量子阱激光器在光子晶體諧振腔中的應(yīng)用研究考核試卷

量子阱激光器在光子晶體諧振腔中的應(yīng)用研究考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)量子阱激光器在光子晶體諧振腔中應(yīng)用研究的掌握程度，包括基本理論、實(shí)驗(yàn)原理、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和最新進(jìn)展等方面。

一、單項(xiàng)選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.量子阱激光器中的量子阱是通過以下哪種方法形成的？（）

A.氣相外延法

B.溶膠-凝膠法

C.化學(xué)氣相沉積法

D.電子束蒸發(fā)法

2.光子晶體諧振腔中的光子帶隙是指什么？（）

A.光子不能傳播的區(qū)域

B.光子能量高于帶隙的區(qū)域

C.光子能量低于帶隙的區(qū)域

D.光子能量等于帶隙的區(qū)域

3.量子阱激光器中，以下哪種材料通常用于形成量子阱？（）

A.GaAs

B.Si

C.InP

D.GaN

4.在光子晶體諧振腔中，以下哪種缺陷結(jié)構(gòu)可以用來產(chǎn)生布拉格散射？（）

A.隧道波導(dǎo)

B.光子晶體缺陷

C.空洞波導(dǎo)

D.負(fù)折射率材料

5.量子阱激光器的輸出光子能量與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱高度

C.量子阱摻雜濃度

D.以上都是

6.光子晶體諧振腔中的布拉格散射頻率與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.光子晶體周期

B.光子晶體折射率

C.光子晶體厚度

D.以上都是

7.量子阱激光器的閾值電流與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.以上都是

8.在光子晶體諧振腔中，以下哪種現(xiàn)象可以用來增強(qiáng)激光器的輸出？（）

A.光子帶隙

B.光子晶體缺陷

C.腔鏡反射率

D.以上都是

9.量子阱激光器的溫度穩(wěn)定性與哪種因素有關(guān)？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.以上都是

10.光子晶體諧振腔的Q因子與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.以上都是

11.量子阱激光器中，以下哪種現(xiàn)象可以用來抑制自發(fā)輻射？（）

A.建模場效應(yīng)

B.腔鏡反射率

C.光子晶體缺陷

D.以上都是

12.在光子晶體諧振腔中，以下哪種缺陷結(jié)構(gòu)可以用來提高激光器的輸出功率？（）

A.隧道波導(dǎo)

B.光子晶體缺陷

C.空洞波導(dǎo)

D.負(fù)折射率材料

13.量子阱激光器的輸出波長與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.以上都是

14.光子晶體諧振腔的帶寬與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.光子晶體周期

B.光子晶體折射率

C.光子晶體厚度

D.以上都是

15.量子阱激光器的溫度漂移與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.以上都是

16.在光子晶體諧振腔中，以下哪種現(xiàn)象可以用來減小模式競爭？（）

A.建模場效應(yīng)

B.腔鏡反射率

C.光子晶體缺陷

D.以上都是

17.量子阱激光器的輸出穩(wěn)定性與哪種因素有關(guān)？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.以上都是

18.光子晶體諧振腔的反射率與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.以上都是

19.量子阱激光器的閾值電流密度與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.以上都是

20.在光子晶體諧振腔中，以下哪種缺陷結(jié)構(gòu)可以用來產(chǎn)生超連續(xù)譜？（）

A.隧道波導(dǎo)

B.光子晶體缺陷

C.空洞波導(dǎo)

D.負(fù)折射率材料

21.量子阱激光器的溫度特性與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.以上都是

22.光子晶體諧振腔的Q因子與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.以上都是

23.量子阱激光器的輸出光束質(zhì)量與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.以上都是

24.在光子晶體諧振腔中，以下哪種現(xiàn)象可以用來產(chǎn)生激光模式切換？（）

A.建模場效應(yīng)

B.腔鏡反射率

C.光子晶體缺陷

D.以上都是

25.量子阱激光器的熱穩(wěn)定性與哪種因素有關(guān)？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.以上都是

