2025年大学《电子科学与技术-光电子技术》考试参考题库及答案解析

2025年大学《电子科学与技术-光电子技术》考试参考题库及答案解析单位所属部门：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.光电子技术中，用于产生激光的主要物理过程是（）A.原子能级跃迁B.半导体能带跃迁C.声光效应D.光电效应答案：A解析：激光的产生基于受激辐射，即粒子数反转状态下的原子能级跃迁。当粒子数密度处于高能级高于低能级时，外来光子诱导高能级粒子向低能级跃迁，并释放与入射光子完全相同的光子，从而实现光放大。半导体能带跃迁是半导体器件的工作基础，声光效应和光电效应是光与物质相互作用的其他形式，但不是激光产生的核心机制。2.光纤通信中，用于衡量光纤传输损耗的单位是（）A.奈培（Neper）B.分贝（dB）C.欧姆（Ω）D.亨利（H）答案：B解析：光纤通信中，信号在光纤中传输会因材料吸收、散射等因素而衰减，用分贝（dB）表示信号功率的相对变化量。分贝是一种对数单位，能直观反映长距离传输中信号衰减的累积效应。奈培是另一种衰减单位，但分贝更常用。欧姆和亨利分别是电阻和电感的单位，与传输损耗无关。3.激光器的输出功率与其内部粒子数密度的关系是（）A.正比B.反比C.无关D.先正比后反比答案：A解析：激光器的输出功率与谐振腔内处于激发态的粒子数密度（反转粒子数）成正比。根据爱因斯坦系数关系，光放大系数与反转粒子数密度相关，更高的反转粒子数密度意味着更强的光放大能力，从而产生更高的输出功率。4.光纤的数值孔径（NA）主要影响（）A.光纤的带宽B.光纤的传输损耗C.光纤的耦合效率D.光纤的色散特性答案：C解析：数值孔径是描述光纤光束收集能力的参数，决定光纤与光源或探测器的耦合效率。NA越大，光纤能接收或发射的光锥角度越大，越容易实现高效耦合。它主要影响光纤端面处的光功率分布，而不直接决定带宽、损耗或色散。5.半导体激光器的阈值电流主要决定于（）A.激光器的输出功率B.激光器的量子效率C.激光器的偏置电流D.激光器的散热条件答案：B解析：阈值电流是激光器开始振荡所需的最小注入电流，它反映了激光器实现粒子数反转所需克服的增益介质内损耗。量子效率表示每个注入电子产生的光子数，直接决定了达到相同光输出所需的电流大小。偏置电流是激光器的工作电流，阈值电流是启动工作的最低偏置电流。散热条件影响激光器的热稳定性，但不决定阈值电流本身。6.光纤连接器的反射损耗主要来源于（）A.光纤弯曲B.连接器表面划痕C.光纤端面间隙D.光纤材料不均匀答案：C解析：光纤连接器的反射损耗是指部分光从连接界面反射回光源或接收端的现象，主要由两根光纤端面之间的间隙引起。理想的无间隙连接会实现全传输，实际连接中存在的微小间隙会导致光波在界面发生菲涅尔反射。表面划痕和材料不均匀也会引起散射损耗，但不是主要的反射损耗来源。光纤弯曲主要导致弯曲损耗。7.光放大器中，掺稀土元素光纤的主要作用是（）A.产生相干光B.放大光信号C.调制光信号D.调制光波长答案：B解析：掺稀土元素光纤（如掺铒光纤）通过掺杂离子在特定波长处的吸收和受激辐射特性，实现对传输光信号的放大。当泵浦光激发掺杂离子使其跃迁到激发态时，信号光子诱导其返回基态并释放光子，从而实现光信号的功率增益。相干光产生是激光器的功能，调制和波长变换是光通信系统中其他功能模块的任务。8.光电探测器的工作原理基于（）A.光致发光B.光电效应C.声光效应D.热电效应答案：B解析：光电探测器是将光信号转换为电信号的器件，其核心原理是光电效应。