y y w x x /,/,/='='='，2/20w L β=衍射长度，w 为光束宽度，则

0A 42222=???

?

??'??+'??+'??y x z A i (12)

2. 准稳态传输

将)(00)z y,(x,),z y,E(x,t z i e A t ωβ-=代入方程(8)，作Fourier 变换：

()()

()0202

020202

2=--+-???

? ???+??+??⊥ωωββωωβA A z i z (13)

其中c

n ω

ωβ=)(。

? 近似：慢变振幅近似，缓变包络近似，Slowly Varying Envelope Approximation ：

光场包络在随时间的变化是缓慢的，变化速度远远小于震荡本身的变化，即在一个光学周期的时间内上基本不变。数学上表示为：

A t

A

0ω<

由慢变振幅近似，光脉冲的光谱宽度远远小于中心频率0ω，所以

)(200202βββββ-≈-，于是对)(ωβ在中心频率0ω附近在Taylor 展开：

,

)(!

)(2)()(302

02100ωωωβ

βωωβωωββωωβωωβ=∞

==

-+-+-+==∑n

n n n n n d d n c n (14)

其中g

g d dn

c v c n n /1/)(11==+=ωωβ是群速度的倒数。2β群速度随频率的变化，称为群速度弥散(Group Velocity Dispersion)， 简称色散。3β等称为高阶色散。02>β为正色散，否则为负色散。

? 近似：我们只考虑2阶色散，即群速度弥散项，而忽略高阶色散。但脉冲很短

时，有必要考虑高阶色散。

将式(14)是代入式(13)并作反Fourier 变换：

02212

22120=??-??+?+??⊥A t

A t i A A z i βββ (15)

引移动坐标：g v z t z t z / ,1-=-==βτξ，

02212

2220=??-?+??⊥A A A i τββξ

(16) 这是准稳态光束传输的非线性Shroedinger 方程。其中第二项式衍射项，第三项式

色散项。对于纯脉冲传输则有方程：

022

22=??-??

A A i τβξ

(17) 作归一化处理：L T /,/ξξττ='='，22/βT L =色散长度，T 为脉冲宽度，则

0)sgn(222

2=??-??A A i τ

βξ

(18) ? 概念：<衍射与色散>：空间传输的光束出现衍射，时间传输的脉冲经历色散，

两者在方程(16)中是非常一致的，都是2阶导数形式。空间传输的傍轴近似和时间传输中的慢边包络近似的地位是一样的。色散来源于介质线性质，其值有正有负；衍射是波动的本性，符号不变，相当于负色散。

3．瞬态脉冲光束传输

§2 衍射积分

衍射定义为光对直线传输的偏离，是波动性质的体现。我们处理的光束传输问题，（即稳态传输）是以傍轴方程为基础的：

0A 22=?+??⊥z

A

ik

(19)

对脉冲传输中色散的性质是类似的，请见

1．衍射积分

光束分布)(),,,(t kz i e t z y x A ω-的Fourier 变换为

[]

d xdy y k x k

i Exp z y x A z k k A y x

y x ??+-=

)(),,(21),,(~

π

(20)

即

[][]

y

x y x y x dk dk t kz y k x k i Exp z k k A t kz i Exp z y x A t z y x E ??-++=-=)(),,(~

21)(),,(),,,(ωπ

ω (21)

方程(19)变为：

A ~2~2

2k

k k i z A y x +-=?? (22)

此方程的解为

???

?

?

?+-=z k k k i

Exp k k A z k k A y x y x y x 2)0,,(~

),,(~2

2 (23)

其中利用了初值条件：

[]

d xdy y k x k i Exp y x A k k A y x y x ??

+-=)()0,,(21)0,,(~

π (24)

假定在初始位置0=z 的光束分布为)0,,(y x A 。对(23)式作反Fourier 变换，

[]

y

x y x y x y x dk dk t y k x k i z k k k k i Exp k k A t kz i Exp z y x A t z y x E ?????

?????-++???? ??+-=-=)(2)0,,(~21)(),,(),,,(2

2ωπ

ω (25) 不同频率y x k k ,的有效传输常熟k

k k k k y

x z 222+-=是不同的，从而引起光束分布的变

化，即衍射。利用关系：

[]

y x y x y x dk dk y k x k i Exp z k k k i Exp z y x ik Exp iz ??+???

?

?

?+-=???? ??+)(221222

222πλπ

(26) 得到卷积形式的积分形式解：

[]

112212211122)()(2)0,,(1),,(dy dx y y x x z k i Exp y x A z i z y x A ?

?????-+-=

??λ (27) 式(27)称为Huygens-Fresnel 衍射积分，是Kirchhoff 衍射积分在傍轴条件下的近似。他可以写成另一形式：

[]

[]

1121212121112222222)0,,(2),,(dy dx z ky y z kx x i Exp y x z k i Exp y x A z

i y x z k i Exp z y x A ???????????

?+-??????+??????+=

??λ (28)

积分内第二个指数项是Fourier 变换。

? 概念：<傍轴球面波>：球面波)(t kr i e r

A E ω-=

是波动方程的一个严格解，所以是非傍轴的。我们作傍轴近似，取z y x <<,，则

z

z y x z r 1/)(111222≈++=，z y x k kz kr 2/)(2

2

++≈，??

????-++≈=-)(222)(t kz i z y x ik Exp z A

e r A E t kr i ωω。

所以衍射积分(27)中的指数项是一个球面波。Huygens 原理指出衍射可以理解为波前上各点的次波叠加的结果，Kirchhoff 则给出了数学上的证明。衍射积分(27)中的指数项就是次波。见

2. Fresnel 衍射和Fraunhofer 衍射

当距离z 为无穷大时，22,y x 也会趋于无穷大，但z y z x /,/22是有限的。衍射积分(27)中z x /21可以忽略，有：

[]

1

1212111222222)0,,(2),,(dy dx z ky y z kx x i Exp y x A z

i y x z k i Exp z y x A ???

????????

?+-??????+=

??λ (29)

这就是Fraunhofer 衍射，即在无穷远处，光束是球面波，其强度是光束的Fourier 变换。与此相对，在z 不是无穷大时，称为Fresnel 衍射。

? 概念：<透镜>：假定透镜是‘薄’的，光束通过透镜时强度分布不变，只引起

附加的相位。设双凸透镜的曲率半径为21,R R ，厚度为d ，则焦距为

()????

??+-=21

1111R R n F ，引起的附加相位延迟为：?-=)1(n φ，)(r ?的厚度函数，2112

21

2

22

2

2

1

21r R R d r R r R R R d ???? ??+-≈-+-+--=?，所以附加相位

???