26.光子晶體諧振腔的帶寬與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.光子晶體周期

B.光子晶體折射率

C.光子晶體厚度

D.以上都是

27.量子阱激光器的輸出功率與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.以上都是

28.在光子晶體諧振腔中，以下哪種缺陷結(jié)構(gòu)可以用來產(chǎn)生光子晶體激光器？（）

A.隧道波導(dǎo)

B.光子晶體缺陷

C.空洞波導(dǎo)

D.負(fù)折射率材料

29.量子阱激光器的閾值電流與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.以上都是

30.光子晶體諧振腔的反射率與哪種參數(shù)有關(guān)？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.以上都是

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.量子阱激光器中，以下哪些因素會(huì)影響激光器的閾值電流？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.溫度

E.激光器封裝材料

2.光子晶體諧振腔的設(shè)計(jì)中，以下哪些參數(shù)是重要的？（）

A.光子晶體周期

B.光子晶體折射率

C.腔鏡反射率

D.腔體尺寸

E.光子晶體缺陷結(jié)構(gòu)

3.量子阱激光器中，以下哪些現(xiàn)象有助于提高激光器的輸出功率？（）

A.建模場效應(yīng)

B.光子晶體缺陷

C.腔鏡反射率

D.溫度控制

E.材料優(yōu)化

4.光子晶體諧振腔的Q因子受哪些因素影響？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.溫度

E.材料純度

5.量子阱激光器中，以下哪些因素會(huì)影響激光器的溫度穩(wěn)定性？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.激光器散熱設(shè)計(jì)

E.環(huán)境溫度

6.在光子晶體諧振腔中，以下哪些缺陷結(jié)構(gòu)可以用來增強(qiáng)激光器的輸出？（）

A.隧道波導(dǎo)

B.光子晶體缺陷

C.空洞波導(dǎo)

D.負(fù)折射率材料

E.光柵結(jié)構(gòu)

7.量子阱激光器的輸出波長與哪些參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.激光器封裝材料

E.溫度

8.光子晶體諧振腔的帶寬受哪些因素影響？（）

A.光子晶體周期

B.光子晶體折射率

C.腔體尺寸

D.腔鏡反射率

E.材料光學(xué)常數(shù)

9.量子阱激光器中，以下哪些因素會(huì)影響激光器的輸出光束質(zhì)量？（）

A.量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

B.腔鏡質(zhì)量

C.材料光學(xué)均勻性

D.溫度控制

E.環(huán)境穩(wěn)定性

10.在光子晶體諧振腔中，以下哪些現(xiàn)象可以用來產(chǎn)生激光模式切換？（）

A.建模場效應(yīng)

B.腔鏡反射率

C.光子晶體缺陷

D.溫度變化

E.材料摻雜

11.量子阱激光器中，以下哪些因素會(huì)影響激光器的熱穩(wěn)定性？（）

A.量子阱材料的熱膨脹系數(shù)

B.腔鏡材料的熱膨脹系數(shù)

C.激光器封裝材料的熱膨脹系數(shù)

D.激光器散熱設(shè)計(jì)

E.環(huán)境溫度

12.光子晶體諧振腔的Q因子與哪些因素有關(guān)？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.溫度

E.材料純度

13.量子阱激光器中，以下哪些現(xiàn)象可以用來抑制自發(fā)輻射？（）

A.建模場效應(yīng)

B.腔鏡反射率

C.光子晶體缺陷

D.溫度控制

E.材料優(yōu)化

14.在光子晶體諧振腔中，以下哪些缺陷結(jié)構(gòu)可以用來提高激光器的輸出功率？（）

A.隧道波導(dǎo)

B.光子晶體缺陷

C.空洞波導(dǎo)

D.負(fù)折射率材料

E.光柵結(jié)構(gòu)

