2026年光学工程基础重点考点练习题附详细解析

2026年光学工程基础重点考点练习题（附详细解析）一、单选题（每题2分，共20题）1.在光纤通信系统中，通常采用______来实现信号的传输。A.多模光纤B.单模光纤C.同轴电缆D.波导2.激光器的核心部分是______，它负责产生激光束。A.光学谐振腔B.泵浦源C.激活介质D.光电探测器3.以下哪种光学元件主要用于改变光束的传播方向？A.滤光片B.透镜C.分束器D.扩束镜4.全息照相技术利用______记录和再现物体的三维信息。A.光的干涉B.光的衍射C.光的偏振D.光的散射5.在光学系统中，光阑的主要作用是______。A.增强成像质量B.控制光通量C.改变光谱分布D.减少杂散光6.以下哪种材料适用于制作高反膜？A.硅氧化物（SiO₂）B.硫化锌（ZnS）C.氮化硅（Si₃N₄）D.石英玻璃7.菲涅尔透镜主要用于______。A.光束聚焦B.光束扩束C.光束整形D.光束分束8.在光学测量中，干涉仪的核心原理是______。A.光电效应B.光的相干性C.光的色散D.光的吸收9.以下哪种光学效应会导致光纤中的信号衰减？A.色散B.噪声C.损耗D.相干性10.在光学系统中，孔径光阑的位置会影响______。A.分辨率B.视场角C.色差D.畸变二、多选题（每题3分，共10题）1.激光器的输出特性包括______。A.亮度B.谱线宽度C.光束质量D.相干长度2.光纤通信系统中的主要损耗类型有______。A.损耗B.色散C.噪声D.散射3.光学系统的像差包括______。A.球差B.色差C.像散D.畸变4.全息照相的记录条件包括______。A.光的相干性B.光的干涉C.光的衍射D.记录介质5.光学薄膜的主要功能有______。A.增透B.高反C.分光D.调色6.光纤的色散类型包括______。A.材料色散B.波导色散C.模间色散D.模内色散7.光学测量仪器中常用的干涉仪有______。A.迈克尔逊干涉仪B.法布里-珀罗干涉仪C.泰曼-格林干涉仪D.瑞利干涉仪8.光学系统的设计原则包括______。A.像差校正B.分辨率优化C.光谱匹配D.成本控制9.激光器的泵浦方式包括______。A.光泵浦B.电泵浦C.化学泵浦D.冷却泵浦10.光学薄膜的制备方法包括______。A.电子束蒸发B.磁控溅射C.溅射沉积D.化学气相沉积三、填空题（每题2分，共15题）1.光的干涉现象是______叠加的结果。2.光纤通信系统中，色散会导致信号______。3.激光器的输出光谱特性取决于______。4.光学系统的孔径光阑决定了______。5.全息照相需要使用______光源。6.光学薄膜的厚度通常在______范围内。7.光纤的损耗主要来源于______和______。8.光学系统的分辨率受______和______限制。9.激光器的泵浦效率与______有关。10.光学薄膜的折射率通常在______范围内。11.光纤的色散补偿技术通常采用______。12.光学系统的像差校正需要考虑______和______。13.全息照相的记录介质可以是______或______。14.光纤通信系统中，波分复用技术可以提高______。15.光学薄膜的制备需要精确控制______和______。四、简答题（每题5分，共5题）1.简述光纤通信系统中色散的影响及补偿方法。2.解释激光器的谐振腔及其作用。3.简述全息照相的记录原理及主要应用。4.简述光学薄膜的制备方法及关键工艺参数。5.简述光纤通信系统中波分复用技术的原理及优势。五、计算题（每题10分，共3题）1.已知单模光纤的纤芯直径为9μm，光波长为1550nm，计算该光纤的数值孔径（NA）。2.一束激光通过一个焦距为50cm的透镜，若物距为20cm，求像距及放大率。3.