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97年 - 97 高等考試_二級_光電工程：近代光學#48857

科目：近代光學 | 年份：97年 | 選擇題數：0 | 申論題數：8

試卷資訊

所屬科目：近代光學

選擇題 (0)

申論題 (8)

一、單軸晶體對每一波長之入射光束，根據其線性偏光方向（polarization vector）呈現不 同折射率。方解石（calcite）是常用之負型（negative）單軸晶體，在波長λ = 633 nm 之o-光束和e-光束兩個主折射率為no = 1.66, nE = 1.49。如下圖所示，此方解石薄 片厚度為t，光軸（optical axis, OA）平行於薄片。估算可將垂直入射光束波長為λ = 633 nm延遲半波相位之薄片厚度。（10 分）
二、光束照射在一介電微粒上，因動量交換產生作用力與反作用力，可用於操控介電微 粒，亦稱為光鑷技術。參考下圖，一光束聚焦於介電微粒上方，以光束光學概念預 測此介電微粒移動方向。 在圖中畫出光束進入和離開介電微粒之路徑，預測此介電微粒應往上或下移動，並 解釋其原因？（10 分） 
三、一般雷射系統有三要素：共振腔（cavity）、雷射增益介質（laser gain medium）、 激發方式（pumping process）。如下圖所示之雷射系統示意圖包含一長度為共振 腔長L之雷射增益介質，其折射率為n，增益g。雷射光通過此增益介質將被放大 I(z) = I0 exp(gz)。共振腔將用於約束雷射光子如I(t) = I0 exp(-t/τc)所述，以產生回饋。 τc為共振腔內之光子生命期。假設共振腔反射鏡R1 = 1，輸出鏡R2 = 1-T = 0.9，增益介 質折射率為n = 1.5，以此模型試估計腔長L = 100 µm之半導體雷射之共振起始值增益 gth。（20 分） 
⑴試推導在此針孔後 d 距離處之屏幕上最佳清晰成像之高斯針孔半徑 a。（25 分）
⑵假設波長為 λ = 500 nm, d = 10 cm，估計此最佳清晰成像之高斯針孔半徑 a 大小。 （10 分） 
⑴此聚焦透鏡之焦距f，（15 分）
⑵光纖之出射面與此聚焦透鏡 之距離d1，（5 分）
⑶聚焦透鏡與光譜儀入射狹縫之距離d2，（5 分）以達到最佳 之光訊號收集效率。