15.量子阱激光器的閾值電流密度與哪些參數(shù)有關(guān)？（）

A.量子阱寬度

B.量子阱摻雜濃度

C.腔鏡反射率

D.激光器封裝材料

E.溫度

16.光子晶體諧振腔的帶寬與哪些參數(shù)有關(guān)？（）

A.光子晶體周期

B.光子晶體折射率

C.腔體尺寸

D.腔鏡反射率

E.材料光學(xué)常數(shù)

17.量子阱激光器中，以下哪些因素會(huì)影響激光器的輸出穩(wěn)定性？（）

A.量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

B.腔鏡質(zhì)量

C.材料光學(xué)均勻性

D.溫度控制

E.環(huán)境穩(wěn)定性

18.在光子晶體諧振腔中，以下哪些現(xiàn)象可以用來減小模式競爭？（）

A.建模場效應(yīng)

B.腔鏡反射率

C.光子晶體缺陷

D.溫度變化

E.材料摻雜

19.量子阱激光器的輸出光束質(zhì)量與哪些因素有關(guān)？（）

A.量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

B.腔鏡質(zhì)量

C.材料光學(xué)均勻性

D.溫度控制

E.環(huán)境穩(wěn)定性

20.光子晶體諧振腔的反射率與哪些因素有關(guān)？（）

A.腔鏡反射率

B.光子晶體缺陷

C.激光器散熱性能

D.溫度

E.材料純度

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請(qǐng)將正確答案填到題目空白處）

1.量子阱激光器中，量子阱的寬度通常在_________埃數(shù)量級(jí)。

2.光子晶體諧振腔的布拉格散射頻率與光子晶體的_________成正比。

3.量子阱激光器的閾值電流密度與量子阱的_________成反比。

4.在光子晶體諧振腔中，缺陷結(jié)構(gòu)的引入可以用來調(diào)整_________。

5.量子阱激光器的輸出波長與量子阱的_________有關(guān)。

6.光子晶體諧振腔的Q因子與腔鏡的_________有關(guān)。

7.量子阱激光器的熱穩(wěn)定性通常通過_________來控制。

8.光子晶體諧振腔的帶寬與光子晶體的_________有關(guān)。

9.量子阱激光器的輸出功率與激光器的_________有關(guān)。

10.在光子晶體諧振腔中，隧道波導(dǎo)可以用來實(shí)現(xiàn)_________。

11.量子阱激光器的閾值電流與量子阱的_________有關(guān)。

12.光子晶體諧振腔的Q因子與光子晶體的_________有關(guān)。

13.量子阱激光器的輸出光束質(zhì)量與激光器的_________有關(guān)。

14.在光子晶體諧振腔中，光柵結(jié)構(gòu)可以用來實(shí)現(xiàn)_________。

15.量子阱激光器的溫度穩(wěn)定性與量子阱材料的_________有關(guān)。

16.光子晶體諧振腔的帶寬與光子晶體的_________有關(guān)。

17.量子阱激光器的輸出功率與量子阱的_________有關(guān)。

18.在光子晶體諧振腔中，負(fù)折射率材料可以用來實(shí)現(xiàn)_________。

19.量子阱激光器的閾值電流與量子阱的_________有關(guān)。

20.光子晶體諧振腔的Q因子與腔體的_________有關(guān)。

21.量子阱激光器的輸出穩(wěn)定性與激光器的_________有關(guān)。

22.在光子晶體諧振腔中，空洞波導(dǎo)可以用來實(shí)現(xiàn)_________。

23.量子阱激光器的輸出波長與量子阱的_________有關(guān)。

24.光子晶體諧振腔的帶寬與光子晶體的_________有關(guān)。

25.量子阱激光器的熱穩(wěn)定性與激光器的_________有關(guān)。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫√，錯(cuò)誤的畫×）

