2025年中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所秋季招聘筆試歷年備考題庫(kù)附帶答案詳解（第1套）一、單項(xiàng)選擇題下列各題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)選出最恰當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)（共30題）1、在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)物距大于凸透鏡的二倍焦距時(shí)，所成的像具有的特征是：A．正立、放大、實(shí)像

B．倒立、縮小、實(shí)像

C．正立、縮小、虛像

D．倒立、放大、虛像2、在激光器中，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生受激輻射放大的前提，下列哪項(xiàng)是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的必要條件？A．使用單能級(jí)系統(tǒng)

B．存在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)

C．降低溫度至絕對(duì)零度

D．減少泵浦能量輸入3、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，截止電壓與入射光的哪一物理量成正比？A．光強(qiáng)

B．波長(zhǎng)

C．頻率

D．光子數(shù)量4、在數(shù)字圖像處理中，直方圖均衡化主要用于增強(qiáng)圖像的：A．色彩飽和度

B．空間分辨率

C．對(duì)比度

D．清晰度5、某光電探測(cè)器的響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為400nm至1000nm，該探測(cè)器最可能采用的材料是：A．硅（Si）

B．鍺（Ge）

C．砷化鎵（GaAs）

D．硫化鉛（PbS）6、在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，凸透鏡所成的像具有以下哪種性質(zhì)？A.正立、放大、虛像B.倒立、縮小、實(shí)像C.倒立、放大、實(shí)像D.正立、縮小、虛像7、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，決定光電子最大初動(dòng)能的主要因素是：A.入射光的強(qiáng)度B.入射光的頻率C.金屬材料的面積D.光照射的時(shí)間8、下列關(guān)于光纖傳輸特性的描述中，正確的是：A.單模光纖的芯徑通常大于多模光纖B.多模光纖適用于長(zhǎng)距離高速通信C.光纖通信主要利用全反射原理傳輸光信號(hào)D.光纖中光的傳播速度可超過(guò)真空中光速9、在理想運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用中，以下哪項(xiàng)是“虛短”概念的前提條件？A.開(kāi)環(huán)增益為零B.輸入阻抗為零C.電路引入負(fù)反饋D.輸出阻抗無(wú)窮大10、在傅里葉變換中，一個(gè)矩形脈沖信號(hào)的頻譜函數(shù)是：A.高斯函數(shù)B.三角函數(shù)C.Sinc函數(shù)D.指數(shù)函數(shù)11、在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，凸透鏡成像的性質(zhì)是：

A.倒立、縮小、實(shí)像

B.正立、放大、虛像

C.倒立、放大、實(shí)像

D.正立、縮小、虛像12、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，決定光電子最大初動(dòng)能的主要因素是：

A.入射光的強(qiáng)度

B.入射光的頻率

C.金屬材料的面積

D.光照時(shí)間長(zhǎng)短13、下列材料中，最適合用于制造紅外波段光學(xué)透鏡的是：

A.普通光學(xué)玻璃

B.石英玻璃

C.氟化鈣（CaF?）

D.鈉鈣玻璃14、在數(shù)字圖像處理中，用于增強(qiáng)圖像邊緣的常用算子是：

A.均值濾波器

B.高斯濾波器

C.拉普拉斯算子

D.中值濾波器15、在激光器中，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的必要條件是：

A.使用高反射率諧振腔

B.存在外加偏振場(chǎng)

C.實(shí)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的快速抽運(yùn)

D.光子數(shù)密度超過(guò)閾值16、在光學(xué)系統(tǒng)中，衍射極限分辨率通常由瑞利判據(jù)決定。若使用波長(zhǎng)為550nm的光進(jìn)行成像，且物鏡的數(shù)值孔徑為0.85，則該系統(tǒng)的理論橫向分辨率約為多少？A.200nmB.320nmC.400nmD.480nm17、在光電探測(cè)器中，量子效率是指單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)數(shù)與入射光子數(shù)的比值。若某硅光電二極管在600nm波長(zhǎng)下的量子效率為80%，則其對(duì)應(yīng)的響應(yīng)度最接近下列哪個(gè)值？A.0.32A/WB.0.48A/WC.0.64A/WD.0.80A/W18、在激光諧振腔中，縱模頻率間隔主要取決于以下哪個(gè)因素？A.增益介質(zhì)的折射率B.諧振腔長(zhǎng)度C.鏡面反射率D.光束發(fā)散角19、在CCD圖像傳感器中，電荷轉(zhuǎn)移效率（CTE）若為0.9999，則經(jīng)過(guò)1000次轉(zhuǎn)移后，電荷包剩余比例約為：A.90.5%B.95.0%C.98.0%D.99.0%20、以下哪種光學(xué)現(xiàn)象最能體現(xiàn)光的橫波特性？A.干涉B.衍射C.偏振D.折射21、在光學(xué)系統(tǒng)中，下列哪種像差僅與孔徑有關(guān)，而與視場(chǎng)無(wú)關(guān)？A．彗差

B．像散

C．球差

D．畸變22、在光電探測(cè)器中，下列哪項(xiàng)參數(shù)最能反映其對(duì)微弱光信號(hào)的檢測(cè)能力？A．響應(yīng)度

B．量子效率

C．暗電流

D．噪聲等效功率23、在干涉測(cè)量中，若兩束相干光的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則干涉結(jié)果為：A．相長(zhǎng)干涉