? ??+-F y x ik ikd Exp 222。与前面的傍轴球面波只差一个正负号。

下面我们计算通过透镜后的光束倒透镜焦点的传输，即经过焦距为F 的透镜再

传输距离F ：

[]

[]

1

122122*********)()(22)0,,(1),,(dy dx y y x x F k i Exp y x F k i Exp y x A F

i z y x A ?

?????-+-?

?????+-=

??λ

[]

112121112222)0,,(2dy dx F ky y F

kx x i Exp y x A F

i y x z k i Exp ???

?????????+-??????+=

??λ (30)

可以看到，透镜聚焦相当于Fraunhofer 衍射，其分布与光束在无穷远的分布是

一样的。

? 概念：〈远场、近场〉：我们一般称Fraunhofer 衍射区为远场，称Fraunhofer 衍

射为远场衍射。实际的远场很难达到，一般是利用(30)式透镜的聚焦性质，所以实验上说的远场大多指透镜焦面处。与远场相对就是近场，即Fresnel 衍射区。注意：由傍轴条件，有传输距离λ>>z ，(Kirrchoff 衍射理论也有同样要求)，我们也将此条件称为远场条件，于此相对的是所谓近场光学研究的范围。 ? 概念：：进一步可以得到透镜的前后焦面之间是完全的Fourier

变换关系(忽略有限透镜口径的影响)，于是可以利用透镜实现数学上Fourier 变换、卷积、相关、滤波等等运算，进行光学信息处理、全息术等工作。这一领域称为Fourier 光学。

? 概念：<空间滤波>：利用2个共焦透镜，组成4F 系统（物面、透镜、公共焦

点、透镜、像面之间距离都是F ，共4F ），于是在中心公共焦片面处是物的空间频谱，我们可以在此加入滤波，如低通滤波，或引入附加相位等。

3．园孔衍射

一个平面波垂直照射倒一个圆孔上，其后的衍射可以用Fresnel 积分公式计算：

[]??<+?

?????-+-=

2

21

211

1

2

2

122122)()(21),,(R y x dy dx y y x x z k i Exp z i z y x A λ

(31)

作坐标变换：θθsin ,cos r y r x ==，22y x r +=，于是：

????????--???? ?????? ??=R

dr d z r kr i Exp z

kr

i Exp r z kr i Exp z i z r A 0

120

121212

1

12222)cos(221

),,(π

θθθλθ (32)

利用关系 []θφθπ

π

d ia Exp a J )cos(21

)(20

0--=

?

(33)

得到：

???? ?

????? ?????? ??=R dr z r kr J z kr i Exp r z kr i Exp z i z r A 01210211222221

),(λ (34)

对Fraunhofer 衍射：

????

?????? ??=R dr z r kr J r z kr i Exp z i z r A 0

1210122221),(λ (35)

利用关系()?=x

dr r rJ x xJ 0

01)(,

()z kRr z kRr J R z kr i Exp z i z r A //21

),(2212222???

? ??=λ (36)

这就是Airy 斑。

对式(34)作归一化，R r r /2,12,1='

()

()

()?=1

1210211222),(dr r Nr J Nr i Exp r Nr i Exp i N

z r A πππ

(37)

其中z

R N λ2

=是Fresnel 数。可以看到园孔衍射的行为可以由Fresnel 数唯一决定。

? 近似：：以上我们计算中认为在光束通过圆孔时，园孔的内

部光场保持不变，而园孔外部的光场被挡住，即???≥<=R r R

r A 01，此近似称为

Kirrchoff 边条件。实际在孔的边沿附近（波长量级），光场肯定会受园孔介质极化的影响，而不是简单的突变。这些是近场光学关心的问题，对我们的远场传输(λ>>z )没有影响。

? 概念：：Fresenl 数的最初的定义是指园孔衍射的Fresnel 波带的数

目。在这里我们可以看到他是衍射效应的重要指标。当1<>N 时，衍射相应可以忽略，其他情况是Fresnel 衍射区。

§3 Gauss 光束

1．Gauss Beam

当初始光场是???

? ??+-=222exp )0,,(w y x y x A ，可以得到频率域的表达式：

???

? ?

?+-???? ??+-=z k k k i Exp w k k i Exp w z k k A y x y x y x 242),,(~2

22

222 (38)

作反Fourier 变换：

()???

???++-+=R R Z iz w y x Z iz z y x A /1exp /11),,(222

(39) 这是Gauss 光束，其中22w k

Z R =是衍射长度，称为Rayleigh 距离。Gauss 光束可

以展开为： ()???

? ??-+??????+-=?i R y x ik z w y x z w w z y x A 2exp exp )(),,(222220

(40)

其中：

???

? ??=???? ??+=???? ??+=+=R R R R R R

Z z Z z z Z Z z Z z z R Z z w z w arctan 1)(/1)(22

2

20? (41)

这里(40)式中，实数部分仍然保持Gauss 强度分布，光束宽度w 是按照抛物线函数（红线）随z 增长的，光束强度成反比下降。在R Z z >>时z z w /)(接近趋近于直线，

直线的角度是)arcsin(0R Z w

=θ，为远场发散角。相位的第一部分是球面波因子，波

前曲率(绿线)半径R 在R Z z =是极小值R Z 2，在0=z 是平面波前。另外附加相位因子?从2/π-到2/π。

引入q 参数：R iZ z z q -=)(，式(39)变为： ??

????+=)(2exp )()

0(),,(22z q y x ik z q q z y x A

(42)

且

)

()(1)(12z w i z R z q πλ

+=。 概念：光束宽度：在Gauss 函数的定义???

?

??-22exp w x 中我们称w 为宽度，他代表

2/1e 峰值功率处的半宽度。我们还可以定义e /1峰值功率处的半宽度W ，则函

数定义为?

??

? ??-222exp W x ，有W w 2=。实际中的光束形式是复杂的，2

/1e 峰值功率就没有意义了。实际常用定义：(i)Full-Width-at-Half-Maximum 半高全宽T ：对Gauss 有w T 67.1=。(ii)统计定义，2阶矩定义：??=dxdy

y x I dxdy

y x I r w ),(),(2

2。

2. Ray Matrix and ABCD (see A. E. Seigman, Laser, Ch.15)

3. Propagation of Gauss beam(see A. E. Seigman, Laser, Ch.16,17)

4. Complex Paraxial Wave Optic(see A. E. Seigman, Laser, Ch.20)

参考书：

1．郭硕鸿：电动力学，Ch. 3 2．赵凯华：光学, Ch2. Ch.5 3．E. Wolf, Principle of Optic,

4．A. E. Seigman, Laser, Ch15, Ch. 16, Ch 17, Ch18, Ch20 5．过巳吉， 非线性光学.Ch.1 6．R. W. Boyd, Nolinear Optic Ch.1 7．Ajoy Ghatak, Optics, Part IV . Part V .