当光子能量足够大，照射到探测材料表面时，会激发载流子（电子或空穴）产生电流或电压信号。光致发光是受激辐射的过程，声光效应是光与声波相互作用，热电效应是温度变化引起电势差，这些都不是光电探测器的直接工作原理。9.光纤的色散特性主要导致（）A.信号衰减B.信号失真C.信号延迟D.信号反射答案：B解析：光纤色散是指不同波长（颜色）的光在光纤中传播速度不同，导致脉冲信号展宽的现象。这会使经过长距离传输的信号脉冲轮廓变得模糊，相邻脉冲相互重叠，最终导致信号失真，限制系统的传输速率和距离。信号衰减是能量损失，延迟是时间上的扩展，反射是功率返回，只有色散直接引起波形畸变。10.光通信系统中，波分复用（WDM）技术的核心优势是（）A.提高频谱利用率B.增加传输距离C.提高传输速率D.增强信号抗干扰能力答案：A解析：波分复用技术允许在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，每个波长承载一路独立的信息。这种并行传输方式显著提高了光纤的频谱利用率，可以在不增加光纤数量的情况下传输更多路信号。传输距离、传输速率和抗干扰能力是光通信系统的整体性能指标，WDM通过复用提高容量，但传输距离仍受光纤损耗和色散限制，速率提升依赖其他技术（如调制格式），抗干扰能力需通过设计实现。11.在光电子器件中，PIN二极管的工作模式主要利用其（）A.整流特性B.激光产生特性C.光放大特性D.光探测特性答案：D解析：PIN二极管由P型、I型（本征层）、N型三层半导体构成，其核心功能是作为光电探测器。在反向偏压下，I层内电场强，光子易激发产生载流子对，这些载流子在电场作用下快速分离，形成光电流。其电阻随光照强度变化，光强越大电阻越小，这种特性被用于光电探测。整流特性是正向偏压下的表现，激光产生和光放大是激光器和放大器的功能。12.光纤通信系统中，色散补偿技术的主要目的是（）A.减小光纤传输损耗B.消除光纤连接损耗C.抵消光纤色散引起的脉冲展宽D.提高光纤的数值孔径答案：C解析：光纤色散会导致长距离传输后信号脉冲展宽，限制传输速率和距离。色散补偿技术通过在光纤链路中引入具有负色散特性的元件（如色散补偿模块）来抵消部分正色散，从而恢复脉冲形状，改善系统性能，保证信号质量。减小传输损耗是光纤材料本身的目标，消除连接损耗靠精密连接，提高数值孔径影响耦合效率。13.半导体激光器中，谐振腔的作用是（）A.产生载流子B.提高量子效率C.提供光放大和选模D.增强散热效果答案：C解析：激光器的谐振腔（通常由两个反射镜构成）主要功能是提供光放大和选模。它能使光子在腔内来回传播，与增益介质相互作用，实现光放大。同时，只有满足特定波长（模式）条件的光才能在腔内稳定振荡，其他波长会被抑制，从而产生单色性好的激光输出。谐振腔本身不直接产生载流子，量子效率与材料有关，散热是激光器设计需要考虑的问题，但不是谐振腔的主要功能。14.光纤的色散类型中，色散系数与波长偏移最敏感的是（）A.材料色散B.波导色散C.模式色散D.漂移色散答案：A解析：光纤的总色散是材料色散、波导色散和模式色散等的总和。其中，材料色散是由于光纤材料的折射率随波长变化而引起的，其色散系数对波长偏移最为敏感。波导色散与光纤的几何结构有关，模式色散发生在多模光纤中，漂移色散通常指色散随时间不稳定变化。当波长偏离设计中心波长时，材料色散的贡献最为显著。15.光放大器中，掺铒光纤放大器（EDFA）工作在（）A.线性放大区B.饱和放大区C.粉红区D.激光振荡区答案：B解析：光放大器根据输入信号功率不同工作在不同区域。线性放大区是指输入信号功率较低时，输出信号功率与输入信号功率成正比。