B．相消干涉

C．部分干涉

D．無(wú)干涉24、下列哪種材料最適合作為紫外波段的透光窗口？A．普通玻璃

B．聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

C．氟化鎂（MgF?）

D．硅（Si）25、在數(shù)字圖像處理中，直方圖均衡化主要用于改善圖像的：A．空間分辨率

B．色彩飽和度

C．對(duì)比度

D．清晰度26、在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，色差主要來(lái)源于以下哪種現(xiàn)象？A.光線在透鏡表面的反射損耗B.不同波長(zhǎng)的光在介質(zhì)中折射率不同C.透鏡材料的熱膨脹系數(shù)差異D.光波的衍射效應(yīng)27、在光電探測(cè)器中，響應(yīng)度的單位通常是以下哪一項(xiàng)？A.A/WB.W/m2C.V/HzD.Ω·m28、在傅里葉變換光譜技術(shù)中，干涉圖信號(hào)通常由哪個(gè)部件產(chǎn)生？A.棱鏡B.光柵C.邁克爾遜干涉儀D.阿貝折射儀29、在光纖通信中，單模光纖能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸?shù)闹饕蚴?？A.光纖包層折射率高于纖芯B.纖芯直徑足夠小且工作波長(zhǎng)合適C.采用高強(qiáng)度石英材料D.光信號(hào)調(diào)制頻率高30、下列哪種激光器通常采用電注入方式進(jìn)行泵浦？A.Nd:YAG激光器B.CO?激光器C.半導(dǎo)體激光器D.染料激光器二、多項(xiàng)選擇題下列各題有多個(gè)正確答案，請(qǐng)選出所有正確選項(xiàng)（共15題）31、在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下列哪些因素可能導(dǎo)致成像系統(tǒng)出現(xiàn)像差？A.透鏡材料的折射率不均勻B.光源波長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)C.透鏡表面形狀偏離理想曲面D.光線入射角度過(guò)大32、在激光器工作過(guò)程中，下列哪些是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的必要條件？A.存在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)B.泵浦速率大于自發(fā)輻射速率C.諧振腔具有高反射率D.工作物質(zhì)為氣體狀態(tài)33、下列關(guān)于光電探測(cè)器性能參數(shù)的描述，正確的是？A.響應(yīng)度越高，探測(cè)器對(duì)光信號(hào)的轉(zhuǎn)換效率越高B.噪聲等效功率越小，探測(cè)器靈敏度越高C.帶寬越大，探測(cè)器的時(shí)間響應(yīng)越慢D.量子效率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)34、在數(shù)字圖像處理中，下列哪些方法可用于邊緣檢測(cè)？A.高斯濾波B.Sobel算子C.中值濾波D.Canny算法35、下列關(guān)于光纖傳輸特性的描述，正確的是？A.色散會(huì)導(dǎo)致光脈沖展寬B.數(shù)值孔徑越大，光纖集光能力越強(qiáng)C.單模光纖通常比多模光纖具有更大的芯徑D.非線性效應(yīng)在低功率下顯著增強(qiáng)36、在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以下哪些因素可能導(dǎo)致像差的產(chǎn)生？A.透鏡材料的折射率隨波長(zhǎng)變化B.透鏡表面非理想球面形狀C.光線入射角度過(guò)大D.系統(tǒng)未采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)37、在激光器工作過(guò)程中，以下哪些條件是實(shí)現(xiàn)受激輻射主導(dǎo)的必要條件？A.實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布B.存在諧振腔反饋機(jī)制C.泵浦源波長(zhǎng)與吸收帶匹配D.工作物質(zhì)處于熱平衡狀態(tài)38、以下關(guān)于光電探測(cè)器性能參數(shù)的描述，哪些是正確的？A.量子效率越高，探測(cè)器響應(yīng)能力越強(qiáng)B.響應(yīng)度與入射光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)C.暗電流越小，探測(cè)器信噪比通常越高D.帶寬越大，探測(cè)器響應(yīng)速度越快39、在數(shù)字圖像處理中，以下哪些方法可用于邊緣檢測(cè)？A.Sobel算子B.高斯濾波C.Laplacian算子D.Canny算法40、以下關(guān)于光纖通信系統(tǒng)的描述，哪些是正確的？A.單模光纖適用于長(zhǎng)距離傳輸B.色散會(huì)限制系統(tǒng)的傳輸速率C.EDFA可直接放大光信號(hào)D.多模光纖芯徑通常小于5微米41、在光學(xué)系統(tǒng)中，影響成像分辨率的主要因素包括以下哪些？A.透鏡的焦距B.光源的波長(zhǎng)C.成像系統(tǒng)的數(shù)值孔徑D.探測(cè)器的像素大小42、下列關(guān)于光電探測(cè)器性能參數(shù)的描述，正確的是？A.響應(yīng)度越高，探測(cè)器對(duì)光信號(hào)的轉(zhuǎn)換效率越高B.暗電流越小，探測(cè)器在無(wú)光照時(shí)的噪聲越低C.帶寬越大，探測(cè)器可響應(yīng)的調(diào)制頻率越高D.量子效率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)43、在激光器運(yùn)行過(guò)程中，可能導(dǎo)致輸出光束質(zhì)量下降的因素有？A.諧振腔鏡片污染B.泵浦源功率波動(dòng)C.熱透鏡效應(yīng)D.使用單模光纖耦合44、在數(shù)字圖像處理中，常用于邊緣檢測(cè)的算子包括？A.Sobel算子B.Laplacian算子C.高斯濾波器D.Canny算子45、下列關(guān)于光纖通信系統(tǒng)中色散的說(shuō)法，正確的是？A.色散會(huì)導(dǎo)致光脈沖展寬B.單模光纖中不存在模式色散C.色散可被色散補(bǔ)償光纖抵消D.色散與傳輸距離無(wú)關(guān)三、判斷題判斷下列說(shuō)法是否正確（共10題）46、在光學(xué)系統(tǒng)中，衍射極限分辨率與入射光的波長(zhǎng)成正比，與數(shù)值孔徑成反比。A.正確B.錯(cuò)誤47、在CMOS圖像傳感器中，每個(gè)像素單元通常包含一個(gè)光電二極管和至少三個(gè)晶體管。A.正確B.錯(cuò)誤48、光纖通信中，單模光纖比多模光纖具有更大的數(shù)值孔徑。A.正確B.錯(cuò)誤49、在激光諧振腔中，縱模的頻率間隔與腔長(zhǎng)成反比。A.正確B.錯(cuò)誤50、光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度成正比。A.正確B.錯(cuò)誤51、在光學(xué)系統(tǒng)中，理想成像的條件是物點(diǎn)與像點(diǎn)之間滿足等光程原理。A.正確B.錯(cuò)誤52、半導(dǎo)體激光器的發(fā)光機(jī)理主要基于受激輻射過(guò)程，需實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)才能正常工作。A.正確B.錯(cuò)誤53、在數(shù)字圖像處理中，中值濾波主要用于增強(qiáng)圖像邊緣信息。A.正確B.錯(cuò)誤54、光纖通信系統(tǒng)中，單模光纖的傳輸帶寬通常大于多模光纖。A.正確B.錯(cuò)誤55、在光電探測(cè)器中，響應(yīng)度越高，說(shuō)明其對(duì)入射光的轉(zhuǎn)換效率越低。A.正確B.錯(cuò)誤