1.量子阱激光器的輸出光子能量只與量子阱的寬度有關(guān)。（）

2.光子晶體諧振腔的布拉格散射是由于光子與光子晶體缺陷之間的相互作用產(chǎn)生的。（）

3.量子阱激光器的閾值電流隨著溫度的升高而降低。（）

4.光子晶體諧振腔的Q因子越高，激光器的輸出功率越低。（）

5.量子阱激光器的熱穩(wěn)定性可以通過增加封裝材料的熱膨脹系數(shù)來提高。（）

6.在光子晶體諧振腔中，缺陷結(jié)構(gòu)的引入可以有效地減小模式競爭。（）

7.量子阱激光器的輸出波長與量子阱的摻雜濃度無關(guān)。（）

8.光子晶體諧振腔的帶寬越寬，激光器的輸出光束質(zhì)量越好。（）

9.量子阱激光器的輸出功率與激光器的腔鏡反射率成正比。（）

10.光子晶體諧振腔的Q因子與光子晶體的周期無關(guān)。（）

11.量子阱激光器的輸出光束質(zhì)量與量子阱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無關(guān)。（）

12.在光子晶體諧振腔中，隧道波導(dǎo)可以用來增強(qiáng)激光器的輸出功率。（）

13.量子阱激光器的閾值電流與量子阱的摻雜濃度無關(guān)。（）

14.光子晶體諧振腔的帶寬與光子晶體的折射率無關(guān)。（）

15.量子阱激光器的輸出穩(wěn)定性與激光器的散熱性能無關(guān)。（）

16.在光子晶體諧振腔中，空洞波導(dǎo)可以用來減小模式競爭。（）

17.量子阱激光器的輸出波長與量子阱的寬度成正比。（）

18.光子晶體諧振腔的Q因子與光子晶體的缺陷結(jié)構(gòu)無關(guān)。（）

19.量子阱激光器的輸出功率與量子阱的熱膨脹系數(shù)有關(guān)。（）

20.在光子晶體諧振腔中，負(fù)折射率材料可以用來產(chǎn)生布拉格散射。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請(qǐng)簡述量子阱激光器在光子晶體諧振腔中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

2.分析量子阱激光器在光子晶體諧振腔中可能遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案。

3.討論光子晶體諧振腔對(duì)量子阱激光器性能的影響，包括閾值電流、輸出功率和光束質(zhì)量等方面。

4.結(jié)合最新的研究進(jìn)展，分析量子阱激光器在光子晶體諧振腔中的應(yīng)用前景和潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于光子晶體諧振腔的量子阱激光器，其光子晶體周期為500nm，折射率為3.0。請(qǐng)分析該激光器的潛在優(yōu)點(diǎn)，并討論在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的性能限制。

2.案例題：某公司開發(fā)了一種新型量子阱激光器，該激光器采用光子晶體諧振腔以實(shí)現(xiàn)高功率輸出。該諧振腔設(shè)計(jì)包括一個(gè)缺陷結(jié)構(gòu)，用于增強(qiáng)激光器的模式選擇性和輸出功率。請(qǐng)分析該缺陷結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理，并討論其對(duì)激光器性能的影響。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.A

2.A

3.A

4.B

5.D

6.D

7.A

8.D

9.A

10.D

11.A

12.B

13.A

14.D

15.A

16.D

17.D

18.D

19.D

20.D

21.D

22.D

23.A

24.D

25.D

二、多選題

1.ABD

2.ABCDE

3.ABCDE

4.ABCDE

5.ABCDE

6.ABCDE

7.ABCDE

8.ABCDE

9.ABCDE

10.ABCDE

11.ABCDE

12.ABCDE

13.ABCDE

14.ABCDE

15.ABCDE

16.ABCDE

17.ABCDE

18.ABCDE

19.ABCDE

20.ABCDE

三、填空題

1.10-100

2.周期

3.寬度

4.布拉格散射頻率

5.寬度

6.反射率

7.溫度控制

8.周期

9.閾值電流

10.超連續(xù)譜

11.寬度

12.折射率

13.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

14.模式選擇

15.熱膨脹系數(shù)

16.折