饱和放大区是指输入信号功率较高时，放大器增益随输入功率增加而下降，输出信号功率趋于饱和。EDFA通常工作在饱和放大区，以提供高增益并抑制非线性效应。粉红区是光纤中的一种特殊光传输区域，激光振荡区是激光器的工作状态。16.光电二极管的工作带宽主要受（）A.增益带宽积B.噪声系数C.半导体材料带隙D.RC时间常数答案：D解析：光电二极管的工作带宽，即其能响应的信号频率范围，主要受其内部电容和负载电阻形成的RC时间常数限制。RC时间常数越小，器件的响应速度越快，能处理的最高频率越高。增益带宽积是放大器参数，噪声系数是衡量信号质量，材料带隙影响探测波长范围，这些都不是决定带宽的主要因素。17.光纤连接中，光纤端面倾斜会导致（）A.微弯损耗B.连接损耗增大C.色散增加D.偏振模色散答案：B解析：光纤连接时，如果两根光纤的端面不精确对接，存在角度偏差（倾斜），会导致进入连接点的光锥部分光线无法有效耦合到另一根光纤中，这部分光能量被反射或损失，从而增大连接损耗。微弯损耗是光纤弯曲引起的，色散和偏振模色散是光纤本身的特性。18.光纤通信系统中，色散补偿模块通常采用（）A.熔接连接B.耦合连接C.包层接触D.模式耦合答案：B解析：色散补偿模块作为一种特殊的光器件，需要将其插入到光纤链路中。插入方式通常是通过连接器实现光纤之间的耦合连接。无论是与现有光纤熔接（熔接连接）还是通过连接器（耦合连接），都需要将补偿模块的光纤端面与链路中的光纤端面可靠地对接起来。包层接触和模式耦合不是光纤连接的标准方式。19.半导体发光二极管（LED）发光的原理是（）A.原子受激辐射B.半导体能带跃迁C.声光相互作用D.光电效应答案：B解析：半导体发光二极管（LED）的工作原理是基于半导体PN结的能带结构。当正向电流通过PN结时，电子从导带注入到P区的空穴中，在复合过程中，电子从高能级的导带跌落到低能级的价带，多余的能量以光子的形式释放出来，产生光辐射。这是半导体能带跃迁的直接应用。原子受激辐射是激光器的原理，声光相互作用和光电效应是其他光物理过程。20.光纤的色散补偿技术中，色散斜率补偿通常用于（）A.补偿总色散B.补偿材料色散C.补偿波导色散D.补偿由于波长依赖性引起的色散变化答案：D解析：光纤的总色散是材料色散和波导色散的总和。其中，材料色散相对稳定，波导色散也较固定。色散斜率是指光纤色散系数随波长变化的速度。色散斜率补偿技术主要目的是补偿光纤中由于不同波长材料色散和波导色散存在差异，导致总色散随波长变化的特性，使得在较宽的波长范围内色散性能保持更均匀。二、多选题1.光纤通信系统中，影响系统传输距离的主要因素有（）A.光纤的传输损耗B.光纤的色散特性C.光放大器的增益D.激光器的输出功率E.中继站的间隔答案：ABE解析：光纤通信系统的传输距离受限于信号在光纤中传输的衰减程度和信号失真程度。光纤的传输损耗直接决定了信号能量衰减的速度，损耗越大，信号衰减越快，传输距离越短（A）。光纤的色散特性导致信号脉冲随距离增加而展宽，限制了系统的传输速率和距离（B）。中继站（如光放大器或再生中继器）用于补偿信号损耗和恢复信号形状，中继站的设置间隔受传输损耗和色散限制，合理的间隔安排是保证长距离传输的必要条件（E）。光放大器的增益需要足够高以补偿损耗，但它本身不是决定最大传输距离的根本因素，关键在于能否有效克服损耗和色散。激光器的输出功率影响信号发送端的强度，但不是传输距离的主要限制因素。2.半导体激光器的主要特性包括（）A.单色性好B.方向性好C.相干性好D.输出功率可调E.工作波长可变答案：ABC解析：半导体激光器是基于受激辐射原理工作的光电子器件，其主要特性体现在其发出的光束上。