參考答案及解析1.【參考答案】B【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距大于二倍焦距（u>2f）時(shí)，像位于焦距與二倍焦距之間（f<v<2f），成倒立、縮小的實(shí)像，常用于照相機(jī)原理。選項(xiàng)B符合該成像特征，其余選項(xiàng)成像性質(zhì)與規(guī)律不符。2.【參考答案】B【解析】粒子數(shù)反轉(zhuǎn)要求高能級(jí)粒子數(shù)多于低能級(jí)，通常依賴(lài)亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)延長(zhǎng)高能級(jí)壽命，使粒子積累。單能級(jí)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)；低溫或減少泵浦會(huì)削弱激發(fā)。因此，亞穩(wěn)態(tài)是實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的關(guān)鍵條件，選B。3.【參考答案】C【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電方程：eUc=hν-W，截止電壓Uc與入射光頻率ν成線性關(guān)系，與光強(qiáng)、光子數(shù)無(wú)關(guān)。波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越低，可能無(wú)法產(chǎn)生光電效應(yīng)。因此，截止電壓只隨頻率增加而增大，故選C。4.【參考答案】C【解析】直方圖均衡化通過(guò)重新分配灰度級(jí)，擴(kuò)展圖像灰度動(dòng)態(tài)范圍，使灰度分布更均勻，從而提升圖像整體對(duì)比度。它不增加分辨率或清晰度，也不改變色彩飽和度。因此，主要用于對(duì)比度增強(qiáng)，選C。5.【參考答案】A【解析】硅的禁帶寬度約為1.12eV，對(duì)應(yīng)截止波長(zhǎng)約1100nm，有效響應(yīng)范圍在400–1000nm，與題干完全匹配。鍺響應(yīng)更長(zhǎng)（可達(dá)1600nm），GaAs峰值在800nm附近但范圍較窄，PbS用于紅外。故最可能是硅，選A。6.【參考答案】B【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距大于兩倍焦距（u>2f）時(shí)，像距位于一倍焦距與兩倍焦距之間（f<v<2f），所成的像是倒立、縮小的實(shí)像，常見(jiàn)于照相機(jī)成像原理。選項(xiàng)B符合該規(guī)律，其他選項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)不同物距下的成像情況，如虛像通常出現(xiàn)在物距小于焦距時(shí)。7.【參考答案】B【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hν-W，光電子最大初動(dòng)能Ek取決于入射光頻率ν和材料逸出功W，與光強(qiáng)、照射時(shí)間無(wú)關(guān)。光強(qiáng)只影響光電流大小。因此，頻率越高，光子能量越大，光電子動(dòng)能越大。選項(xiàng)B正確。8.【參考答案】C【解析】光纖利用全反射原理使光在纖芯中傳播，C正確。單模光纖芯徑較?。s8–10μm），多模光纖較大，A錯(cuò)誤；多模光纖存在模式色散，不適合長(zhǎng)距離傳輸，B錯(cuò)誤；光在介質(zhì)中傳播速度低于真空光速，D錯(cuò)誤。9.【參考答案】C【解析】“虛短”指運(yùn)放同相與反相輸入端電位近似相等，其成立前提是電路處于線性工作狀態(tài)，必須引入負(fù)反饋。開(kāi)環(huán)增益越高越接近理想，但“虛短”依賴(lài)負(fù)反饋維持穩(wěn)定工作點(diǎn)，C正確；理想運(yùn)放開(kāi)環(huán)增益無(wú)窮大，輸入阻抗無(wú)窮大，輸出阻抗為零，A、B、D均錯(cuò)誤。10.【參考答案】C【解析】時(shí)域中的矩形脈沖信號(hào)經(jīng)傅里葉變換后，其頻譜為Sinc函數(shù)，即sin(πfT)/(πfT)形式，具有主瓣和旁瓣結(jié)構(gòu)。這是信號(hào)處理中的基本變換對(duì)。高斯函數(shù)變換后仍為高斯，三角脈沖對(duì)應(yīng)Sinc2，C為正確答案。11.【參考答案】A【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距大于兩倍焦距（u>2f）時(shí)，像位于一倍焦距與兩倍焦距之間（f<v<2f），成倒立、縮小的實(shí)像，常見(jiàn)于照相機(jī)成像原理。此時(shí)像為實(shí)像，可被光屏接收。選項(xiàng)A符合該規(guī)律，其余選項(xiàng)的像的性質(zhì)與物距條件不符。12.【參考答案】B【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hν-W?，光電子的最大初動(dòng)能Ek取決于入射光頻率ν和材料逸出功W?。頻率越高，Ek越大；而光強(qiáng)只影響光電流大小，不改變最大初動(dòng)能。光照時(shí)間、材料面積等因素不直接影響電子動(dòng)能。因此正確答案為B。13.【參考答案】C【解析】紅外光學(xué)系統(tǒng)要求材料在紅外波段具有高透過(guò)率。普通光學(xué)玻璃和鈉鈣玻璃在波長(zhǎng)超過(guò)2.5μm后吸收嚴(yán)重；石英玻璃適用于紫外到近紅外（約0.2–2.2μm）；而氟化鈣（CaF?）在中紅外波段（0.15–8μm）有良好透過(guò)性，且色散低，適合紅外成像系統(tǒng)。因此選C。14.【參考答案】C【解析】拉普拉斯算子是一種二階微分算子，對(duì)圖像中灰度突變區(qū)域（如邊緣）響應(yīng)強(qiáng)烈，常用于邊緣檢測(cè)與圖像銳化。均值和高斯濾波器用于平滑降噪，會(huì)弱化邊緣；中值濾波器用于去除椒鹽噪聲，不具備邊緣增強(qiáng)功能。因此，具有邊緣增強(qiáng)能力的是拉普拉斯算子，答案為C。15.【參考答案】C【解析】粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是激光產(chǎn)生的前提，指高能級(jí)粒子數(shù)多于低能級(jí)。這需要通過(guò)外部能量（如光、電）將粒子從基態(tài)抽運(yùn)至高能級(jí)，并依賴(lài)亞穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)粒子積累。若無(wú)快速抽運(yùn)和亞穩(wěn)態(tài)，粒子難以維持反轉(zhuǎn)。諧振腔和光子密度影響激光輸出，但不構(gòu)成反轉(zhuǎn)的必要條件。因此選C。16.【參考答案】C【解析】根據(jù)瑞利判據(jù)，橫向分辨率公式為：d=0.61λ/NA，其中λ為波長(zhǎng)，NA為數(shù)值孔徑。代入λ=550nm，NA=0.85，得d≈0.61×550/0.85≈395.3nm，約等于400nm。該值反映了光學(xué)系統(tǒng)能分辨兩個(gè)點(diǎn)源的最小距離，是顯微成像和高精度光學(xué)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)。17.【參考答案】B【解析】響應(yīng)度R=(ηqλ)/(hc)=ηλ/1.24，其中η為量子效率，λ單位為μm。λ=600nm=0.6μm，η=0.8，代入得R≈(0.8×0.6)/1.24≈0.48A/W。該參數(shù)反映器件將光功率轉(zhuǎn)換為電流的能力，是光電探測(cè)器性能的重要指標(biāo)。18.【參考答案】B【解析】縱模頻率間隔Δν=c/(2nL)，其中c為光速，n為腔內(nèi)介質(zhì)折射率，L為腔長(zhǎng)。當(dāng)n近似為1時(shí)，Δν≈c/(2L)，表明頻率間隔與腔長(zhǎng)成反比。腔長(zhǎng)越長(zhǎng)，縱模間隔越小，模式越密集。該關(guān)系在單頻激光器設(shè)計(jì)和模式控制中具有重要意義。19.【參考答案】A【解析】剩余電荷比例=CTE^N=0.99991???≈e??·1≈0.9048，即約90.5%。高CTE是CCD低噪聲成像的關(guān)鍵，尤其在長(zhǎng)列轉(zhuǎn)移或弱光成像中，微小的CTE損失會(huì)累積導(dǎo)致信號(hào)衰減和拖影現(xiàn)象。20.【參考答案】C【解析】偏振現(xiàn)象表明光的振動(dòng)方向垂直于傳播方向，是橫波獨(dú)有的特征。干涉和衍射僅說(shuō)明光具有波動(dòng)性，但不能區(qū)分橫波與縱波；折射是波速變化的表現(xiàn)。