光学波导表面等离子体考核试卷

光学波导表面等离子体考核试卷考生姓名：__________答题日期：______年__月__日得分：____________判卷人：__________

一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.下列哪种波导可以有效地支持表面等离子体波？

A.介质波导

B.金属波导

C.光纤

D.波纹金属片

()

2.表面等离子体波主要在哪一种介质中传播？

A.金属表面

B.金属内部

C.介质内部

D.真空

()

3.下列关于表面等离子体波的说法，哪项是正确的？

A.它是一种电磁波

B.它只存在于金属内部

C.它的传播损耗很大

D.它与光纤中的光波传播方式相同

()

4.表面等离子体波导中，波矢量的大小与以下哪个因素有关？

A.金属的介电常数

B.介质层的介电常数

C.波的频率

D.波导的宽度

()

5.以下哪种情况下，表面等离子体波会发生衰变？

A.波导宽度增加

B.波导长度增加

C.金属介电常数减小

D.介质层介电常数增加

()

6.表面等离子体波导的损耗主要来源于以下哪个因素？

A.金属吸收

B.介质吸收

C.波导弯曲

D.波导长度

()

7.下列哪种结构有利于提高表面等离子体波导的传输效率？

A.减小金属层的厚度

B.增加介质层的厚度

C.减小波导宽度

D.增加波导长度

()

8.表面等离子体波导的色散特性与以下哪个因素有关？

A.金属的介电常数

B.介质层的介电常数

C.波的频率

D.波导的宽度

()

9.以下哪种方法可以有效地激发表面等离子体波？

A.光照射金属表面

B.电场作用在金属表面

C.磁场作用在金属表面

D.机械振动金属表面

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10.在表面等离子体波导中，以下哪种现象会发生？

A.电磁波在金属内部传播

B.电磁波在介质层内部传播

C.电磁波在金属与介质层的交界面上传播

D.电磁波在真空中传播

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11.关于表面等离子体波导的传播常数，以下哪个说法是正确的？

A.实部代表波的能量传播

B.虚部代表波的能量传播

C.实部代表波的衰减

D.虚部代表波的相位变化

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12.以下哪种材料适用于表面等离子体波导的金属层？

A.铜Cu

B.铝Al

C.硅Si

D.玻璃

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13.表面等离子体波导中，以下哪种波型容易激发？

A.TEM波

B.TE波

C.TM波

D.HE波

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14.在表面等离子体波导中，以下哪个参数会影响波导的截止频率？

A.金属的介电常数

B.介质层的介电常数

C.波导的宽度

D.波导的长度

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15.关于表面等离子体波导的损耗，以下哪个说法是正确的？

A.损耗主要来源于金属层的吸收

B.损耗主要来源于介质层的吸收

C.损耗与波导的长度成正比

D.损耗与波导的宽度成正比

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16.以下哪种结构有利于减小表面等离子体波导的色散？

A.减小金属层的厚度

B.增加介质层的厚度

C.减小波导宽度

D.增加波导长度

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17.表面等离子体波导的传输特性与以下哪个因素有关？

A.金属的介电常数

B.介质层的介电常数

C.波的频率

D.波导的宽度

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18.关于表面等离子体波导的带宽，以下哪个说法是正确的？

A.带宽与金属层的厚度成正比

B.带宽与介质层的厚度成正比

C.带宽与波导的宽度成正比

D.带宽与波导的长度成正比

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19.以下哪种现象表明表面等离子体波导中存在模式竞争？

A.传输损耗增大

B.传输效率降低

C.波导色散增大

D.波导带宽变窄

()

20.以下哪种方法可以有效地改善表面等离子体波导的传输特性？

A.优化金属层的厚度

B.优化介质层的厚度

C.优化波导的宽度

D.A、B和C都是

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二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.表面等离子体波导的特点包括以下哪些？

A.高传输效率

B.高损耗

C.紧凑的尺寸

D.高色散

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2.以下哪些因素会影响表面等离子体波导的传播特性？

A.金属层的厚度

B.介质层的厚度

C.波导的宽度

D.环境温度

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3.表面等离子体波导可以应用于以下哪些领域？

A.光通信

B.生物传感

C.光学集成

D.能源转换

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4.以下哪些波导结构可以支持表面等离子体波的传播？

A.介质波导

B.金属波导

C.光子晶体波导

D.波纹金属片

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5.下列哪些情况下，表面等离子体波会发生耦合？

A.两个波导靠近

B.波导弯曲

C.波导宽度变化

D.波导长度变化

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6.以下哪些方法可以用来激发表面等离子体波？

A.光照射

B.电场激励

C.磁场激励

D.热激励

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7.表面等离子体波导中的损耗类型包括以下哪些？

A.金属吸收损耗

B.介质吸收损耗

C.辐射损耗

D.界面损耗

()

8.以下哪些因素会影响表面等离子体波导的色散特性？

A.金属层的介电常数

B.介质层的介电常数

C.波导的宽度

D.波的频率

()

9.表面等离子体波导的传输常数包括以下哪些分量？

A.实部

B.虚部

C.模式指数

D.相位常数

()