单色性（A）好，意味着其发光频率范围窄，光谱纯度高。方向性（B）好，意味着光束发散角小，能量集中。相干性（C）好，意味着光波的相位关系是确定的，与普通光源发出的自然光不同。输出功率（D）可以通过控制注入电流在一定范围内调节，但不是其固有特性的描述。工作波长（E）主要由激光器的半导体材料决定，特定材料对应特定波长范围，通常不是任意可变的。3.光纤连接器的主要技术参数包括（）A.连接损耗B.回波损耗C.耦合效率D.响应时间E.机械稳定性答案：ABE解析：光纤连接器用于实现两根光纤的无缝或低损耗连接，其性能主要通过几个关键参数衡量。连接损耗（A）是指光信号从一根光纤传输到另一根光纤时损失的功率，是衡量连接质量的核心指标。回波损耗（B）是反射回光源或接收端的信号功率与入射信号功率之比，反映了连接面的反射程度，低回波损耗对于系统性能很重要。耦合效率（C）是连接器输入端光功率与输出端光功率之比，与连接损耗密切相关，但通常连接损耗是更常用的参数。响应时间（D）是描述器件对信号变化反应快慢的参数，主要针对光电探测器等动态器件，不是连接器的核心参数。机械稳定性（E）描述连接器在安装和使用过程中保持连接性能稳定的能力，包括耐插拔次数、抗振动等，是保证长期可靠连接的重要指标。4.光放大器按照工作原理可以分为（）A.掺杂光纤放大器B.半导体光放大器C.调制光放大器D.激光器放大器E.光子晶体放大器答案：AB解析：光放大器是利用增益介质对光信号进行放大的器件。根据所使用的增益介质不同，光放大器主要可以分为掺杂光纤放大器（如掺铒光纤放大器EDFA）和半导体光放大器（SOA）。掺杂光纤放大器利用掺入稀土元素（如铒、镱）的光纤作为增益介质。半导体光放大器则使用半导体材料（如InP基材料）制成。调制光放大器（C）是利用放大器对光信号的幅度、相位等进行调制的器件，其本身不是按工作原理分类的基本类型。激光器放大器（D）通常指可工作在放大或激光振荡模式的器件，是激光器的一种形式。光子晶体放大器（E）是一种基于光子晶体材料特性的新型放大器，目前仍处于研究发展阶段，尚未成为主流分类。因此，主要分类是A和B。5.光纤的色散类型包括（）A.材料色散B.波导色散C.模式色散D.漂移色散E.偏振模色散答案：ABC解析：光纤中的色散是指不同波长（颜色）的光在光纤中传播速度不同，导致脉冲信号展宽的现象。其来源主要包括：材料色散（A），由光纤材料的折射率随波长变化而引起；波导色散（B），由光纤的几何结构（如纤芯直径、折射率分布）决定，与波长有关；模式色散（C），发生在多模光纤中，不同模式的光传播路径不同，导致脉冲展宽；偏振模色散（D）是单模光纤中两种正交偏振模式传播速度差异引起的一种色散，严格来说它是一种特殊类型的色散，有时被归入波导色散或单独列出。漂移色散（E）通常指色散特性随时间不稳定变化，而不是指某种特定的色散类型。主要的色散类型是A、B、C。6.光电探测器按照工作原理可以分为（）A.光电二极管B.光电倍增管C.光电晶体管D.光电导型探测器E.光伏型探测器答案：DE解析：光电探测器是将光信号转换为电信号的器件。根据其工作原理，主要可以分为两大类：内部光电效应型探测器，利用光子激发在探测材料内部产生载流子并形成电信号；外光电效应型探测器，利用光子撞击材料表面使其发射载流子（光电子）。光电二极管（A）和光电晶体管（C）属于内部光电效应中的耗尽层光电效应，光电倍增管（B）属于外光电效应中的二次电子发射。光电导型探测器（D）和光伏型探测器（E）是内部光电效应的两种主要类型。光电导型探测器利用光子激发增加材料电导率，光伏型探测器利用光子激发在PN结产生内建电场驱动电流。