偏振廣泛應(yīng)用于光學(xué)調(diào)制、成像對(duì)比度提升和應(yīng)力分析等領(lǐng)域。21.【參考答案】C【解析】球差是由于透鏡或反射面邊緣與近軸區(qū)域?qū)饩€的折射或反射能力不同導(dǎo)致的，僅由入射光束的孔徑角決定，與物點(diǎn)離軸距離（即視場(chǎng)）無(wú)關(guān)。彗差、像散和畸變均隨視場(chǎng)增大而加劇，屬于視場(chǎng)相關(guān)像差。球差存在于軸上點(diǎn)成像過(guò)程中，是軸上點(diǎn)單色像差的主要形式，可通過(guò)使用非球面透鏡或組合透鏡校正。22.【參考答案】D【解析】噪聲等效功率（NEP）是指產(chǎn)生信噪比為1時(shí)所需的入射光功率，數(shù)值越小，探測(cè)器對(duì)弱光的檢測(cè)能力越強(qiáng)。響應(yīng)度和量子效率反映光電轉(zhuǎn)換效率，但不考慮噪聲影響；暗電流是無(wú)光照時(shí)的電流，影響噪聲但不直接表征檢測(cè)極限。NEP綜合了探測(cè)器的噪聲與響應(yīng)特性，是衡量靈敏度的核心指標(biāo)。23.【參考答案】B【解析】當(dāng)兩束相干光的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍（即Δ=(2k+1)λ/2）時(shí)，相位差為π的奇數(shù)倍，導(dǎo)致波峰與波谷疊加，產(chǎn)生相消干涉，光強(qiáng)最小。相長(zhǎng)干涉發(fā)生在光程差為波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)。干涉現(xiàn)象依賴(lài)于相位關(guān)系，是波動(dòng)光學(xué)的基本特征，廣泛應(yīng)用于精密測(cè)量和光學(xué)檢測(cè)中。24.【參考答案】C【解析】紫外光波段（通常10–400nm）對(duì)材料吸收較強(qiáng)。普通玻璃和PMMA在紫外區(qū)吸收顯著，透光性差；硅在可見(jiàn)和近紅外透光，但在紫外區(qū)不透明。氟化鎂具有寬透光范圍（約0.12–7μm），在真空紫外至紅外均有良好透過(guò)率，常用于紫外窗口、透鏡和增透膜，是紫外光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。25.【參考答案】C【解析】直方圖均衡化通過(guò)重新分配像素灰度值，使圖像灰度分布趨于均勻，擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍，從而增強(qiáng)整體對(duì)比度，尤其適用于灰度集中、細(xì)節(jié)不明顯的圖像。它不增加空間分辨率，也不直接調(diào)整色彩或銳化邊緣，因此不提升清晰度或飽和度。該方法在圖像預(yù)處理中廣泛應(yīng)用，提升視覺(jué)效果和后續(xù)分析精度。26.【參考答案】B【解析】色差是由于光學(xué)材料對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的折射率，導(dǎo)致各色光成像位置不同而產(chǎn)生的像差。例如，在白光通過(guò)透鏡時(shí)，紫光折射較強(qiáng)、焦距較短，紅光折射較弱、焦距較長(zhǎng)，從而造成圖像邊緣出現(xiàn)彩色條紋。消除色差常用方法包括使用消色差雙膠合透鏡，組合不同折射率和色散特性的材料以補(bǔ)償色差。其他選項(xiàng)中，A影響透光率，C影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，D引發(fā)分辨率限制，均非色差主因。27.【參考答案】A【解析】響應(yīng)度定義為光電探測(cè)器輸出電流與入射光功率之比，表示單位光功率下產(chǎn)生的電流大小，其單位為安培每瓦（A/W）。該參數(shù)反映探測(cè)器對(duì)光信號(hào)的靈敏程度。B為輻照度單位，C與電壓噪聲相關(guān)，D是電阻率單位。在實(shí)際應(yīng)用中，響應(yīng)度越高，探測(cè)器靈敏度越強(qiáng)，常用于評(píng)估光電二極管、光電倍增管等器件性能。28.【參考答案】C【解析】傅里葉變換光譜儀通過(guò)邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生干涉圖。移動(dòng)動(dòng)鏡改變光程差，使兩束光發(fā)生干涉，探測(cè)器記錄隨光程差變化的干涉信號(hào)。對(duì)該信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換即可獲得光譜信息。相比色散型光譜儀，該技術(shù)具有高通量、高分辨率和多通道優(yōu)勢(shì)。A和B為色散元件，用于傳統(tǒng)光譜儀；D用于測(cè)量折射率，與光譜獲取無(wú)關(guān)。29.【參考答案】B【解析】單模光纖通過(guò)控制纖芯直徑（通常為8–10μm）和工作波長(zhǎng)（如1310nm或1550nm），使歸一化頻率V值低于2.405，從而只允許基模傳播，抑制高階模。纖芯折射率略高于包層，形成全反射導(dǎo)光機(jī)制。A描述錯(cuò)誤，C提升機(jī)械性能但不決定模式數(shù)量，D影響信息容量而非傳輸模式。單模特性有助于減少模間色散，提升傳輸距離和帶寬。30.【參考答案】C【解析】半導(dǎo)體激光器通過(guò)在PN結(jié)施加正向偏壓，實(shí)現(xiàn)載流子注入，從而產(chǎn)生受激輻射，屬于電泵浦器件，結(jié)構(gòu)緊湊、效率高，廣泛用于通信與光存儲(chǔ)。A多采用閃光燈或激光二極管泵浦，B依靠氣體放電激勵(lì)，D使用光泵浦（如其他激光器激發(fā)）。電注入方式使半導(dǎo)體激光器易于調(diào)制與集成，是現(xiàn)代光電系統(tǒng)核心光源之一。31.【參考答案】A、C、D【解析】像差主要由光學(xué)系統(tǒng)幾何和材料特性引起。A項(xiàng)中材料折射率不均會(huì)導(dǎo)致光線傳播路徑異常；C項(xiàng)表面形狀偏差直接影響光線聚焦；D項(xiàng)大角度入射易引發(fā)球差、彗差等。B項(xiàng)波長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)影響衍射極限，但不直接歸類(lèi)為像差成因，故不選。32.【參考答案】A、B【解析】粒子數(shù)反轉(zhuǎn)需通過(guò)泵浦將大量粒子激發(fā)至高能級(jí)，亞穩(wěn)態(tài)（A項(xiàng)）可延長(zhǎng)停留時(shí)間，利于積累；泵浦速率高于自發(fā)輻射（B項(xiàng)）才能維持反轉(zhuǎn)。C項(xiàng)是激光輸出條件，非反轉(zhuǎn)必要條件；D項(xiàng)狀態(tài)不限，固體、液體亦可，故錯(cuò)誤。33.【參考答案】A、B【解析】響應(yīng)度反映光電流與入射光功率比，越高效率越好（A正確）；噪聲等效功率（NEP）越小，最小可探測(cè)功率越低，靈敏度越高（B正確）。帶寬越大，響應(yīng)越快（C錯(cuò)誤）；量子效率隨波長(zhǎng)變化（D錯(cuò)誤），因吸收系數(shù)與波長(zhǎng)相關(guān)。34.【參考答案】B、D【解析】Sobel算子通過(guò)梯度計(jì)算檢測(cè)邊緣（B正確）；Canny算法是多階段最優(yōu)邊緣檢測(cè)方法（D正確）。高斯濾波用于平滑降噪，是Canny的預(yù)處理步驟，但不直接檢測(cè)邊緣（A錯(cuò)誤）；中值濾波抑制噪聲，尤其椒鹽噪聲，不用于邊緣檢測(cè)（C錯(cuò)誤）。35.【參考答案】A、B【解析】色散使不同波長(zhǎng)或模式光速不同，引起脈沖展寬（A正確）；數(shù)值孔徑反映光纖接收光的能力，越大集光越強(qiáng)（B正確）。單模光纖芯徑更?。s8–10μm），以抑制多模傳輸（C錯(cuò)誤）；非線性效應(yīng)在高功率下才顯著（D錯(cuò)誤）。36.【參考答案】ABC【解析】像差主要由光學(xué)系統(tǒng)的物理特性與光線傳播規(guī)律偏離理想狀態(tài)引起。A項(xiàng)描述的是色差的成因，因不同波長(zhǎng)光折射率不同導(dǎo)致成像位置偏移；B項(xiàng)為非球面或加工誤差引起的球差、彗差等；C項(xiàng)大角度入射易引發(fā)像散、場(chǎng)曲等像差。D項(xiàng)并非必然導(dǎo)致像差，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)常用于抑制某些像差，但非對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)也可通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)良好成像，故不選。