8．G . P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optic, Ch.1 ch2. ch3. 9．A. Goodman, Introduction to Foureir Optics, Ch1, ch2,ch3,ch4. 10． 吕百达：激光光学 11．

激光原理第一章答案

第一章 激光的基本原理 1. 为使He-Ne 激光器的相干长度达到1km ,它的单色性0/λλΔ应是多少? 提示: He-Ne 激光 器输出中心波长632.8o nm λ= 解: 根据c λν=得 2 c d d d d ν νλνλλ =? ?=? λ 则 o o ν λ νλΔΔ= 再有 c c c L c τν == Δ得106.32810o o o c o c c L L λλνλνν?ΔΔ====× 2. 如果激光器和微波激射器分别在=10μm λ、=500nm λ和=3000MHz ν输出1W 连续功率，问每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？ 解：设输出功率为P ，单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n ，则： c P nh nh νλ==由此可得： P P n h hc λ ν= = 其中为普朗克常数，为真空中光速。 34 6.62610 J s h ?=×?8310m/s c =×所以，将已知数据代入可得： =10μm λ时： 19-1=510s n ×=500nm λ时： 18-1=2.510s n ×=3000MHz ν时： 23-1=510s n ×3．设一对激光能级为2E 和1E (21f f =)，相应的频率为ν(波长为)，能级上的粒子数密度分别为n 和，求 λ21n (a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时，21/?n n = (b) 当，T=300K 时，λ=1μm 21/?n n = (c) 当，n n 时，温度T=？ λ=1μm 21/0.1=解：当物质处于热平衡状态时，各能级上的粒子数服从玻尔兹曼统计分布,则 2 211()exp exp exp b b n E E h h n k T k T k νb c T λ??????=?=?=?????? ???????? (a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时： 3492 231 6.62610310exp 11.3810300n n ????×××=?≈??××? ? (b) 当，T=300K 时： λ=1μm 3482 2361 6.62610310exp 01.381010300n n ?????×××=?≈??×××??

激光原理第一章答案.

第一章激光的基本原理 1. 为使He-Ne 激光器的相干长度达到1km ,它的单色性0/λλ?应是多少? 提示: He-Ne 激光 器输出中心波长632.8o nm λ= 解: 根据c λν=得 2 c d d d d ννλνλλ λ =- ?=- 则 o o ν λ νλ??= 再有 c c c L c τν == ?得 10

6.32810 o o o c o c c L L λλ ν λνν-??= = = =? 2. 如果激光器和微波激射器分别在=10μm λ、=500nm λ和=3000M H z ν输出1W 连续功率,问每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少? 解:设输出功率为P ,单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n ,则: 由此可得: 其中34 6.62610 J s h -=??为普朗克常数,8

310m/s c =?为真空中光速。 所以,将已知数据代入可得: =10μm λ时: 19-1 =510s n ?=500nm λ时: 18-1 =2.510s n ?=3000M H z ν时: 23-1=510s n ? 3.设一对激光能级为2E 和1E (21f f =,相应的频率为ν(波长为λ,能级上的粒子数密度分别为2n 和1n ,求 (a 当ν=3000M H z ,T=300K 时,21/?n n = (b 当λ=1μm ,T=300K 时,21/?n n = (c 当λ=1μm ,21/0.1n n =时,温度T=? 解:当物质处于热平衡状态时,各能级上的粒子数服从玻尔兹曼统计分布,则 (a 当ν=3000M H z ,T=300K 时: (b 当λ=1μm ,T=300K 时: c P nh nh νλ ==P P n h hc λν =

互联网基础知识大全

互联网基础知识大全 ? ?【互联网的一些名词】 ?一些系统名词 ?CMS ?内容管理系统 ?CRM ?客户关系管理系统 ?Call-Center ?呼叫中心 ?前端 ?产品的用户使用的部分 ?运营系统 ?一般指产品运营人员使用的系统?VR:Virtual Reality即虚拟现实?APP ?应用程序 ?Web ?用网页形式提供服务 ?Wap ?Wap页面形式提供服务 ?过去网络还是2G的时候常用

?H5/HTML5 ?HTML5的形式提供服务 ?互联网职位 ?高层管理 ?CEO （Chief Executive Officer） ?首席执行官，一般是老板 ?COO （Chief Operating Officer） ?首席运营官，整理公司运营管理等 ?CTO （Chief technology officer） ?首席技术官 ?CFO （Chief financial officer） ?首席财务官，负责财务融资等 ?CIO (Chief information officer) ?首席信息官，主管企业信息的收集和发布 ?CXO ?自己百度去查 ?VP (Vice President) ?副总裁 ?OP (Operation) ?运营 ?PM/PD （product manager/director）

?产品经理，之前也有管项目经理为PM的 ?UI/UE (user interface/user experience) ?视觉设计师、交互设计师，对产品界面研究?RD (Research and Development) ?研发，就是所谓的程序员们、技术同学，作为PM以后经常撕逼的对象 ?QA (Quality Assurance) ?测试功能工程师们，找BUG的 ?BD (Business Development) ?商务拓展 ?对外谈商务合作的 ?PR (public relations) ?公关，你的产品出现在一些媒体的报道，可能是他们干的 ?UED (User Experience Design) ?用户体验设计 ?AE (Account Executive) ?客户执行 ?HR (Human Resources) ?人力资源 ?KA (KeyAccount) ?大客户部门，关键客户

