2026年光学工程基础核心知识巩固练习题及参考答案

2026年光学工程基础核心知识巩固练习题及参考答案一、单选题（每题2分，共20题）1.在光学系统中，光阑的主要作用是控制系统的通光量，其极限情况是形成（）。A.焦点B.斑点C.色差D.渐晕2.光学系统中，阿贝成像定律描述的是（）。A.系统的色差校正B.系统的放大率不变性C.系统的渐晕特性D.系统的畸变校正3.光纤通信中，常用的低损耗波段是（）。A.红外波段（1.55μm）B.可见光波段（400-700nm）C.紫外波段（100-300nm）D.毫米波波段（30-300GHz）4.在激光技术中，激光器的谐振腔通常采用（）。A.光纤布料B.金属反射镜C.透射式反射镜D.空气间隙5.光学系统中的色差主要来源于（）。A.系统的渐晕B.透镜材料的色散C.光阑的位置D.系统的畸变6.光学系统中，渐晕现象是指（）。A.光束的散焦B.光束的偏振C.光束的部分遮挡D.光束的色散7.光纤通信中，常用的色散补偿技术是（）。A.使用色散补偿模块B.增加光纤长度C.降低传输速率D.增加光功率8.在光学设计中，高斯光束的腰半径与束腰位置的关系由（）。A.谐振腔参数决定B.光阑位置决定C.材料色散决定D.光束传播距离决定9.光学系统中，反射式系统的优点是（）。A.对环境振动敏感B.光能损失小C.易产生色差D.对材料色散依赖高10.光纤传感器中，常用的传感原理是（）。A.干涉测量法B.频率调制法C.振幅调制法D.相位调制法二、多选题（每题3分，共10题）1.光学系统中，影响成像质量的因素包括（）。A.系统的色差B.系统的畸变C.系统的渐晕D.系统的像差2.光纤通信中，常用的光器件包括（）。A.光纤连接器B.光放大器C.光调制器D.光分路器3.激光器的输出特性取决于（）。A.谐振腔设计B.泵浦源强度C.工作物质特性D.温度控制4.光学系统中的像差包括（）。A.球差B.色差C.像散D.畸变5.光纤传感器的应用领域包括（）。A.温度测量B.应力测量C.振动测量D.化学分析6.光学系统中，常用的光阑类型包括（）。A.入瞳光阑B.出瞳光阑C.系统光阑D.节点光阑7.光纤通信中，常用的光放大技术包括（）。A.半导体光放大器（SOA）B.纤光放大器（EDFA）C.掺铒光纤放大器（EDFA）D.激光放大器8.光学系统中的渐晕现象会导致（）。A.通光量减少B.成像质量下降C.光束边缘模糊D.系统效率降低9.激光器的输出模式取决于（）。A.谐振腔长度B.谐振腔宽度C.工作物质增益D.谐振腔反射率10.光学系统中的色差校正方法包括（）。A.使用消色差透镜B.增加光阑C.使用色散补偿模块D.改变透镜曲率三、填空题（每空1分，共20空）1.光学系统的分辨率通常用__________来衡量。2.光纤通信中，常用的色散补偿技术是__________。3.激光器的输出功率取决于__________和__________。4.光学系统中的像差包括__________、__________和__________。5.光纤传感器的传感原理通常是__________或__________。6.光学系统中，__________是指光束的部分遮挡现象。7.光纤通信中，常用的光器件包括__________、__________和__________。8.光学系统中的色差主要来源于__________。9.激光器的谐振腔通常采用__________和__________。10.光学系统中的渐晕现象会导致__________和__________。四、简答题（每题5分，共4题）1.简述光纤通信中色散补偿技术的原理及其应用。2.简述激光器的输出模式及其影响因素。3.简述光学系统中渐晕现象的产生原因及其影响。4.简述光纤传感器的传感原理及其主要应用领域。五、计算题（每题10分，共2题）1.已知某光纤的色散系数为0.2ps/km·nm，传输距离为50km，光源波长为1550nm，求该光纤的色散值。2.已知某激光器的谐振腔长度为1m，反射镜反射率为0.9，工作物质增益为1.2，求该激光器的阈值增益。参考答案及解析一、单选题1.B解析：光阑的极限情况是形成斑点，即光束完全被遮挡。2.B解析：阿贝成像定律描述的是系统的放大率不变性，即物像距离与系统参数无关。3.A解析：光纤通信中，1.55μm波段损耗最低，适用于长距离传输。4.B解析：激光器的谐振腔通常采用金属反射镜，以保证高反射率。5.B解析：色差主要来源于透镜材料的色散，即不同波长的光折射率不同。6.C解析：渐晕现象是指光束的部分遮挡，导致通光量减少。7.A解析：色散补偿技术通常使用色散补偿模块，抵消光纤的色散。8.A解析：高斯光束的腰半径与束腰位置的关系由谐振腔参数决定。9.B解析：反射式系统光能损失小，适用于高功率应用。10.A解析：光纤传感器常用干涉测量法，通过光程差变化实现传感。二、多选题1.A、B、C、D解析：系统像差包括色差、畸变、渐晕等，都会影响成像质量。2.A、B、C、D解析：光纤通信中常用光连接器、光放大器、光调制器、光分路器等器件。3.A、B、C解析：激光器输出特性取决于谐振腔设计、泵浦源强度、工作物质特性。4.A、B、C、D解析：光学系统像差包括球差、色差、像散、畸变。5.A、B、C、D解析：光纤传感器可应用于温度、应力、振动、化学分析等领域。6.A、B、C解析：光学系统中常用入瞳光阑、出瞳光阑、系统光阑。7.A、B、C解析：光纤通信中常用SOA、EDFA、EDFA光放大技术。8.A、B、C、D解析：渐晕会导致通光量减少、成像质量下降、光束边缘模糊、系统效率降低。9.A、C、D解析：激光器输出模式取决于谐振腔长度、工作物质增益、反射率。10.A、C、D解析：色差校正方法包括使用消色差透镜、色散补偿模块、改变透镜曲率。三、填空题1.分辨率2.色散补偿模块3.泵浦源强度，工作物质增益4.球差，色差，像散5.干涉测量法，相位调制法6.渐晕7.光纤连接器，光放大器，光调制器8.材料色散9.金属反射镜，透射式反射镜10.通光量减少，成像质量下降四、简答题1.光纤通信中色散补偿技术的原理及其应用解析：色散补偿技术通过引入负色散光纤或色散补偿模块，抵消光纤的正色散，使不同波长光束的传播速度一致，从而提高传输距离和带宽。该技术广泛应用于长距离光纤通信系统。2.激光器的输出模式及其影响因素解析：激光器的输出模式包括基模和高阶模，其影响因素包括谐振腔长度、反射镜反射率、工作物质增益等。基模光束质量高，高阶模光束质量较低。3.光学系统中渐晕现象的产生原因及其影响解析：渐晕现象是由于光阑的存在导致部分光束被遮挡，从而减少通光量。其影响包括通光量减少、成像质量下降等。4.光纤传感器的传感原理及其主要应用领域解析：光纤传感器通过光程差变化（如干涉测量法）或相位变化（如相位调制法）实现传感。主要应用领域包括温度、应力、振动、化学分析等。五、计算题1.色散值计算解析：色散值=色散系数×传输距离×波长差色散值=