37.【參考答案】ABC【解析】受激輻射主導(dǎo)需首先打破熱平衡，實(shí)現(xiàn)高能級(jí)粒子數(shù)多于低能級(jí)（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)），A正確；諧振腔提供正反饋，放大特定模式光，B正確；泵浦波長(zhǎng)需匹配吸收譜以有效激發(fā)，C正確；D項(xiàng)錯(cuò)誤，熱平衡下低能級(jí)粒子更多，無(wú)法實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，故排除。38.【參考答案】ACD【解析】量子效率指單位光子產(chǎn)生電子數(shù)，越高則響應(yīng)越強(qiáng)，A正確；響應(yīng)度與波長(zhǎng)相關(guān)，因不同波長(zhǎng)光子能量不同，B錯(cuò)誤；暗電流是無(wú)光照時(shí)的電流，越小噪聲越低，信噪比提升，C正確；帶寬反映頻率響應(yīng)能力，越大響應(yīng)越快，D正確。39.【參考答案】ACD【解析】Sobel算子通過(guò)梯度檢測(cè)邊緣，A正確；高斯濾波用于平滑去噪，并非直接邊緣檢測(cè)，B錯(cuò)誤；Laplacian基于二階導(dǎo)數(shù)檢測(cè)灰度突變，可用于邊緣，C正確；Canny算法結(jié)合梯度計(jì)算、非極大抑制和雙閾值，是經(jīng)典邊緣檢測(cè)方法，D正確。B雖常作為預(yù)處理步驟，但本身不構(gòu)成邊緣檢測(cè)。40.【參考答案】ABC【解析】單模光纖芯徑?。s8–10μm），支持單一模式傳輸，色散小，適合長(zhǎng)距離，A正確；色散導(dǎo)致脈沖展寬，限制速率，B正確；EDFA（摻鉺光纖放大器）可在光域直接放大信號(hào)，無(wú)需光電轉(zhuǎn)換，C正確；多模光纖芯徑較大，通常為50或62.5μm，D錯(cuò)誤。41.【參考答案】B、C、D【解析】成像分辨率主要受限于衍射極限，由瑞利判據(jù)決定，與光源波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑直接相關(guān)。波長(zhǎng)越短、數(shù)值孔徑越大，分辨率越高。探測(cè)器像素大小影響采樣精度，若像素過(guò)大則無(wú)法分辨細(xì)節(jié)。透鏡焦距影響視場(chǎng)和放大率，但不直接決定分辨率。42.【參考答案】A、B、C【解析】響應(yīng)度反映光電流與入射光功率之比，值越高效率越高；暗電流是無(wú)光照時(shí)的電流，影響信噪比；帶寬決定頻率響應(yīng)能力。量子效率與波長(zhǎng)有關(guān)，通常在特定波段有峰值，故D錯(cuò)誤。43.【參考答案】A、B、C【解析】鏡片污染引起散射和損耗；泵浦功率波動(dòng)影響增益穩(wěn)定性；熱透鏡效應(yīng)使增益介質(zhì)折射率變化，破壞模式穩(wěn)定性。單模光纖耦合適用于提高光束質(zhì)量，不會(huì)導(dǎo)致下降，故D錯(cuò)誤。44.【參考答案】A、B、D【解析】Sobel利用梯度檢測(cè)邊緣；Laplacian基于二階導(dǎo)數(shù)檢測(cè)灰度突變；Canny為多級(jí)檢測(cè)算法，綜合性能優(yōu)。高斯濾波器用于平滑去噪，雖常與邊緣檢測(cè)聯(lián)合使用，但本身不檢測(cè)邊緣，故C不選。45.【參考答案】A、B、C【解析】色散使不同波長(zhǎng)或模式光速不同，導(dǎo)致脈沖展寬，限制傳輸速率。單模光纖僅傳單一模式，無(wú)模式色散。通過(guò)色散補(bǔ)償光纖或模塊可有效抑制。色散隨傳輸距離累積，故D錯(cuò)誤。46.【參考答案】A【解析】根據(jù)瑞利判據(jù)，光學(xué)系統(tǒng)的衍射極限分辨率Δ=0.61λ/NA，其中λ為波長(zhǎng)，NA為數(shù)值孔徑?？梢?jiàn)分辨率與波長(zhǎng)成正比，與數(shù)值孔徑成反比。因此該說(shuō)法正確。該知識(shí)點(diǎn)常用于顯微成像、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，是光學(xué)工程基礎(chǔ)內(nèi)容之一。47.【參考答案】A【解析】典型的CMOS圖像傳感器像素采用3T結(jié)構(gòu)（轉(zhuǎn)移、復(fù)位、源極跟隨），包含光電二極管和三個(gè)晶體管，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)轉(zhuǎn)移與讀出。部分高端像素采用4T或更多結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)兼顧噪聲抑制與集成度，廣泛應(yīng)用于科研級(jí)成像設(shè)備，是光電探測(cè)器的核心考點(diǎn)之一。48.【參考答案】B【解析】單模光纖芯徑?。s8–10μm），數(shù)值孔徑較?。ㄍǔ?.1–0.14），以保證單一模式傳輸；多模光纖芯徑大（50或62.5μm），數(shù)值孔徑更大（約0.2–0.3），允許多模傳輸。因此單模光纖數(shù)值孔徑更小。該對(duì)比是光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。49.【參考答案】A【解析】激光諧振腔的縱模頻率間隔Δν=c/(2L)，其中c為光速，L為腔長(zhǎng)。因此頻率間隔與腔長(zhǎng)成反比。腔長(zhǎng)越短，縱模間隔越大。該關(guān)系是激光器頻率穩(wěn)定性和單頻輸出設(shè)計(jì)的關(guān)鍵依據(jù)，屬激光物理核心知識(shí)點(diǎn)。50.【參考答案】B【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電方程，光電子最大初動(dòng)能只與入射光頻率有關(guān)（Ek=hν-W），與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。光強(qiáng)僅影響光電流大小。該結(jié)論是量子光學(xué)基礎(chǔ)，區(qū)分經(jīng)典與量子光電理論的關(guān)鍵點(diǎn)，常作為考查重點(diǎn)。51.【參考答案】A【解析】等光程原理是幾何光學(xué)中理想成像的基本條件之一，即從物點(diǎn)發(fā)出的所有光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后到達(dá)像點(diǎn)的光程相等。這保證了各光線的相位一致，從而實(shí)現(xiàn)清晰成像。該原理是費(fèi)馬原理的直接應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于透鏡、反射鏡等成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析中。因此，題干表述正確。52.【參考答案】A【解析】半導(dǎo)體激光器屬于受激輻射型光源，其工作原理依賴(lài)于在PN結(jié)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)電子從導(dǎo)帶躍遷至價(jià)帶時(shí)，通過(guò)受激輻射產(chǎn)生相干光。必須在外加正向偏壓下注入足夠載流子，才能達(dá)到反轉(zhuǎn)條件。這是激光器產(chǎn)生放大與振蕩的基礎(chǔ)，故題干正確。53.【參考答案】B【解析】中值濾波是一種非線性濾波方法，主要用于去除圖像中的椒鹽噪聲，而非增強(qiáng)邊緣。其原理是用像素鄰域的中值替代原像素值，能有效抑制脈沖噪聲且保留邊界輪廓。邊緣增強(qiáng)通常采用梯度算子（如Sobel、Canny）實(shí)現(xiàn)。因此題干表述錯(cuò)誤。54.【參考答案】A【解析】單模光纖因核心直徑?。s8~10μm），僅允許一種模式傳輸，消除了模間色散，具有更高的帶寬和更遠(yuǎn)的傳輸距離。而多模光纖存在多種模式傳播，導(dǎo)致模間色散嚴(yán)重，限制了帶寬和傳輸速率。因此在長(zhǎng)距離、高速通信中普遍采用單模光纖。題干正確。55.【參考答案】B【解析】響應(yīng)度定義為單位光功率下產(chǎn)生的光電流（A/W），是衡量探測(cè)器光電轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)。響應(yīng)度越高，表示探測(cè)器對(duì)光信號(hào)的轉(zhuǎn)換能力越強(qiáng)，效率越高。因此“響應(yīng)度越高，轉(zhuǎn)換效率越低”的說(shuō)法錯(cuò)誤。該指標(biāo)與材料帶隙、量子效率密切相關(guān)。題干表述錯(cuò)誤。