雷达基础理论习题

雷达基础理论习题 一、填空题 1．一次雷达的峰值功率为，平均功率为1200W，重复频率为1000Hz。 2．二次雷达询问频率为1030MHz 。脉冲P1-P3称模式询问脉冲，脉冲间隔决定了询问功能，目前本场雷达使用的两种询问模式3/A模式和C模式，P1-P3脉冲间隔分别是8μs 和 21μs 。 3. 两项告警指的是低高度告警和冲突告警。 4. ISLS是指询问旁瓣抑制，作用是避免环绕效应。 5. 接收机的动态范围是指接收机出现过载时的输入功率与最小可检测功率之比。 6. 目前ICAO定义了25种数据链格式，其中有 8 种在现行模式S中使用。 7. 雷达信号的检测由发现概率和虚警概率来描述。 8. 脉冲P2称旁瓣抑制脉冲，不论是何种询问模式，P2与P1间恒为2μs 。 9. STC的含义是时间灵敏度控制，作用是扩大动态范围。 10. 雷达距离分辨力主要取决于脉冲宽度。 11. 二次雷达发射通道是∑和Ω通道。 12. 一次雷达天线的转速为15转/分。 13.一次射频脉冲宽度为1μs。 二、单选题 1. 二次雷达中频频率是（B ） A． 30MHz B． 60MHz C． 90MHz 2. 余割平方天线的雷达波束指的是（ A ）。 A .垂直方向图 B.水平方向图 3. C模式下P1P3脉冲的时间间隔是（ D ） A．3μs B．5μs C．8μs D．21μs 4. 二次监视雷达天线系统的极化方式应为（ B ） A.水平极化 B.垂直极化 C.圆极化 5. 决定雷达检测能力的是（ A ）。 A.接收机输出端的信噪比 B.发射机的功率 C.噪声的大小 D.接收机的灵敏度 6. 在下列关于二次雷达场地设置的说明中，哪一项是错误的( A ) A.对于其所保障的主要航线，特别是进场着陆航线，不应构成使动目标显示失效的切线航线（切线飞行的航线）； B.通常配置在机场内地势较高的高地或建筑物顶上，或机场外(航路上)较高的地点； C.应根据其特性（进近或航路），能保证其对所辖区域各条航线和主要空中定位点均能进行有效的探测； D.应使雷达顶空盲区避开进离场航线和主要航路，并量保证主要航路航线。 7. 航空器在飞行中遇到严重威胁航空器和所载人员生命安全情况时，机长（飞行通信员）必须尽一切可能发出遇险信

如何做出专业的雷达图

如何做出专业的雷达图 导语： 雷达图如果是手工绘制，是非常麻烦的，不过可以用软件制图。在制作雷达图时，需要将各项数据，按重要程度集中画在一个圆形的图表中，来展示一个其中的比率情况，读表者可以快速获取到有效信息。 免费获取商务图表软件：https://www.wendangku.net/doc/8f2868297.html,/businessform/ 一般用什么软件绘制专业的雷达图？ 雷达图算得上是颜值较高的一个图表类型了，它是一种以二维形式展示多维数据的图形。它的可以描述为线图， X 轴以折叠形式环绕 360 度，Y 轴表示每一个 X 轴上的值。由中心向外辐射出多条坐标轴，每个多维数据在每一维度上的数值都占有一条坐标轴，并和相邻坐标轴上的数据点连接起来，形成一个个不规则多边形。相比绘制其他图表，绘制雷达图的门槛较高，一般多用亿图图示软件绘制专业的雷达图。

用亿图图示软件怎么做出专业的雷达图？ 创建雷达图 打开亿图图示软件，选择“新建”——“图表”——“蜘蛛（雷达）图”——“创建”，即可开启画布。

操作界面左侧为符号库，使用者可以从这里，选择合适的雷达图模板，添加至画布中。根据不同的展示场景，雷达图可分为普通雷达图、面积雷达图、百分比雷达图、极性图。本文以普通雷达图为例，介绍基本的操作技巧。 从文件加载数据 亿图图示软件支持用户从本地导入数据，一键生成雷达图。具体的操作方法如下： 1、启动文本模板：另外创建一个空白画布，将符号库中的“如何使用”拖动至画布。

选择复制“example 1”或“example 2”中的文本内容。 2、编辑数据：在电脑本地新建txt记事本，将上文所复制的文本内容，粘贴在txt记事本里。根据模板，进行自定义修改。第一行是类别的名称，从左到右，依次填写。第二行至第n行是系别，第一列为系别名称，其它列为数据。每个数据之间需要用逗号隔开，避免导入出错。

激光雷达基础知识

什么是色散呢？ 当光纤的输入端光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时域上的展宽，这种现象即为色散。以单模光纤中的色散现象为例，如下图所示： 如何消除色度色散对DWDM系统的影响： 对于DWDM系统，由于系统主要应用于1550nm窗口，如果使用G.652光纤，需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤（DCF），对色散进行补偿，降低整个传输线路的总色散。 光的衍射 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射（Diffraction of light）。 光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。

物理学中，干涉（interference）是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象。 光的干涉 光的干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。定义：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。 两束光发生干涉后，干涉条纹的光强分布与两束光的光程差/相位差有关：当相位差为周期的整数倍时光强最大；当相位差为半周期的奇数倍时光强最小。从光强最大值和最小值的和差值可以定义干涉可见度作为干涉条纹清晰度的量度。 只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。 大气气溶胶 大气气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。它们能作为水滴和冰晶的凝结核、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的重要组成部分。雾、烟、霾等都是天然或人为原因造成的大气气溶胶。 大气气溶胶是悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称，粒子的空气动力学直径多在0.001～100μm之间,非常之轻,足以悬浮于空气之中，当前主要包括6 大类7种气溶胶粒子，即：沙尘气溶胶、碳气溶胶（黑碳和有机碳气溶胶）、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。 散射特性：气溶胶质点能发生光的散射，这是使天空成为蓝色，太阳落山时成为红色的原因。 多普勒频移 当移动台以恒定的速率沿某一方向移动时，由于传播路程差的原因，会造成相位和频率的变化，通常将这种变化称为多普勒频移。 多普勒效应造成的发射和接收的频率之差称为多普勒频移。它揭示了波的属性在运动中发生变化的规律。 主要内容为：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）。多普勒频移，当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）。 多普勒频移及信号幅度的变化等如图所示。当火车迎面驶来时，鸣笛声的波长被压缩（如图2右侧波形变化所示），频率变高，因而声音听起来尖利刺耳。当火车远离时，声音波长就被拉长（如图2左侧波形变化所示），频率变低，从而使得声音听起来减缓且低沉。

激光雷达测距基本知识与其应用

目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1雷达与激光雷达系统 (2) 2激光雷达测距方程研究 (3) 2.1测距方程公式 (3) 2.2发射器特性 (4) 2.3大气传输 (5) 2.4激光目标截面 (5) 2.5接收器特性 (6) 2.6噪声中信号探测 (6) 3伪随机m序列在激光测距雷达中的应用 (7) 3.1测距原理 (7) 3.2 m序列相关积累增益 (8) 3.3 m序列测距精度 (8) 4脉冲激光测距机测距误差的理论分析 (9) 4.1脉冲激光测距机原理 (9) 4.2 测距误差简要分析 (10) 5激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用 (10) 6结束语 (11) 致谢 (12) 参考文献 (12) -