假设一个光纤通信系统传输距离为100km，色散系数为16ps/km，计算总色散对信号传输的影响。答案及解析一、单选题答案及解析1.B解析：单模光纤具有低损耗、高带宽的特点，适用于长距离光纤通信系统。2.C解析：激活介质是激光器产生激光的核心部分，通过受激辐射实现光放大。3.B解析：透镜通过折射改变光束传播方向，是光学系统中常用的光学元件。4.A解析：全息照相利用光的干涉原理记录物体的光波信息，实现三维成像。5.B解析：光阑通过限制光束范围来控制光通量，减少系统杂散光。6.C解析：氮化硅具有高折射率，适用于制备高反膜。7.C解析：菲涅尔透镜通过特殊结构实现光束整形，适用于照明系统。8.B解析：干涉仪利用光的相干性进行精密测量，如长度、折射率等。9.C解析：光纤损耗主要源于材料吸收和散射，导致信号衰减。10.B解析：孔径光阑位置影响视场角，进而影响成像范围。二、多选题答案及解析1.A,B,C,D解析：激光器输出特性包括亮度、谱线宽度、光束质量和相干长度等。2.A,B,D解析：光纤损耗类型包括材料损耗、色散和散射损耗。3.A,B,C,D解析：光学系统像差包括球差、色差、像散和畸变等。4.A,B,C,D解析：全息照相记录需要相干光源、干涉、衍射和记录介质。5.A,B,C,D解析：光学薄膜功能包括增透、高反、分光和调色等。6.A,B,C解析：光纤色散类型包括材料色散、波导色散和模间色散。7.A,B,C解析：常用干涉仪包括迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪和泰曼-格林干涉仪。8.A,B,C,D解析：光学系统设计需考虑像差校正、分辨率、光谱匹配和成本控制。9.A,B,C解析：激光器泵浦方式包括光泵浦、电泵浦和化学泵浦。10.A,B,C,D解析：光学薄膜制备方法包括电子束蒸发、磁控溅射、溅射沉积和化学气相沉积。三、填空题答案及解析1.两列相干光解析：光的干涉是两列相干光叠加产生明暗条纹的现象。2.信号失真解析：色散会导致信号脉冲展宽，造成传输失真。3.激活介质的特性解析：激光器输出光谱与激活介质的能级结构有关。4.系统的视场角解析：孔径光阑位置决定光束进入系统的范围。5.相干解析：全息照相需要使用相干光源才能记录干涉条纹。6.几纳米到几百纳米解析：光学薄膜厚度通常在纳米级，以实现特定光学效应。7.材料吸收，散射解析：光纤损耗主要来自材料吸收和瑞利散射等。8.光源分辨率，光学系统像差解析：分辨率受限于光源和系统像差。9.泵浦效率解析：泵浦效率越高，激光器输出功率越大。10.1.3-2.5解析：光学薄膜折射率通常在此范围内，以实现高反或增透效果。11.色散补偿模块解析：通过色散补偿模块抵消光纤色散。12.光学元件选择，光阑设计解析：像差校正需考虑元件和光阑优化。13.照相底片，光敏材料解析：全息记录介质可以是传统底片或光敏材料。14.传输容量解析：波分复用可同时传输多路信号，提高传输容量。15.薄膜厚度，折射率解析：薄膜制备需精确控制厚度和折射率。四、简答题答案及解析1.光纤通信系统中色散的影响及补偿方法解析：色散导致信号脉冲展宽，增加误码率。补偿方法包括使用色散补偿模块或选择低色散光纤。2.激光器的谐振腔及其作用解析：谐振腔由反射镜构成，通过光反馈实现受激辐射，输出激光束。3.全息照相的记录原理及主要应用解析：全息照相利用光的干涉记录物光波前，可应用于三维成像、防伪等。4.光学薄膜的制备方法及关键工艺参数解析：制备方法包括电子束蒸发、磁控溅射等，关键参数包括厚度、折射率等。5.光纤通信系统中波分复用技术的原理及优势解析：波分复用通过不同波长传输多路信号，提高光纤利用率。五、计算题答案及解析1.单模光纤的数值孔径计算解析：NA=sin(θ)=√(n₂²-n₁²)，其中n₁为包层折射率，n₂为纤芯折射率。假设n₂