2025年中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所秋季招聘筆試歷年備考題庫(kù)附帶答案詳解（第2套）一、單項(xiàng)選擇題下列各題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)選出最恰當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)（共30題）1、在光學(xué)系統(tǒng)中，若希望減小球差，以下哪種方法最有效？A.采用大孔徑透鏡B.使用非球面透鏡C.增加透鏡厚度D.提高折射率材料2、在光電探測(cè)器中，響應(yīng)度的定義是？A.單位光功率產(chǎn)生的電壓B.單位光功率產(chǎn)生的電流C.單位電壓產(chǎn)生的光功率D.單位電流對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)3、在干涉測(cè)量中，使用邁克爾孫干涉儀獲得清晰干涉條紋的必要條件是？A.兩光束光程差小于光源相干長(zhǎng)度B.兩光束偏振方向垂直C.光源強(qiáng)度極高D.使用白光光源4、下列哪種材料常用于制作紫外波段的光學(xué)窗口？A.普通玻璃B.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）C.熔融石英D.硅5、在數(shù)字圖像處理中，直方圖均衡化主要用于？A.降低圖像噪聲B.增強(qiáng)圖像對(duì)比度C.檢測(cè)圖像邊緣D.壓縮圖像數(shù)據(jù)6、在光學(xué)系統(tǒng)中，若物距為20cm，像距為30cm，則該透鏡的焦距為多少？A.12cmB.15cmC.18cmD.24cm7、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，截止電壓與入射光的哪一物理量成線性關(guān)系？A.光強(qiáng)B.波長(zhǎng)C.頻率D.光子數(shù)量8、在光纖通信中，單模光纖實(shí)現(xiàn)單模傳輸?shù)谋匾獥l件是歸一化頻率V滿足下列哪個(gè)范圍？A.V<2.405B.V>2.405C.V<1.0D.V>3.89、在激光器中，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的必要條件是工作物質(zhì)處于下列哪種狀態(tài)？A.熱平衡態(tài)B.亞穩(wěn)態(tài)C.基態(tài)主導(dǎo)D.自發(fā)輻射主導(dǎo)10、在CCD圖像傳感器中，電荷的轉(zhuǎn)移主要依靠什么機(jī)制實(shí)現(xiàn)？A.熱擴(kuò)散B.電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)C.磁場(chǎng)引導(dǎo)D.光子牽引11、在光學(xué)系統(tǒng)中，若入射光線通過(guò)一個(gè)理想薄透鏡后匯聚于焦點(diǎn)，下列關(guān)于物距（u）、像距（v）與焦距（f）的關(guān)系式正確的是：A.1/u+1/v=fB.u+v=fC.1/u+1/v=1/fD.u×v=f12、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，截止電壓與入射光的哪個(gè)參數(shù)成正比？A.光強(qiáng)B.波長(zhǎng)C.頻率D.光子數(shù)量13、下列哪種材料最適合作為紫外波段的光學(xué)窗口材料？A.普通玻璃B.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）C.熔融石英D.硅14、在干涉儀中，若兩束相干光的光程差增加半個(gè)波長(zhǎng)，干涉條紋將移動(dòng)多少個(gè)條紋間距？A.0.25B.0.5C.1D.215、CCD圖像傳感器的主要工作原理基于下列哪種效應(yīng)？A.熱電效應(yīng)B.光電導(dǎo)效應(yīng)C.電荷耦合傳輸D.磁光效應(yīng)16、在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，凸透鏡所成的像具有以下哪種性質(zhì)？A．正立、放大的虛像