激光雷达测距原理与其应用 摘要:本文简单介绍激光雷达系统组成，激光雷达系统与普通雷达系统性能的对比，着重阐述激光雷达测距方程的研究。针对激光远程测距中的微弱信号检测，介绍一种基于m序列的激光测距方法，给出了基于高速数字信号处理器的激光测距雷达数字信号处理系统的实现方案，并理论分析了脉冲激光测距机的测距误差。了解并学习激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用。 关键词：激光雷达；发射器和接收器特性; 伪随机序列; 脉冲激光；测距误差 Applications and Principles of laser radar ranging Student majoring in Optical Information Science and Technology Ren xiaonan Tutor Shang lianju Abstract:This paper briefly describes the composition of laser radar systems, laser radar system and radar system performance comparison of normal, focusing on the laser radar range equation. Laser Ranging for remote signal detection, presents a introduction of a sequence based on laser ranging method m, gives the high-speed digital signal processor-based laser ranging radar digital signal processing system implementations, and theoretical analysis of the pulse Laser rangefinder range error.We understand and learn application of Laser radar in the mobile robot and other aspects. Key words：Laser radar; Transmitter and receiver characteristics；Pseudo-random sequence；Pulsed laser；Ranging error. 引言：激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，激光具有亮度 高、单色性好、射束窄等优点,成为光雷达的理想光源,因而它是目前激光应用主要的研究领域之一。激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。利用激光作为遥感设备可追溯到30多年以前，从20世纪60年代到70年代，人们进行了多项试验，结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力，其中包括激光测月和卫星激光测距。激光雷达测量技术是一门新兴技术，在地球科学和行星科学领域有着广泛的应用.LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称，通常指机载对地激光测距技术，对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。激光测距可分为星载(卫星搭载)、机载(飞机搭载)、车载(汽车搭载)以及定位(定点测量)四大类，目前激光测距仪已投入使用,激光雷达正处在试验阶段,某些激光雷达已付诸实

华为传输基础知识试题

一、填空题 1、OSN3500设备单子架最多可以上下504个2M，OSN2500设备单子 架最多上下252个2M，OSN1500设备最多单子架上下126个 2M。 2、IP地址为10.77.4.163，掩码为255.255.254.0。则其网络地址为 10.77.4.0、本网段的广播地址为_10.77.5.255_，此网段内最大 的主机数目为_510__。 3、时钟模块工作的三种模式分别是正常跟踪、保持和内部 振荡。 4、PDH组合成SDH的过程中，经过了映射、定位、 复用三个关键步骤。 5、单向通道保护环使用“首端桥接，单端倒换”的结构，与网络拓 扑无关。 6、SDH光传输设备的传输距离主要由衰减、色散等因素决定。 7、信号在光缆中的传输速度约为20万Km/s。 8、在一个网元上SNCP与MSP共存时，为避免两个保护相互影响，要 求设置SNCP倒换动作的拖延时间。 9、A，B，C，D四个网元依次逆时针组成一个通道环，A，B之间有 业务，A到B业务路径为A->B，B到A业务路径为B->C-D- >A，若CD之间断纤，则A到B业务路径为A->B，B到A业 务路径为B->A。 10、光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。 通常我们用衰减系数来衡量衰减的大小。 11、WDM系统中光监控技术：1.工作波长优选1510nm；2.速率优选 2Mb/s，保证不经放大也超长传输。 12、AU-PTR的范围是0～782，超出这一范围是无效指针值。当收端连续8 帧收到无效指针值时，设备产生AU-LOP告警。 13、C2用来指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质。

14、B2监测到有误码后，在本端有MSBBE性能事件上报 网管并显示相应的误块数，并通过M1字节将误码块数会传给发送端，同时在发送端的性能事件MSFEBBE中显示相应的误块数。 15、第37时隙在VC4中的位置为第1个TUG3，第6个 TUG2，第2个TU12。 16、对于AU的指针调整，紧跟FF的3个H3字节位置为负调整位置， 紧跟AU－PTR的AU－4净荷位置为正调整位置。3个字节为一个调整单位。 17、TU－12指针的调整单位是1个字节，可知的指针范围为 0～139。 18、复用段保护环上网元节点个数最大为16，因为K字节 表示网元节点号的bit共4位。 19、18、（1分）SDH的光线路码型为加扰的NRZ码。 20、24、（2分）在SUN工作站上，从mo.tar.Z中恢复现场mo数据，需要 做的操作是：先在/T2000/server/database目录下执行uncompress mo.tar.Z，然后执行tar xvf mo.tar，得到mo数据； 21、工作站网管T2000V1R004版本，在/T2000/server目录下，执行 命令可以查看T2000网管mdp、topo、ss、ems几个进程的启动情况。 i.showt2000server 22、工作站网管T2000V1R004版本，需要手工备份mo数据库的方法是：1、通过T2000网管终端上的数据库备份入口备份；2、进入CMD模式，运行backupmo.sh来备份。 23、SDH的含义是同步数字传输体制 24、目前我国SDH网络结构分四个层面，第一层面为长途一级干线网 ，第二层面为二级干线网，第三层面为中继层，第四层面为 接入层。 25、光纤通信中适合传输的3个波长范围为850nm，1310nm，

《雷达原理》知识点总结

【雷达任务：测目标距离、方位、仰角、速度；从目标回波中获取信息 【雷达工作原理：发射机在定时器控制下，产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线，以电磁波形式向外辐射。在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上，二次散射电磁波的一部分到达雷达天线，经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。 【影响雷达性能指标：脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。 【测角：根据接收回波最强时的天线波束指向 【雷达是如何获取目标信息的？ 【雷达组成：天线，发射机，接收机，信号处理机，终端设备（电源，显示屏），收发转换开关 【发射机工作原理：为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。 【发射机基本组成：单级振荡式：脉冲调制器，大频率射频振荡器，电源。 主振放大式：脉冲调制器，中间和输出射频功放，电源，定时器，固体微波源（主控振荡器，用来产生射频信号） 工作过程：（1）单级振荡式：信号由振荡器产生，受调制 （2）主振放大式：信号由固体微波源经过倍频后产生，经射频放大链进行放大，各级都需调制（脉冲调制器），定时器协调工作。 优缺点：单击振荡式：简单经济轻便，频率稳定度差，无复杂波形； 主振放大式：频率稳定度高，相位相参信号，有复杂波形，适用频率捷变雷达【发射机质量指标：（1）工作频率（波段）（2）输出功率：影响威力和抗干扰能力。峰值功率（脉冲期间射频振荡的平均功率）和平均功率（脉冲重复周期内输出功率的平均值）。（3）总效率Pt/P。（4）调制形式：调制器的脉冲宽度，重复频率，波形。（5）信号稳定度/频谱纯度，即信号各项参数。 【调制器组成：电源，能量储存，脉冲形成 【调制器任务与作用：为发射机的射频各级提供合适脉冲，将一个信号载到一个比它高的信号上 【仿真线：由于雷达的工作脉冲宽度多半在微秒级别以上，用真实线长度太长，因此在实际中是用集总参数的网络代替长线，即仿真线 【刚/软性开关：刚性开关的电容储能部分放电式调制器，特点为部分放电，通电利索；软性开关的人工线性调制器，特点为完全放电，效率高，功率大。 【接收机指标：（1）灵敏度：表示接收机接受微弱信号的能力。提高灵敏度，减小噪声电平，提高接收机增益。（2）工作频率宽度：表示接收机瞬时工频范围，提高：高频部件性能（3）动态范围：表示正常工作时接收信号强度的范围，提高：用对数放大器增益控制电路抗干扰（4）中频滤波特性：减小噪声，带宽>回波时，噪声大。（5）工作稳定度（6）频率稳度（7）抗干扰能力（8）噪声系数 【收发软换开关工作原理：脉冲雷达天线收发共用，需要一个收发软换开关TR，发射时，TR使天线与发射机接通，与接收机断开，以免高功率发射信号进入接收机使之烧毁；接收时，天线与接收机接通，与发射机断开，以免因发射机旁路而使微弱接收信号受损。 【收发开关组成及类型：高频传输线，气体放电管。分为分支线型和平衡式。 【显示器分类：距离，平面，高度，情况和综合，光栅扫描。 【显示器列举：距离（A型J型A/R型）平面（PPI）高度（E式RHI） 【A型显示器组成：扫掠形成电路，视频放大电路，距标形成电路。