因此，D和E是按原理分类的主要类型。7.波分复用（WDM）技术的主要优点是（）A.提高光纤的带宽利用率B.增加光纤的传输距离C.降低系统复杂度D.提高信号传输速率E.增加光纤中传输的信道数量答案：AE解析：波分复用（WDM）技术允许在同一根光纤中复用传输多个不同波长（信道）的光信号，每个信道独立承载信息。其主要优点在于显著提高了光纤的带宽利用率（A），可以在不增加光纤数量的前提下，成倍增加传输容量。同时，WDM系统可以增加传输的信道数量（E），进一步扩展容量。传输距离（B）和信号传输速率（D）的提升通常依赖于其他技术（如色散补偿、高级调制编码），WDM主要是容量扩展技术。WDM系统由于需要波长解复用等设备，相对于单路传输系统，复杂度更高（C），因此C不是其优点。8.光纤的连接损耗主要来源于（）A.光纤端面间隙B.光纤端面划痕C.光纤弯曲D.连接器表面粗糙度E.光纤轴线偏移答案：ADE解析：光纤连接损耗是指光信号在连接点从一根光纤传输到另一根光纤时发生的功率损失。主要来源包括：光纤端面间隙（A），光锥进入连接点后只有部分光线能进入另一根光纤，间隙越大损失越大；光纤轴线偏移（E），两根光纤轴心线不重合，导致有效耦合面积减小；连接器表面粗糙度（D），会改变光场分布，增加散射和反射损耗。光纤端面划痕（B）主要导致散射损耗，通常在连接损耗中占比较小，除非划痕非常严重。光纤弯曲（C）主要引起弯曲损耗，发生在连接点附近或连接器本身，而不是连接点本身的损耗原因。9.半导体光电探测器的主要性能参数包括（）A.比探测度（D*）B.响应度C.噪声等效功率（NEP）D.延迟时间E.工作波长范围答案：ABCE解析：半导体光电探测器用于检测光信号，其主要性能参数用于表征其探测能力。比探测度（D*）（A）是衡量探测器灵敏度的重要参数，尤其在弱光探测领域，它综合了探测器的响应度和噪声特性。响应度（B）表示探测器输出电信号大小与输入光功率的比值。噪声等效功率（NEP）（C）表示能使探测器输出信号等于其自身噪声水平的输入光功率，是衡量探测器灵敏度的另一重要参数。工作波长范围（E）是探测器能够有效探测的光谱范围，由其材料特性决定。延迟时间（D）通常指探测器对输入光信号变化响应的延迟，是衡量其动态特性的参数，对于高速光通信系统很重要，但不是所有应用都首要考虑的性能指标。因此，A、B、C、E是主要性能参数。10.光纤通信系统中，色散补偿技术可以（）A.恢复脉冲形状B.增加传输距离C.提高系统带宽D.降低传输损耗E.抵消光纤连接损耗答案：ABC解析：光纤色散会导致信号脉冲展宽，影响系统传输性能，特别是在高速、长距离系统中。色散补偿技术的目的是引入具有负色散的光学元件（如色散补偿模块），以抵消光纤中的正色散，从而恢复或改善信号脉冲形状（A），进而允许使用更长的光纤链路，即增加传输距离（B）。通过有效补偿色散，可以缓解色散对带宽的限制，使得系统在色散受限情况下仍能保持较高的有效带宽（C）。色散补偿技术本身不直接降低光纤的固有传输损耗（D），损耗补偿通常需要光放大器。它也不直接补偿光纤连接点产生的损耗（E），连接损耗主要通过精密连接来减少。因此，A、B、C是其主要作用。11.光纤通信系统中，影响系统误码率的主要因素有（）A.光纤的传输损耗B.光纤的色散特性C.激光器的信噪比D.接收机的判决阈值E.中继站的间隔答案：ABCD解析：光纤通信系统的误码率（BER）是衡量传输可靠性的关键指标。光纤传输损耗（A）会导致信号幅度衰减，降低信噪比，增加误码率。光纤色散（B）会使信号脉冲展宽，导致相邻脉冲重叠，增加判决错误的可能性，从而提高误码率。