B．倒立、縮小的實(shí)像

C．倒立、放大的實(shí)像

D．正立、縮小的虛像17、某光電探測(cè)器的響應(yīng)度為0.5A/W，若入射光功率為40μW，則輸出光電流為多少？A．10μA

B．20μA

C．40μA

D．80μA18、在光纖通信中，單模光纖通常采用的纖芯直徑范圍是？A．50～62.5μm

B．125μm

C．8～10μm

D．200μm19、在數(shù)字圖像處理中，用于邊緣檢測(cè)的常用算子是？A．均值濾波器

B．傅里葉變換

C．Sobel算子

D．直方圖均衡化20、若某激光器發(fā)射波長(zhǎng)為532nm，其光子能量約為多少電子伏特（eV）？（已知h≈4.1357×10?1?eV·s，c≈3×10?m/s）A．1.17eV

B．1.86eV

C．2.33eV

D．3.10eV21、在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，凸透鏡成像的性質(zhì)是：A．倒立、放大的實(shí)像

B．正立、縮小的虛像

C．倒立、縮小的實(shí)像

D．正立、放大的實(shí)像22、某光電探測(cè)器的響應(yīng)度為0.5A/W，入射光功率為40μW，則輸出光電流為：A．10μA

B．20μA

C．40μA

D．80μA23、在干涉測(cè)量中，若兩束相干光的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則干涉結(jié)果為：A．相長(zhǎng)干涉

B．相消干涉

C．部分干涉

D．無(wú)干涉24、CCD圖像傳感器的主要工作原理基于：A．熱電效應(yīng)

B．光電導(dǎo)效應(yīng)

C．電荷耦合傳輸

D．磁致伸縮效應(yīng)25、在光纖通信中，單模光纖通常采用的纖芯直徑范圍是：A．50～100μm

B．125μm

C．8～10μm

D．200μm以上26、在光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)物距大于凸透鏡兩倍焦距時(shí)，所成的像是：A.正立、放大的虛像B.倒立、縮小的實(shí)像C.倒立、放大的實(shí)像D.正立、縮小的虛像27、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，決定光電子最大初動(dòng)能的因素是：A.入射光的強(qiáng)度B.入射光的頻率C.金屬材料的面積D.光照時(shí)間的長(zhǎng)短28、下列哪種材料最適合作為紅外波段的透光窗口材料？A.普通光學(xué)玻璃B.石英玻璃C.氟化鎂D.鍺29、在數(shù)字圖像處理中，直方圖均衡化的主要作用是：A.降低圖像噪聲B.增強(qiáng)圖像對(duì)比度C.實(shí)現(xiàn)圖像旋轉(zhuǎn)D.壓縮圖像數(shù)據(jù)30、若某激光器的輸出波長(zhǎng)為532nm，其屬于：A.紫外光B.可見(jiàn)光C.近紅外光D.中紅外光二、多項(xiàng)選擇題下列各題有多個(gè)正確答案，請(qǐng)選出所有正確選項(xiàng)（共15題）31、在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，影響成像質(zhì)量的主要像差包括以下哪些類(lèi)型？A.球差B.色差C.衍射D.像散32、以下關(guān)于激光器基本結(jié)構(gòu)與工作原理的描述，正確的是哪些？A.必須具備泵浦源B.需要光學(xué)諧振腔C.實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的前提D.激光輸出一定是連續(xù)的33、在光電探測(cè)器性能參數(shù)中，以下哪些指標(biāo)直接影響其探測(cè)靈敏度？A.響應(yīng)度B.暗電流C.帶寬D.噪聲等效功率34、下列關(guān)于光纖通信系統(tǒng)中常用技術(shù)的描述，正確的有哪些？A.WDM技術(shù)可提升傳輸容量B.EDFA用于光信號(hào)直接放大C.單模光纖適用于短距離大容量傳輸D.色散補(bǔ)償光纖可抑制脈沖展寬35、在數(shù)字圖像處理中，以下哪些方法可用于邊緣檢測(cè)？A.高斯濾波B.Sobel算子C.中值濾波D.Canny算法36、在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了減小球差，可采取的有效措施包括：A.采用非球面透鏡B.使用小孔徑光闌C.采用折射率更高的材料D.組合使用正負(fù)透鏡37、在光電探測(cè)器性能評(píng)估中，下列哪些參數(shù)直接影響其探測(cè)靈敏度？A.響應(yīng)度B.暗電流C.帶寬D.量子效率38、關(guān)于光纖通信中的色散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是：A.模式色散主要存在于多模光纖中B.材料色散由折射率隨波長(zhǎng)變化引起C.波導(dǎo)色散與光纖幾何結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)D.色散會(huì)限制系統(tǒng)的傳輸速率39、在激光器穩(wěn)頻技術(shù)中，常用于提供穩(wěn)定參考頻率的方法有：A.飽和吸收譜線鎖定B.法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具C.壓電陶瓷調(diào)諧D.分子吸收線穩(wěn)頻40、下列關(guān)于CCD與CMOS圖像傳感器的比較，說(shuō)法正確的是：A.CCD具有更高的填充因子和量子效率B.CMOS功耗通常低于CCDC.CCD每個(gè)像素自帶放大器D.CMOS更容易實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)集成41、在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以下哪些因素會(huì)影響成像系統(tǒng)的分辨率？A.光源波長(zhǎng)B.透鏡的焦距C.數(shù)值孔徑（NA）D.探測(cè)器的像素尺寸42、在激光器的工作特性中，以下哪些現(xiàn)象屬于常見(jiàn)非線性光學(xué)效應(yīng)？A.自聚焦B.受激拉曼散射C.光學(xué)參量放大D.光路偏折43、在光電探測(cè)器性能評(píng)估中，以下哪些參數(shù)是關(guān)鍵指標(biāo)？A.響應(yīng)度B.暗電流C.量子效率D.熱導(dǎo)率44、在數(shù)字圖像處理中，以下哪些方法可用于邊緣檢測(cè)？A.Sobel算子B.高斯濾波C.Canny算法D.Laplacian算子45、在光纖通信系統(tǒng)中，以下哪些因素會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減？A.瑞利散射B.材料吸收C.模式色散D.彎曲損耗三、判斷題判斷下列說(shuō)法是否正確（共10題）46、在光學(xué)系統(tǒng)中，理想透鏡成像時(shí)，物點(diǎn)與其像點(diǎn)之間滿足共軛關(guān)系。A.正確B.錯(cuò)誤47、在光電探測(cè)器中，響應(yīng)度越高，表示其對(duì)入射光的光電轉(zhuǎn)換能力越強(qiáng)。A.正確B.錯(cuò)誤48、光纖通信中，單模光纖的傳輸帶寬通常小于多模光纖。A.正確B.錯(cuò)誤49、在數(shù)字圖像處理中，高斯濾波是一種線性平滑濾波方法，常用于去除圖像中的椒鹽噪聲。A.正確B.錯(cuò)誤50、在激光器中，諧振腔的主要作用是提供光放大所需的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。A.正確B.錯(cuò)誤51、在光學(xué)系統(tǒng)中，理想成像條件下，物點(diǎn)與其像點(diǎn)之間滿足共軛關(guān)系。A.正確B.錯(cuò)誤52、在光電探測(cè)器中，響應(yīng)度越高，說(shuō)明其對(duì)入射光的轉(zhuǎn)換效率一定越強(qiáng)。A.正確B.錯(cuò)誤53、光纖通信中，單模光纖的傳輸帶寬小于多模光纖。A.正確B.錯(cuò)誤54、在數(shù)字圖像處理中，中值濾波對(duì)高斯噪聲的抑制效果優(yōu)于均值濾波。A.正確B.錯(cuò)誤55、激光器的閾值電流是指開(kāi)始產(chǎn)生受激輻射時(shí)的最小注入電流。A.正確B.錯(cuò)誤