激光打标机基本原理

第一章激光器原理 可以肯定地说：本世纪最后的伟大发明之一是激光技术。它自一九五八年问世以来，已经逐步地然而是坚定地渗透到了科研、军事、工业等各个领域。不是吗？看看我们的周围，你就可以轻易地找到它应用的实例：医院中的激光诊断及激光治疗机、商店中的条码识别器、办公室中的激光打印机、把我们与世界各地联结在一起的光纤等等，就是在我们的家中也有它的身影：激光唱机、激光影碟机。 人类发明了多种多样的激光器。诸如：气体激光器（He-Ne激光器、CO2激光器等）、固态晶体激光器（红宝石激光器、钕玻璃激光器等）、离子激光器（氪离子激光器、氩离子激光器等）、染料激光器（甲酚紫激光器、萤光素激光器等）、超辐射激光器（氮分子激光器等）以及半导体激光器（砷化镓半导体二极管等）等等。 在世界的许多地方，几乎所有的商品激光器都在制造业中得到越来越广泛的应用。CO2激光器的主要用途就是各类工业激光加工设备，作为固态晶体激光器的Nd: YAG（掺钕钇铝石榴石）激光器的最大应用便是在激光打标领域。 1.1 激光原理 我们知道，物质是由原子组成的，而原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的（见图1.1）。每一个电子都沿着自己特定的轨道绕原子核高速旋转，其旋转半径决定于电子所处的能级。原子吸收能量后，电子的旋转半径会增加，电子的能级就会提高；原子释放能量后，电子的旋转半径会减小，电子的能级就会降低。每个能级对应着一个特定的能量。电子所具有的能量是不连续的，也就是说原子的能级是量子化的。原子只有吸收了两个能级之间差值的能量才会提高一个能级，电子在能级之间的变动现象称为跃迁。同样，当原子跃迁到较低能级时，会释放出两个能级之间差值的能量。原子的最低能级为E0，高的能级依次为E1、E2、E3、……，高的能级称为上能级，低的能级为下能级。处在能级E0的原子称为基态原子，其它能级称为激发态（见图1.2）。 原子可以吸收光子来获得能量，当然这个光子必须具有与原子能级差相

100个网络基础知识

100个网络基础知识 1)什么是链接? 链接是指两个设备之间的连接。它包括用于一个设备能够与另一个设备通信的电缆类型和协议。 2)OSI 参考模型的层次是什么? 有7 个OSI 层：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。 3)什么是骨干网? 骨干网络是集中的基础设施，旨在将不同的路由和数据分发到各种网络。它还处理带宽管理和各种通道。 4)什么是LAN? LAN 是局域网的缩写。它是指计算机与位于小物理位置的其他网络设备之间的连接。 5)什么是节点? 节点是指连接发生的点。它可以是作为网络一部分的计算机或设备。为了形成网络连接，需要两个或更多个节点。 6)什么是路由器? 路由器可以连接两个或更多网段。这些是在其路由表中存储信息的智能网络设备，例如路径，跳数等。有了这个信息，他们就可以确定数据传输的最佳路径。路由器在OSI 网络层运行。 7)什么是点对点链接?

它是指网络上两台计算机之间的直接连接。除了将电缆连接到两台计算机的NIC卡之外，点对点连接不需要任何其他网络设备。 8)什么是匿名FTP? 匿名FTP 是授予用户访问公共服务器中的文件的一种方式。允许访问这些服务器中的数据的用户不需要识别自己，而是以匿名访客身份登录。 9)什么是子网掩码? 子网掩码与IP 地址组合，以识别两个部分：扩展网络地址和主机地址。像IP 地址一样，子网掩码由32 位组成。 10)UTP 电缆允许的最大长度是多少? UTP 电缆的单段具有90 到100 米的允许长度。这种限制可以通过使用中继器和开关来克服 11)什么是数据封装? 数据封装是在通过网络传输信息之前将信息分解成更小的可管理块的过程。在这个过程中，源和目标地址与奇偶校验一起附加到标题中。 12)描述网络拓扑 网络拓扑是指计算机网络的布局。它显示了设备和电缆的物理布局，以及它们如何连接到彼此。 13)什么是VPN? VPN 意味着虚拟专用网络，这种技术允许通过网络(如Internet)创建安全通道。 例如，VPN 允许您建立到远程服务器的安全拨号连接。 14)什么是NAT？