激光器的信噪比（C）直接关系到接收信号的质量，信噪比低则误码率高。接收机的判决阈值（D）设置不当，过高或过低都会增加误码率。中继站的间隔（E）虽然影响传输距离，但合理的间隔安排主要是为了保证在距离内信号质量可接受，本身不是决定误码率的直接因素，过短或过长都会引发新的问题（如速率下降或需要更多中继）。12.半导体激光器的工作状态可以分为（）A.阴极发光B.线性放大区C.饱和放大区D.激光振荡区E.粉红区答案：BCD解析：半导体激光器根据注入电流大小和输出状态，可以分为不同的工作区域。线性放大区（B）是指注入电流较小，激光器工作在类似放大器的模式，输出光功率与注入电流近似成正比，没有形成激光振荡。饱和放大区（C）是指注入电流增大到一定程度，激光器增益足够克服损耗开始振荡，但输出光功率随电流增加趋于饱和。激光振荡区（D）是指注入电流进一步增大，激光器稳定输出相干激光束的状态。阴极发光（A）是阴极射线管等器件的现象。粉红区（E）是光纤中的一种特殊传输区域，与激光器工作状态分类无关。因此，主要的工作状态区域是B、C、D。13.光纤连接中，影响连接损耗的因素有（）A.光纤端面间隙B.光纤端面清洁度C.光纤弯曲半径D.连接器类型E.光纤轴线偏移答案：ABE解析：光纤连接损耗是指光信号通过连接点时损失的能量。主要影响因素包括：光纤端面间隙（A），两根光纤端面不完美对接，存在微小空隙，光锥进入时部分能量会损失在间隙中或被反射。光纤端面清洁度（B），端面上存在的灰尘、油污等会散射和吸收光能量，显著增加损耗。光纤轴线偏移（E），两根光纤的轴心线不重合，有效耦合面积减小，导致传输损耗增加。光纤弯曲半径（C）主要影响光纤本身的传输性能（弯曲损耗），对连接点本身的损耗影响相对较小，除非弯曲非常剧烈。连接器类型（D）影响连接损耗的上限值，但不是影响具体连接点损耗变化的因素。因此，A、B、E是主要影响因素。14.光放大器按照增益介质可以分为（）A.掺杂光纤放大器B.气体激光器放大器C.半导体光放大器D.光子晶体放大器E.空心光纤放大器答案：ACE解析：光放大器是利用增益介质对光信号进行放大的器件。根据所使用的增益介质不同，可以分为：掺杂光纤放大器（A），利用掺入稀土元素（如铒、镱）的光纤作为增益介质，如EDFA。半导体光放大器（C），使用半导体材料（如InP基材料）作为增益介质。气体激光器放大器（B）利用气体（如二氧化碳、氪）作为增益介质，通常在激光器系统中作为放大级。光子晶体放大器（D）和空心光纤放大器（E）是更新型的放大器结构，利用光子晶体或空心光纤作为增益介质，目前仍在发展中。因此，主要的分类是A、C、E。15.光纤的色散类型主要有（）A.材料色散B.波导色散C.模式色散D.漂移色散E.偏振模色散答案：ABCE解析：光纤中的色散是指不同波长（颜色）的光在光纤中传播速度不同，导致脉冲信号展宽的现象。其主要类型包括：材料色散（A），由光纤材料的折射率随波长变化而引起。波导色散（B），由光纤的几何结构（如纤芯直径、折射率分布）决定，与波长有关。模式色散（C），发生在多模光纤中，不同模式的光传播路径不同，导致脉冲展宽。漂移色散（D）通常指色散特性随时间不稳定变化，而不是指某种特定的色散类型。偏振模色散（E）是单模光纤中两种正交偏振模式传播速度差异引起的一种色散，严格来说它是一种特殊类型的色散，有时被归入波导色散或单独列出。因此，主要的色散类型是A、B、C、E。16.光电探测器的响应特性主要包括（）A.响应度B.噪声等效功率C.时间响应D.动态范围E.