10.以下哪些材料适合作为表面等离子体波导的金属层？

A.金Au

B.铝Al

C.铜Cu

D.硅Si

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11.表面等离子体波导的电磁场分布特点包括以下哪些？

A.电磁场主要集中在金属表面

B.电磁场在介质层内部较弱

C.电磁场在金属内部为零

D.电磁场在金属与介质交界处最强

()

12.以下哪些现象与表面等离子体波导的模式竞争有关？

A.传输效率下降

B.损耗增加

C.带宽变窄

D.色散增大

()

13.以下哪些措施可以减小表面等离子体波导的损耗？

A.优化金属层的厚度

B.优化介质层的厚度

C.减小波导宽度

D.增加波导长度

()

14.表面等离子体波导的色散控制可以通过以下哪些方式实现？

A.调整金属层的厚度

B.调整介质层的厚度

C.改变波导的宽度

D.改变波导的长度

()

15.以下哪些因素会影响表面等离子体波导的截止频率？

A.金属层的介电常数

B.介质层的介电常数

C.波导的宽度

D.波导的长度

()

16.以下哪些结构可以用于表面等离子体波导的耦合与分束？

A.Y分支波导

B.马赫-曾德尔干涉仪

C.耦合器

D.波导弯曲

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17.表面等离子体波导在光通信中的应用包括以下哪些？

A.光调制器

B.光开关

C.光传感器

D.光放大器

()

18.以下哪些技术可以用于表面等离子体波导的制造？

A.光刻技术

B.蚀刻技术

C.化学气相沉积

D.物理气相沉积

()

19.以下哪些现象与表面等离子体波导中的表面波耦合有关？

A.电磁场能量的转移

B.传输效率的变化

C.损耗的增加

D.色散的变化

()

20.表面等离子体波导的带宽可以通过以下哪些方式拓宽？

A.优化金属层的厚度

B.优化介质层的厚度

C.增加波导宽度

D.减小波导长度

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三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）

1.表面等离子体波导中，电磁波主要在_______与_______的交界面上传播。

()

2.表面等离子体波导的传播常数由_______和_______两部分组成。

()

3.为了减小表面等离子体波导的色散，可以_______金属层的厚度和_______介质层的厚度。

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4.表面等离子体波导的损耗主要来源于_______和_______。

()

5.在表面等离子体波导中，_______波型的波容易激发并传播。

()

6.金属层的_______和_______是影响表面等离子体波导传播特性的重要因素。

()

7.表面等离子体波导的截止频率与_______和_______有关。

()

8.通过_______和_______可以改善表面等离子体波导的传输特性。

()

9.表面等离子体波导在光通信领域可以应用于制造_______和_______等器件。

()

10.制造表面等离子体波导常用的技术包括_______和_______。

()

四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.表面等离子体波导中的电磁波主要在金属内部传播。（）

2.表面等离子体波导的损耗与金属层的厚度成正比。（）

3.介质层的介电常数对表面等离子体波导的传播特性没有影响。（）

4.在表面等离子体波导中，TE波和TM波都可以有效传播。（）

5.表面等离子体波导的色散特性可以通过调整波导宽度来控制。（√）

6.金属层的厚度增加会导致表面等离子体波导的带宽变窄。（√）

7.表面等离子体波导可以在真空中传播。（×）

8.光子晶体波导是一种可以支持表面等离子体波传播的波导结构。（×）

9.表面等离子体波导可以用于制造光开关和光传感器等器件。（√）

10.化学气相沉积技术不适用于表面等离子体波导的制造。（×）

五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）

1.请简述表面等离子体波导的基本原理，并说明其在光电子领域的重要应用。

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2.描述表面等离子体波导的传播常数及其物理意义，并讨论如何通过调整波导结构来优化传播特性。

()

3.论述表面等离子体波导的色散特性，以及它对波导性能的影响。提出至少两种方法来减小或控制色散。

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4.分析表面等离子体波导的损耗来源，并讨论如何通过设计或材料选择来降低这些损耗。

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标准答案

一、单项选择题

1.D

2.A

3.A

4.C

5.B

6.A

7.A

8.C

9.A

10.C

11.A

12.A

13.D

14.A

15.A

16.A

17.C

18.D

19.D

20.D

二、多选题

1.AC

2.ABCD

3.ABCD

4.BD

5.ABC

6.ABC

7.ABCD

8.ABCD

9.AB

10.ABC

11.ABD

12.ABC

13.AB

14.ABC

15.ABC

16.ABCD

17.ABCD

18.ABCD

19.ABC

20.ABC

三、填空题

1.金属表面介质层

2.实部虚部

3.增加减少

4.金属吸收介质吸收

5.TM

6.介电常数厚度

7.金属层介电常数介质层介电常数

8.优化金属层厚度优化介质层厚度

9.光调制器光开关

10.光刻技术蚀刻技术

四、判断题

1.×

2.×

3.×

4.×

5.√

6.√

7.×

8.×

9.√

10.×

五、主观题（参考）

1.表面等离子体波导利用金属表面的等离子体波与介