參考答案及解析1.【參考答案】B【解析】球差是由于透鏡邊緣與中心對(duì)光線折射能力不同導(dǎo)致的。非球面透鏡能通過(guò)表面曲率的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使邊緣光線與中心光線聚焦于同一點(diǎn)，顯著減小球差。而大孔徑會(huì)加劇球差，增加厚度或提高折射率對(duì)球差改善有限，故最有效方法是使用非球面透鏡。2.【參考答案】B【解析】響應(yīng)度是衡量光電探測(cè)器將入射光功率轉(zhuǎn)換為電信號(hào)能力的參數(shù)，定義為輸出電流與入射光功率之比，單位為A/W。因此是單位光功率產(chǎn)生的電流。電壓輸出通常用于描述放大后的信號(hào)，非響應(yīng)度原始定義，故正確答案為B。3.【參考答案】A【解析】干涉條紋可見(jiàn)度依賴(lài)于光的相干性。當(dāng)兩束光的光程差超過(guò)光源的相干長(zhǎng)度時(shí)，相位關(guān)系失去穩(wěn)定性，條紋消失。因此，光程差必須小于相干長(zhǎng)度。偏振方向需平行，白光相干長(zhǎng)度短，通常不利于干涉，故A正確。4.【參考答案】C【解析】紫外光易被普通玻璃和有機(jī)材料（如PMMA）吸收，硅在紫外波段不透明。熔融石英在紫外至近紅外波段具有優(yōu)良的透過(guò)率，且耐高溫、低熱膨脹，是紫外光學(xué)窗口常用材料，故選C。5.【參考答案】B【解析】直方圖均衡化通過(guò)重新分配像素灰度值，擴(kuò)展圖像灰度動(dòng)態(tài)范圍，使灰度分布更均勻，從而增強(qiáng)整體對(duì)比度，特別適用于灰度集中、細(xì)節(jié)不清晰的圖像。它不直接降噪、檢邊或壓縮，故正確答案為B。6.【參考答案】A【解析】使用薄透鏡成像公式：1/f=1/u+1/v，其中u為物距，v為像距。代入數(shù)據(jù)：u=20cm，v=30cm，得1/f=1/20+1/30=(3+2)/60=5/60=1/12，故f=12cm。該透鏡為凸透鏡，成實(shí)像，符合正負(fù)號(hào)規(guī)則。計(jì)算過(guò)程需注意單位統(tǒng)一與符號(hào)約定，適用于近軸光線條件下的理想透鏡分析。7.【參考答案】C【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：eU_c=hν-W?，其中U_c為截止電壓，ν為入射光頻率，h為普朗克常量，W?為材料逸出功?？梢?jiàn)截止電壓與頻率ν呈線性關(guān)系，斜率為h/e。光強(qiáng)和光子數(shù)影響光電流大小，但不改變截止電壓；波長(zhǎng)與頻率成反比，非直接線性。該關(guān)系是驗(yàn)證光量子性的重要依據(jù)。8.【參考答案】A【解析】單模光纖的傳輸條件是歸一化頻率V<2.405，此時(shí)只有基模（LP??模）能夠傳播，高階模被截止。V=(2πa/λ)·NA，其中a為纖芯半徑，λ為波長(zhǎng)，NA為數(shù)值孔徑。通過(guò)控制結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作波長(zhǎng)使V低于第一高階模的截止值，即可實(shí)現(xiàn)單模傳輸，廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離、高速通信系統(tǒng)。9.【參考答案】B【解析】粒子數(shù)反轉(zhuǎn)要求高能級(jí)粒子數(shù)多于低能級(jí)，這在熱平衡下不可能實(shí)現(xiàn)。需通過(guò)泵浦使粒子躍遷至亞穩(wěn)態(tài)，因亞穩(wěn)態(tài)壽命較長(zhǎng)，可積累足夠粒子形成反轉(zhuǎn)。這是激光產(chǎn)生的核心條件。常見(jiàn)三能級(jí)或四能級(jí)系統(tǒng)均依賴(lài)亞穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)有效反轉(zhuǎn)，隨后通過(guò)受激輻射產(chǎn)生相干光輸出。10.【參考答案】B【解析】CCD（電荷耦合器件）通過(guò)在相鄰電極上施加時(shí)序變化的電壓，形成移動(dòng)的勢(shì)阱，使光生電荷在電場(chǎng)作用下逐級(jí)轉(zhuǎn)移至輸出端。該過(guò)程依賴(lài)精確控制的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高效率、低噪聲的電荷傳輸。熱擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致電荷擴(kuò)散損失，需低溫抑制；磁場(chǎng)與光子不參與電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制。11.【參考答案】C【解析】根據(jù)薄透鏡成像公式，物距u、像距v與焦距f滿足：1/f=1/u+1/v。該公式適用于近軸光線下的理想薄透鏡，無(wú)論凸透鏡或凹透鏡均適用，符號(hào)規(guī)則需統(tǒng)一。選項(xiàng)C為標(biāo)準(zhǔn)形式，其他選項(xiàng)不符合物理規(guī)律。12.【參考答案】C【解析】截止電壓對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能，由愛(ài)因斯坦光電方程eUc=hν-W0可知，截止電壓Uc與入射光頻率ν呈線性關(guān)系，與光強(qiáng)、光子數(shù)無(wú)關(guān)。波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越低，可能無(wú)法產(chǎn)生光電效應(yīng)。故正確答案為頻率。13.【參考答案】C【解析】紫外光易被普通玻璃和有機(jī)材料（如PMMA）吸收，硅在可見(jiàn)及近紅外透明但對(duì)紫外不透明。熔融石英在深紫外至近紅外波段均有良好透過(guò)率，且化學(xué)穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)低，是紫外光學(xué)系統(tǒng)的理想窗口材料。14.【參考答案】C【解析】當(dāng)光程差變化一個(gè)波長(zhǎng)λ時(shí)，干涉條紋移動(dòng)一個(gè)完整周期，即移動(dòng)一個(gè)條紋間距。因此，光程差增加λ/2時(shí)，相位差變化π，亮暗互換，條紋恰好移動(dòng)一個(gè)條紋間距。故答案為1。15.【參考答案】C【解析】CCD（電荷耦合器件）通過(guò)光電效應(yīng)在像素單元產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，光生電荷被勢(shì)阱收集，并通過(guò)電荷耦合方式逐行逐列轉(zhuǎn)移至輸出端，實(shí)現(xiàn)圖像讀取。其核心是電荷的存儲(chǔ)與耦合傳輸，而非單純的光電導(dǎo)或熱電效應(yīng)。16.【參考答案】B【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距大于兩倍焦距（u>2f）時(shí)，像位于一倍焦距與兩倍焦距之間（f<v<2f），成倒立、縮小的實(shí)像，常見(jiàn)于照相機(jī)成像原理。該結(jié)論可通過(guò)透鏡公式1/f=1/u+1/v推導(dǎo)驗(yàn)證，符合幾何光學(xué)基本規(guī)律。17.【參考答案】B【解析】響應(yīng)度定義為輸出電流與入射光功率之比，即I=R×P。代入數(shù)據(jù)：I=0.5A/W×40×10??W=20×10??A=20μA。計(jì)算時(shí)注意單位換算，A/W與μW需統(tǒng)一為瓦特量級(jí)。18.【參考答案】C【解析】單模光纖為抑制高階模傳播，需減小纖芯尺寸并控制歸一化頻率V<2.405。通常纖芯直徑為8～10μm，包層直徑為125μm。而50/125μm為多模光纖標(biāo)準(zhǔn)。該參數(shù)與波長(zhǎng)（如1310nm或1550nm）密切相關(guān)。19.【參考答案】C【解析】Sobel算子通過(guò)計(jì)算圖像梯度幅值和方向檢測(cè)邊緣，結(jié)合水平與垂直方向卷積核，對(duì)噪聲有一定抑制能力。均值濾波用于去噪，傅里葉變換用于頻域分析，直方圖均衡化用于增強(qiáng)對(duì)比度，均非直接邊緣檢測(cè)方法。20.【參考答案】C【解析】光子能量E=hc/λ。代入數(shù)據(jù)：E=(4.1357×10?1?×3×10?)/(532×10??)≈1.24/0.532≈2.33eV。公式中常用近似值hc≈1240eV·nm，故E≈1240/532≈2.33eV，計(jì)算簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確。21.【參考答案】C【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距大于兩倍焦距（u>2f）時(shí)，像距位于一倍焦距和兩倍焦距之間（f<v<2f），成倒立、縮小的實(shí)像，常見(jiàn)于照相機(jī)工作原理。選項(xiàng)C符合該規(guī)律，其余選項(xiàng)成像性質(zhì)與條件不符。22.【參考答案】B【解析】響應(yīng)度R=I/P，即輸出電流與入射光功率之比。已知R=0.5A/W，P=40×10??W，則I=R×P=0.5×40×10??=20×10??A=20μA。計(jì)算正確，故選B。23.【參考答案】B【解析】當(dāng)光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍（Δ=(2n+1)λ/2）時(shí)，兩光波到達(dá)點(diǎn)相位相反，波峰與波谷疊加，形成相消干涉，光強(qiáng)最小。這是干涉基本原理，故選B。24.【參考答案】C【解析】CCD（電荷耦合器件）通過(guò)光電效應(yīng)在像素中產(chǎn)生電荷，再利用電極結(jié)構(gòu)逐行逐列耦合傳輸電荷至輸出端，實(shí)現(xiàn)圖像讀取。其核心是電荷的存儲(chǔ)與耦合轉(zhuǎn)移，故選C。其他選項(xiàng)為其他傳感器原理。25.【參考答案】C【解析】單模光纖因只允許一種模式傳播，需較小纖芯以限制模式數(shù)量，典型纖芯直徑為8～10μm，包層直徑為125μm。多模光纖纖芯為50或62.5μm。故選C。26.【參考答案】B【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)物距大于兩倍焦距（u>2f）時(shí)，像距位于一倍焦距和兩倍焦距之間（f<v<2f），成倒立、縮小的實(shí)像。此類(lèi)成像常見(jiàn)于照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備中。選項(xiàng)中只有B符合該條件，其他選項(xiàng)的像的性質(zhì)與位置均不符合規(guī)律。27.【參考答案】B【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hν-W，光電子的最大初動(dòng)能Ek取決于入射光的頻率ν和材料的逸出功W，與光強(qiáng)、光照時(shí)間等無(wú)關(guān)。光強(qiáng)只影響光電流大小。因此，頻率越高，光電子動(dòng)能越大。正確選項(xiàng)為B。28.【參考答案】D【解析】普通玻璃和石英在紅外波段吸收較強(qiáng)，尤其在波長(zhǎng)大于2.5μm時(shí)透光性差。氟化鎂適用于紫外到可見(jiàn)光區(qū)。而鍺（Ge）在2–14μm紅外波段具有優(yōu)良的透過(guò)率，廣泛用于紅外成像系統(tǒng)窗口和透鏡。因此，D為最適材料。29.【參考答案】B【解析】直方圖均衡化通過(guò)重新分配圖像灰度值，使灰度分布更均勻，從而擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍，顯著提升圖像整體對(duì)比度，尤其適用于對(duì)比度較低的圖像。該方法不直接降噪、不壓縮數(shù)據(jù)，也不改變幾何結(jié)構(gòu)。因此正確答案為B。30.【參考答案】B【解析】電磁波譜中，可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍約為400–700nm。532nm位于綠色光區(qū)域，屬于可見(jiàn)光，常見(jiàn)于倍頻Nd:YAG激光器輸出。紫外光小于400nm，近紅外為700nm–1.4μm。因此532nm屬于可見(jiàn)光，正確答案為B。31.【參考答案】A、B、D【解析】像差是光學(xué)系統(tǒng)偏離理想成像的表現(xiàn)，主要包括球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變和色差。球差由透鏡邊緣與中心對(duì)光線折射不同引起；色差源于不同波長(zhǎng)光折射率差異；像散導(dǎo)致不同方向的焦線分離。衍射是光的波動(dòng)性表現(xiàn)，屬于物理光學(xué)范疇，并非幾何像差，故不選C。32.【參考答案】A、B、C【解析】激光器三大核心要素為：泵浦源、增益介質(zhì)和光學(xué)諧振腔。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)受激輻射放大的必要條件。激光輸出可以是連續(xù)或脈沖模式，D項(xiàng)錯(cuò)誤。因此正確選項(xiàng)為A、B、C。33.【參考答案】A、B、D【解析】響應(yīng)度反映單位光功率產(chǎn)生的電信號(hào)大??；暗電流在無(wú)光照時(shí)產(chǎn)生，增加噪聲；噪聲等效功率（NEP）越小，探測(cè)極限越低，靈敏度越高。帶寬影響響應(yīng)速度，但不直接決定靈敏度，故C不選。34.【參考答案】A、B、D【解析】WDM（波分復(fù)用）通過(guò)多波長(zhǎng)并行傳輸提高容量；EDFA可在光域放大信號(hào)，減少光電轉(zhuǎn)換；單模光纖主要用于長(zhǎng)距離傳輸，C錯(cuò)誤；色散補(bǔ)償光纖用于抵消色散效應(yīng)，抑制信號(hào)劣化，D正確。35.【參考答案】B、D【解析】Sobel算子通過(guò)梯度計(jì)算檢測(cè)邊緣；Canny算法是多階段最優(yōu)邊緣檢測(cè)方法。高斯濾波用于平滑去噪，常作為邊緣檢測(cè)前處理；中值濾波用于去除椒鹽噪聲，不用于邊緣檢測(cè)。因此B、D為直接有效的邊緣檢測(cè)方法。36.【參考答案】A、B、D【解析】球差是由于透鏡邊緣和近軸區(qū)域?qū)饩€折射能力不同引起的。采用非球面透鏡可精確控制光線會(huì)聚，有效校正球差（A正確）；縮小入射光束孔徑，使光線更接近近軸區(qū)域，可顯著減小球差（B正確）；通過(guò)正負(fù)透鏡組合，利用不同曲率和材料的搭配平衡像差（D正確）。而單純提高材料折射率并不直接減小球差，可能還引入其他像差（C錯(cuò)誤）。37.【參考答案】A、B、D【解析】響應(yīng)度表示單位光功率產(chǎn)生的電流，直接影響信號(hào)強(qiáng)度（A正確）；暗電流是無(wú)光照時(shí)的背景電流，增加噪聲，降低信噪比和靈敏度（B正確）；量子效率越高，光子轉(zhuǎn)化為電子的概率越大，靈敏度越高（D正確）。帶寬主要影響響應(yīng)速度，與靈敏度無(wú)直接關(guān)系（C錯(cuò)誤）。38.【參考答案】A、B、D【解析】模式色散因不同模式傳播路徑不同造成，主要存在于多模光纖（A正確）；材料色散源于介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)變化（B正確）；波導(dǎo)色散恰恰由光纖的幾何尺寸和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)決定（C錯(cuò)誤）；色散導(dǎo)致光脈沖展寬，引起碼間干擾，限