跟踪雷达基础知识讲

18.5 目标捕获和距离跟踪 距离跟踪就是连续测量从发射射频脉冲到目标回波信号返回之间的延时的过程。距离测量是雷达最精确的位置坐标测量。其典型数据是在测量几百英里距离时精密到几码以内。通常距离跟踪是从其他目标中鉴别出所需目标的主要方法，通过距离波门（即时间选通）从误差检波器输出中消除其他目标的回波（虽然也有用速度鉴别和角度鉴别的）。距离跟踪电路也可用来捕获所希望的目标。距离跟踪不仅必须测量脉冲从雷达到目标的往返行程时间，而且必须识别出反射信号是一目标而不是噪声，并且保存目标的距离随时间变化的历程。 这里的讨论适用于典型的脉冲跟踪雷达。距离测量也可以用使用调频连续波的连续波雷达来完成，这种调频连续波通常是一种线性调频波。目标距离由回波信号和发射信号之间的频率差异决定。考虑到多普勒效应的调频连续波系统的性能见参考资料1。 捕获 距离跟踪的第一个作用是捕获所需的目标。虽然这不是跟踪工作，但在典型的雷达里这是实现距离跟踪或角跟踪之前必需的第一步。对于窄波束跟踪雷达而言，为使天线波束指向目标的方向，必须具备有关目标角位置的某些信息。这个信息叫做引导数据，可以由搜索雷达或其他来源提供。引导数据可以足够精确地把窄波束指向目标或者可以要求跟踪器扫描一个较大的不确定区域。雷达距离跟踪的优点是能看到从近距离一直到雷达的最大距离上的所有目标。通常把这个距离分成小段，其中各段可以同时检验是否有目标存在。当需要波束扫描时，距离跟踪器可在短时间里（如0.1s）检验各段情况，即可作出关于目标是否存在的判断。如果没有目标存在，就让波束移向新的位置。这个过程对机械式跟踪而言是完全连续的，因为机械式跟踪移动波束相当慢，因此使得在对各段距离进行检验的短时间内目标仍然留在波束宽度之内。 与搜索雷达一样，目标捕获要考虑实现给定的检测概率和虚警概率所需的信噪比门限和积累时间[1]。然而，与搜索雷达相比，目标捕获可使用较高的虚警概率，这是因为操纵员知道目标是存在的，不存在在等待目标时由于虚警而使操纵员疲劳。最佳虚警概率的选择是以电路的性能为基础的，此电路可观察各距离间隔以判断哪一个间隔中有目标回波。 其典型的技术是使门限电压足够高，以防止大多数噪声尖峰超过门限，可是又要低得足以让弱信号通过。在各个发射脉冲之后即可观察所检验的距离间隔是否有信号超过了门限。积累时间允许雷达在判决是否有目标存在之前进行几次这种观察。噪声和目标之间的主要区别在于超过门限的噪声尖峰是随机的，但如果有目标存在，则当它超过门限时就比较有规律。一种典型的系统就可简单地计算在积累时间内超过门限的次数，并在超过的次数大于雷达发射次数的一半时，就指出是否有目标出现。若雷达脉冲重复频率是300 Hz，积累时间是0.1s，则在有一个强而稳定的目标时，雷达就能观察到30次超过门限。由于从弱目标来的回波加上噪声不一定总是超过门限，所以可以规定一个界限，如15次，在积累时间里，必须超过这一界限才判定有目标出现。对于非闪烁目标，预期的性能为：在信噪比为2.5dB时，发现概率是90%，虚警率是10-5。AN/FPS—16和AN/FPQ—6测量雷达均使用这些检测参数，每次捕获可使用10个邻接的波门，每个波门宽为1000yd。这10个波门覆盖了5n mile的距离间隔。

第一章、激光的基本原理

第一章、激光的基本原理 1. 为使He-Ne 激光器的相干长度达到1km,它的单色性Δλ/λ0应是多少? 2.设一对激光能级为E 2和E 1(f 1=f 2)，相应的频率为v (波长为λ)，能级上的粒子数密度分别为n 2和n 1，求： (a) 当v =3000MHz ，T=300K 时，n 2/n 1=? (b) 当λ=1μm ，T=300K 时，n 2/n 1=? (c) 当λ=1μm ，n 2/n 1=0.1时，温度T=? 4.在红宝石Q 调制激光器中，有可能将几乎全部Cr +3离子激发到激光上能级并产生激光巨脉冲。设红宝石棒直径1cm ，长度7.5cm ，Cr +3离子浓度为2×1019cm -3，巨型脉冲宽度为10ns ，求输出激光的最大能量和脉冲功率。 5试证明，由于自发辐射，原子在E 2能级的平均寿命t s =1/A 21。 8．（1）一质地均匀的材料对光的吸收系数为0.01mm -1，光通过10cm 长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几？（2）一光束通过长度为1m 的均匀激励的工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。 第二章、开放式光腔与高斯光束 1． 试利用往返矩阵证明共焦腔为稳定腔，即任意傍轴光线在其中可以往返无限多次，而且两次往返即自行闭合。 2．试求平凹，双凹、凹凸共轴球面镜腔的稳定性条件。 6．试求出方形镜共焦腔面上的TEM 30模的节线位置，这些节线是等距分布的吗？ 8．今有一球面腔，R 1=1.5m ，R 2=-1m, L=80cm 。试证明该腔为稳定腔；求出它的等价共焦腔的参数；在图上画出等价共焦腔的具体位置。 13．某二氧化碳激光器,采用平-凹腔，凹面镜的R=2m ，腔长L=1m 。试给出它所产生的高斯光束的束腰斑半径ω0的大小与位置、该高斯光束的f 及θ0的大小。 16．某高斯光束ω0=1.2mm ，λ=10.6μm 。今用F=2cm 的锗透镜来聚焦，当束腰与透镜的距离为10m 、1m 、10cm 、0时求焦斑大小和位置，并分析所得的结果。 19某高斯光束ω0=1.2mm ，λ=10.6μm 。今用一望远镜将其准直。主镜用镀金反射镜R=1m ，口径为20cm ；副镜为一锗透镜，F 1=2.5cm ，口径为1.5cm ；高斯光束束腰与透镜相距l=1m ，如图2.3所示。求该望远镜系统对高斯光束的准直倍率。 22.（1）用焦距为F 的薄透镜对波长为λ、束腰半径为ω0的高斯光束进行变换，并使变换后的测试版本

网络基础知识

第七章网络基础知识 第一节网络组成与分类 一、教学目标： 1、理解计算机网络的概念，了解计算机网络协议。 2、了解网络的主要功能 3、了解网络的发展过程 4、理解网络的基本组成 5、了解网络硬件和网络软件的基本知识 6、掌握网络的分类 二、教学重点、难点 网络组成、网络分类、网络协议 三、技能培训重点、难点 组成网络相关硬件 四、教学方法 教师讲解、演示，学生思考、记忆；理论与日常生活中网络概念相结合 五、教具使用 计算机一台、多媒体幻灯片演示 六、教学内容与过程 导入：提问学生对目前流行的网络理解，从而将Internet网与我们要讲的网络联系起来，引导学生思考什么是网络，构成网络需要哪些条件。带着这些疑问进入教学课题。 讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书） 第一节网络组成与分类 7．1 网络组成与分类 7．1．1 计算机网络及其功能 1、数据通信过程 提问：甲乙两地进行书信来往有些条件 学生思考、看书、回答； 教师总结： 信、发信方、收信方、两地邮局、信封格式。这与我们基本的数据通信过程的5个方面要素：消息、发送方、接收方、媒介、协议相类似。从而引出计算机网络与通信协议的概念。 2、计算机网络的主要功能