工作温度答案：ABCD解析：光电探测器的响应特性是指其将光信号转换为电信号的能力和特性，主要包括：响应度（A），表示探测器输出电信号大小与输入光功率的比值，是衡量灵敏度的关键参数。噪声等效功率（B），表示能使探测器输出信号等于其自身噪声水平的输入光功率，也是衡量灵敏度的指标，尤其关注微弱信号检测。时间响应（C），描述探测器对输入光信号变化做出响应的速度，包括上升时间、下降时间等，是衡量其动态特性的参数。动态范围（D），指探测器能够正常工作的输入光功率范围，即从最小可探测功率到最大不饱和功率的范围。工作温度（E）是探测器的工作环境条件，不是其响应特性的描述。因此，A、B、C、D是主要的响应特性参数。17.波分复用（WDM）系统需要的关键器件有（）A.合波器B.分波器C.光放大器D.光滤波器E.光调制器答案：ABCD解析：波分复用（WDM）系统允许在单根光纤中传输多个不同波长（信道）的光信号。为了实现这一目标，需要一系列关键器件：合波器（A），用于将多个不同波长的信号合并到一根光纤中传输。分波器（B），用于将传输到光纤中的复合信号按波长分离，恢复各路独立信号。光放大器（C），通常用于放大整个复合信号或在各信道独立放大后使用，以补偿传输损耗。光滤波器（D），用于选择或抑制特定波长的信号，常用于信道保护、信道隔离或波长转换等场景。光调制器（E），用于对光信号进行幅度、频率、相位等调制，通常位于发送端，是信号传输的内容部分，不是WDM系统本身必需的基础器件。因此，A、B、C、D是WDM系统的关键器件。18.光纤的连接方式主要有（）A.熔接连接B.机械连接C.焊接连接D.压接连接E.粘接连接答案：AB解析：光纤的连接方式是指将两根光纤固定并实现光信号传输的方法。主要有两种：熔接连接（A），使用紫外光源或激光器将两根光纤的端面熔化并融合成一根连续光纤，是目前最高连接质量的方式，适用于长距离、高性能系统。机械连接（B），通过物理方式（如螺纹连接、卡口连接）将光纤固定在连接器中，实现光纤对准和耦合，安装方便，适用于中短距离或需要频繁拆卸的场合。焊接连接（C）、压接连接（D）和粘接连接（E）通常不是指两根光纤之间的直接连接方式。焊接常用于光纤与金属部件的连接，压接是连接器端面处理的一种方式，粘接用于固定光纤端面或连接器。因此，主要的连接方式是A和B。19.半导体发光二极管（LED）的主要特性包括（）A.工作电压低B.响应速度快C.寿命长D.单色性好E.可靠性高答案：ACE解析：半导体发光二极管（LED）是一种将电能转换为光能的半导体器件，其主要特性包括：工作电压低（A），相比激光器，LED通常只需要较低的直流或交流电压即可驱动发光。寿命长（C），高质量LED的使用寿命可达数万甚至数十万小时。可靠性高（E），LED结构坚固，抗震动性能好，寿命长意味着可靠性高。响应速度（B）相对较慢，通常在纳秒或微秒级别，不适合高速光通信应用。单色性（D）通常较差，其发光光谱有一定范围，不如激光器单色性好。因此，A、C、E是其主要特性。20.光纤通信系统中，色散补偿技术通常采用（）A.色散补偿模块B.延迟线C.光纤布拉格光栅D.偏振控制器E.不同的光纤组合答案：ABCE解析：光纤通信系统中，为了克服色散对信号传输的影响，通常会采用色散补偿技术。主要的补偿方法包括：色散补偿模块（A），这是一种专门设计的光器件，具有负色散特性，可以插入到光纤链路中补偿一定长度的正色散。延迟线（B），通过引入不同长度的延迟路径来补偿不同波长信号的延迟差异，从而实现色散补偿，但通常成本较高或实现复杂。光纤布拉格光栅（C），特别是长周期光纤布拉格光栅（LPFG）或法布里-珀罗干涉仪等，可以提供可调或固定的负色散，用作色散补偿元件。