光纤光栅研发工程师考试试卷及答案

光纤光栅研发工程师考试试卷及答案一、填空题（每题1分，共10分）1.光纤光栅按耦合模类型可分为______（纤芯基模-包层模耦合）和______（纤芯基模-反向纤芯基模耦合）。2.FBG的布拉格波长公式为λ_B=______，其中n_eff为______。3.紫外写入FBG时，常用相位掩模周期为______μm量级。4.温度升高时，FBG中心波长向______（长波）偏移。5.啁啾光纤光栅的______沿长度方向变化，反射谱带宽变宽。6.FBG应变灵敏度系数与光纤______和热膨胀系数有关。7.LPG的耦合发生在______传输的纤芯基模与包层模之间。8.飞秒激光写入光栅无需光纤具有______性。9.光栅折射率调制深度直接影响______（反射率）。10.FBG在光通信中可制作______（波分复用器）。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.存在明显反射峰的光纤光栅是？A.LPGB.FBGC.倾斜光栅D.长周期啁啾光栅2.FBG随拉伸应变增大，中心波长？A.红移B.蓝移C.不变D.无规律3.紫外写入FBG依赖光纤的？A.光敏性B.热稳定性C.机械强度D.折射率均匀性4.可在非光敏光纤中写光栅的方法是？A.相位掩模法B.逐点写入法C.飞秒激光法D.紫外掩模法5.LPG的耦合模类型是？A.纤芯基模-反向纤芯基模B.纤芯基模-包层模同向C.包层模-包层模6.啁啾FBG的主要应用是？A.窄带滤波B.色散补偿C.温度传感D.弯曲传感7.石英光纤FBG温度灵敏度约为多少pm/℃？A.0.1B.1C.10D.1008.解决FBG温度-应变交叉敏感的方法是？A.单光栅法B.参考光栅法C.增大调制深度D.减小光栅长度9.光栅周期越小，中心波长？A.越长B.越短C.不变D.不确定10.FBG反射峰半高宽与以下哪个无关？A.光栅长度B.调制深度C.有效折射率D.温度三、多项选择题（每题2分，共20分，多选/少选/错选不得分）1.光纤光栅主要类型包括？A.FBGB.LPGC.啁啾FBGD.倾斜光栅E.光子晶体光纤光栅2.FBG常用写入方法有？A.相位掩模法B.逐点写入法C.飞秒激光法D.紫外掩模法E.化学腐蚀法3.FBG主要应用领域？A.光通信B.光纤传感C.激光锁模D.生物传感E.电力监测4.影响FBG中心波长的因素？A.温度B.应变C.周围折射率D.光栅长度E.调制深度5.LPG的特点？A.无反射峰B.耦合同向模C.带宽宽D.对弯曲敏感E.波分复用6.飞秒激光写入优势？A.无需光敏性B.空间分辨率高C.兼容特种光纤D.写入速度快E.成本低7.解决FBG交叉敏感的方法？A.双光栅法B.聚合物封装法C.参考光栅法D.波长编码法E.温度补偿光栅法8.啁啾FBG应用？A.色散补偿B.宽谱滤波C.多通道传感D.增益平坦E.压力传感9.光栅折射率调制类型？A.均匀调制B.线性啁啾C.非线性啁啾D.随机调制E.周期调制10.FBG温度灵敏度相关参数？A.热光系数B.热膨胀系数C.光栅周期D.有效折射率E.调制深度四、判断题（每题2分，共20分，√/×）1.FBG反射峰由纤芯基模与反向纤芯基模耦合产生。（）2.LPG存在明显反射峰，可用于反射式传感。（）3.温度升高使FBG周期增大，中心波长红移。（）4.紫外写入FBG必须用光敏光纤。（）5.拉伸应变使FBG中心波长蓝移。（）6.啁啾FBG反射谱带宽比均匀FBG宽。（）7.LPG对弯曲敏感，FBG不敏感。（）8.飞秒激光可写入石英、聚合物等光纤。（）9.FBG反射率仅与光栅长度有关。（）10.光纤光栅只能用于传感，不能用于通信。（）五、简答题（每题5分，共20分）1.简述FBG布拉格波长公式及参数含义。2.对比FBG与LPG的核心区别。3.分析FBG温度-应变交叉敏感的原因及解决方法。4.列举三种光纤光栅写入方法及特点。六、讨论题（每题5分，共10分）1.结合特性，讨论光纤光栅在智能结构健康监测中的优势与挑战。2.分析飞秒激光写入相比传统紫外写入的优势及应用拓展。---答案部分一、填空题答案1.长周期光栅（LPG）；光纤布拉格光栅（FBG）2.2n_eff·Λ；纤芯有效折射率3.1（0.5-1.2均可）4.长波（红移）5.光栅周期（Λ）6.热光系数7.同向8.光敏9.反射率10.波分复用器（或色散补偿器）二、单项选择题答案1.B2.A3.A4.C5.B6.B7.C8.B9.B10.D三、多项选择题答案1.ABCDE2.ABCD3.ABCDE4.ABC5.ABCD6.ABC7.ABCE8.ABD9.ABCDE10.ABD四、判断题答案1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.×8.√9.×10.×五、简答题答案1.公式与参数：λ_B=2n_eff·Λ，其中λ_B为中心反射波长，n_eff为纤芯有效折射率，Λ为光栅周期。原理：n_eff（热光效应）或Λ（热膨胀/应变）变化时，λ_B偏移，是FBG传感核心。2.核心区别：①耦合模：FBG（反向纤芯模，有反射峰）；LPG（同向包层模，无反射峰）；②敏感特性：FBG（温度/应变）；LPG（弯曲/折射率）；③带宽：FBG（窄带nm级）；LPG（宽带数十nm）。3.原因：温度同时改变n_eff和Λ，应变改变Λ，两者均导致λ_B偏移，无法单独区分。方法：①参考光栅法（封装无应变FBG对比）；②双光栅法（不同热光系数光纤解耦）；③聚合物封装（抑制温度对Λ的影响）。4.三种方法：①相位掩模法：紫外干涉写入，操作简单、批量性好；②飞秒激光法：无需光敏性，兼容特种光纤；③逐点写入法：周期灵活，适用于啁啾/倾斜光栅，但速度慢。六、讨论题答案1.优势：①分布式传感（长距离多点监测）；②抗电磁干扰（无金属）；③精度高（波长编码，不受光源波动影响）；④体积小（可埋入结构）。挑战：①交叉敏感（温度-应变需解耦）；②封装难度（埋入时同步变形）；③长期稳定性（腐蚀/疲劳影响性能）；④成本（特种光栅/系统成本高）。2.技术优势：①无需光