提问：同学们列举计算机网络在现实生活中有哪些的作用 学生思考、看书、回答； 教师总结： 数据通信、实现资源共享、实现分布式的信息处理、提高计算机系统的可靠性和可用性、实现集中控制、管理、分配网络的软件、硬件资源。利用幻灯片解释含义。 3、网络的起源和发展 提问：大家看书，然后谈谈网络的发展经历了哪几个阶段 学生思考、看书、回答； 教师总结： 第一阶段：“主机- 终端”系统计算机网络 第二阶段：以资源共享为主要目的的“计算机-计算机”网络 第三阶段：以网络体系结构“国际标准化”为主要特点的第三代计算机网络 第四阶段：向综合化方向发展的第四代计算机网络 网络和基本组成 计算机网络由网络软件和网络硬件组成。 1、网络软件 提问：什么是软件网络软件又包括哪些内容网络协议是什么意义网络协议各层作用及其联 系 学生思考、看书、回答； 教师总结： 网络软件包括网络操作系统、通信软件和网络协议等。

雷达发射机基础知识

雷达发射机是雷达系统的一个重要组成部分，它产生满足要求的大功率射频发射信号，经馈线系统再由天线辐射出去，从而照射远处目标。典型脉冲雷达框图如下，其中发射机(Transmitter)主要由三部分组成：高压电源，脉冲调制器和射频放大器。 发射机性能的好坏直接影响雷达整机的性能和质量，首先发射的电磁波信号必须具备一定的发射功率，对于不同体制和不同任务的雷达，发射机功率量级差别很大，例如，脉冲雷达的峰值功率可达到兆瓦级，而连续波雷达功率几十瓦就已经很高了。雷达发射机输出功率的大小将直接影响雷达的探测威力，通常可分为峰值功率和平均功率。 通常规定发射机送至天线输入端的功率为发射机的输出功率，峰值功率指脉冲期间射频振荡的平均功率，用Pt 表示；而平均功率则是脉冲重复周期(PRI)输出功率的平均值，常用Pav 表示。 对于简单的矩形脉冲列来说，峰值功率和平均功率有如下关系： av t t P P P PRF T ττ=?=?? 其中T 表示脉冲重复周期，τ表示脉冲宽度。由于平均功率是决定雷达潜在探测距离的一个关键因素，雷达发射总能量等于平均功率乘以时间。 之前有人问：对于相参雷达，在不改变雷达设备硬件的基础下，怎么提高探测距离？ 这里从雷达发射机的角度给出几个方法：不改变雷达设备，说明峰值功率功率也已调制最高了，那么可以做的一种方法是：提高雷达的占空比D ，也就是要么增大脉冲宽度，要么增大PRF ；另外，多个脉冲积累会有效提高信噪比，从而改善雷达对目标的发现能力，也就是提高积累时间来获得更多的发射能量。 对于这个问题还需要结合具体的雷达和修正后的雷达方程来分析哪些参数是不能变的，哪些参数是方便改变的。修正的雷达方程相关知识可见：

知识讲解光的波动性

物理总复习：光的波动性 编稿：李传安审稿： 【考纲要求】 1、知道光的干涉条件及现象； 2、知道薄膜干涉的相关应用； 3、知道光的衍射及偏振现象，了解其相关应用； 4、知道光的干涉和衍射的区别与联系； 5、能利用光的干涉实验测定光的波长。 【知识络】 【考点梳理】 考点一、光的干涉 要点诠释： 1、1801年，英国物理学家托马斯·杨通过双缝实验成功地观察到了光的干涉现象，证明了光的确是一种波。 2、光的干涉现象 在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。 3、干涉条件 光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。（相干波源的频率必须相同）。 形成相干波源的方法有两种：①利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。②设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。 下面四个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。

4、干涉区域内产生的亮、暗纹 亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍， 即n???（n=0，1，2，3，……） 暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍， 即(21)2n????（n=0，1，2，3，……） 相邻亮纹（暗纹）间的距离Lxd???，x???。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以 屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。 5、薄膜干涉 当光照射到薄膜上时，可以看到在薄膜上出现明暗相间的条纹。当入射光是白光时，得到彩色条纹，当入射光是单色光时，得到单色条纹。 参与薄膜干涉的两列光是分别从薄膜的前表面和后表面反射出来的两列光。用薄膜干涉可以检查工件表面是否平整，在透镜表面涂上增透膜以增大透射光。 薄膜干涉中的色散： （1）成因：由膜的前后表面反射回来的光叠加的结果，所以观察时只能在光源的同侧才能看到。 （2）形状：明暗相间的条纹。纹的亮暗与膜的厚度有关。 考点二、光的衍射 要点诠释： 1、光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射。 2、产生明显衍射现象的条件 障碍物（或孔）的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比波长还小。 关于衍射的表述一定要准确（区分能否发生衍射和能否发生明显衍射）。各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。 3、泊松亮斑 当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）。 4、衍射与干涉的比较

传输基础知识

传输基础知识 一、传输基础概述 1、电信网及其分类 电信网是为公众提供信息服务、完成信息传递和交换的通信网络。电信网所提供的信息服务就是通常所有的电信业务。 通常把电信网分为业务网、传输网和支撑网。业务网面向公众提供电信业务，传输网为业务 网传送信号，支撑网支持业务网和传输网的正常运行，信令网、同步网和管理网并称电信三大 支撑网络。 2、传输的概念与地位 通信的目的就是把信息从一个地点传递到另一个地点，而传输就是两点之间的桥梁和纽带，传 输有单向传输（例如广播）和双向传输（例如通话）之分。如果要在多点间进行通信，则 需要建设多点对多点的复杂的传输网络，现代的传输网常称作信息高速公路，为各种业务网提供传送通道。 传输网是所有业务网的基础，投入大，建设期长，可靠、安全、稳定是传输网追求的目标， 传输网的建设必须以业务需求为导向，在进行科学合理的预测、规划指导下，适当超前建设。 在我国，传输网尚未独立运营，通常无直接产出，但除直接服务于相关业务网外，可以通过置换、出租等方式创造利润。 传输网服务于业务网，因此要建设好传输网，需要对服务对象有足够的了解，掌握业务网的各种需求及发展趋势。传输网早期的建设方式通常是针对于某单一业务网，服务对象比较单一，业务目标清晰，网络比较简单，如：GSM 网传输网、PSTN 传输网等，不过，为了整合资源、提高网络利用率、节省管理维护成本等，现在的越来越趋向于建设多业务综合传输平台， 对规划设计提出了更高的要求。 3、传输网的网络拓扑 传输网由传输节点和节点之间的连接关系组成，通常存在多个节点，传输网内各节点之间的连接关系形成网络拓扑。 传输网的基本网络拓扑形式有 5 种：线形、星性、树形、环形、网孔形，不过，树形也可以看 作是星形互连而成。