不同的光纤组合（E），例如在链路中混合使用具有不同色散特性的光纤（如G.652和G.655光纤），通过合理搭配来达到色散补偿的目的。偏振控制器（D）用于控制光的偏振态，主要用于补偿偏振模色散，不直接补偿材料色散或波导色散。因此，A、B、C、E是常用的色散补偿技术或元件。三、判断题1.光纤的色散只会使信号脉冲展宽，不会增加传输损耗。（）答案：正确解析：光纤的色散是指不同波长的光在光纤中传播速度不同，导致光脉冲随传输距离增加而展宽的现象。色散本身不直接表现为能量损失，即不增加传输损耗。但色散导致的脉冲展宽会影响信号的分辨能力，特别是在高速率传输时，脉冲重叠会降低接收机的判决准确性，从而表现为更高的误码率，这被认为是广义上对信号传输质量的“损耗”。然而，从能量损失的角度看，色散与传输损耗是两个不同的概念。因此，光纤的色散主要表现为脉冲展宽，而非直接增加传输损耗。题目表述正确。2.半导体激光器比半导体发光二极管具有更好的方向性和单色性。（）答案：正确解析：半导体激光器（LD）和半导体发光二极管（LED）都是基于半导体PN结发光的器件，但工作原理不同。激光器通过受激辐射产生光，其发光是相干光，具有极好的方向性（光束发散角小）和极高的单色性（光谱范围极窄）。而LED通过自发辐射产生光，其发光是自然光，方向性较差（光束发散角较大）且单色性相对较差（光谱范围较宽）。因此，半导体激光器相比LED确实具有更好的方向性和单色性。题目表述正确。3.光纤连接时，光纤端面完全平整对接就能实现最低的连接损耗。（）答案：错误解析：光纤连接损耗的大小与连接面的质量密切相关。即使光纤端面非常平整，如果存在微小的间隙、角度偏差或表面缺陷（如划痕、污渍），都会导致光在连接界面发生反射和散射，从而增加连接损耗。理想的连接损耗需要端面完全平整、无间隙、无偏差，并且表面绝对清洁。因此，仅仅端面平整对接并不能保证实现最低连接损耗，还需要端面垂直度和清洁度都达到极高要求。题目表述错误。4.光放大器可以像激光器一样产生相干光束。（）答案：错误解析：光放大器的作用是放大已有的光信号，而不是产生新的光。光放大器利用增益介质对光波进行放大，但其输出光通常仍然是输入光波的形式，即非相干光（除非输入光本身是相干的，且放大器工作在增益饱和区附近）。激光器则是通过受激辐射过程产生相干光束。因此，光放大器不能像激光器一样产生相干光束。题目表述错误。5.光纤通信系统中，波分复用技术可以无限增加单根光纤的传输容量。（）答案：错误解析：波分复用（WDM）技术通过在单根光纤中传输多个不同波长的光信号来增加传输容量，确实可以显著提高频谱利用率。然而，WDM系统的容量并非无限，它受到光纤材料吸收、色散、非线性效应等多种因素的限制。随着信道数量增加，相邻信道间的串扰、光纤的色散累积、非线性效应（如四波混频）会变得越来越严重，最终限制了系统容量的进一步提升。因此，WDM技术虽然能大幅增加容量，但并非无限增加。题目表述错误。6.光电探测器的响应度越高，其探测到的最小光功率就越大。（）答案：错误解析：光电探测器的响应度是指输出电信号大小与输入光功率的比值，是衡量探测器灵敏度的重要参数。响应度越高，表示探测器将微弱光信号转换为电信号的能力越强，即探测到的最小光功率就越小。因此，响应度与探测的最小光功率成反比。题目表述错误。7.光纤的数值孔径越大，其耦合效率越高。（）答案：正确解析：光纤的数值孔径（NA）表示光纤收集光线的锥角大小，NA越大，光纤端面能接收的光锥角度越大，越容易将光源发出的光耦合进入光纤。数值孔径与光纤的耦合效率密切相关，NA越大，耦合效率通常越高。因此，光纤的数