2026年光學(xué)工程基礎(chǔ)常見(jiàn)題型復(fù)習(xí)題庫(kù)含答案一、單選題（每題2分，共20題）說(shuō)明：每題只有一個(gè)最符合題意的選項(xiàng)。1.在光學(xué)系統(tǒng)中，透鏡的焦距主要取決于以下哪個(gè)因素？A.透鏡材料折射率B.透鏡厚度C.透鏡直徑D.環(huán)境溫度2.光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有以下哪種性質(zhì)？A.波粒二象性B.直線(xiàn)傳播性C.橫波特性D.縱波特性3.激光器中，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的關(guān)鍵條件是？A.能量輸入不足B.增益介質(zhì)太薄C.泵浦速率低于閾值D.諧振腔損耗過(guò)大4.光纖通信中，信號(hào)衰減的主要原因是？A.光纖彎曲B.材料吸收C.微彎損耗D.連接損耗5.光學(xué)系統(tǒng)中，光闌的主要作用是？A.增強(qiáng)成像亮度B.減少雜散光C.增大視場(chǎng)角D.提高分辨率6.全息照相記錄的是光的？A.振幅信息B.相位信息C.頻率信息D.能量信息7.光學(xué)相干性描述的是光的？A.直線(xiàn)傳播性B.衍射特性C.干涉條件D.色散現(xiàn)象8.光學(xué)系統(tǒng)的阿貝成像定理適用于？A.所有成像系統(tǒng)B.理想成像系統(tǒng)C.軸上點(diǎn)成像D.軸外點(diǎn)成像9.光學(xué)薄膜的增透膜原理是利用了光的？A.反射干涉B.衍射衍射C.吸收效應(yīng)D.色散現(xiàn)象10.光纖的色散主要分為哪兩種類(lèi)型？A.材料色散和模式色散B.波導(dǎo)色散和模式色散C.材料色散和波導(dǎo)色散D.模式色散和偏振色散二、多選題（每題3分，共10題）說(shuō)明：每題有多個(gè)符合題意的選項(xiàng)，全部選對(duì)得滿(mǎn)分，選錯(cuò)或漏選不得分。1.光學(xué)系統(tǒng)中的像差主要包括？A.球差B.色差C.像散D.像場(chǎng)彎曲2.激光器的常見(jiàn)類(lèi)型包括？A.固體激光器B.氣體激光器C.半導(dǎo)體激光器D.液體激光器3.光纖通信系統(tǒng)的核心部件包括？A.光源B.光探測(cè)器C.光纖D.光放大器4.光學(xué)薄膜的常見(jiàn)功能有？A.增透B.高反C.分光D.濾光5.光學(xué)系統(tǒng)中的光闌類(lèi)型包括？A.入瞳光闌B.出瞳光闌C.照明光闌D.節(jié)點(diǎn)光闌6.全息照相的記錄過(guò)程需要滿(mǎn)足？A.光源相干性B.記錄介質(zhì)特性C.參考光與物光夾角D.成像距離7.光學(xué)系統(tǒng)的分辨率受哪些因素影響？A.光源相干性B.孔徑大小C.物體細(xì)節(jié)尺寸D.色差8.光纖的傳輸特性包括？A.衰減B.色散C.偏振模色散D.非線(xiàn)性效應(yīng)9.光學(xué)相干性的分類(lèi)包括？A.時(shí)間相干性B.空間相干性C.時(shí)間-空間相干性D.相位相干性10.光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括？A.分辨率B.像差C.視場(chǎng)D.亮度三、填空題（每空2分，共20空）說(shuō)明：請(qǐng)將正確答案填入橫線(xiàn)上。1.光的干涉現(xiàn)象是__________疊加的結(jié)果。2.激光器中，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的必要條件是__________。3.光纖通信中，信號(hào)傳輸?shù)闹饕拗埔蛩厥莀_________。4.光學(xué)系統(tǒng)中，光闌的作用是限制__________。5.全息照相記錄的是光的__________和__________信息。6.光學(xué)相干性分為_(kāi)_________相干性和__________相干性。7.光學(xué)系統(tǒng)的分辨率與孔徑大小成__________關(guān)系。8.光學(xué)薄膜的增透膜通常采用__________干涉原理。9.光纖的色散類(lèi)型主要包括__________色散和__________色散。10.光學(xué)系統(tǒng)的像差主要分為_(kāi)_________像差和__________像差。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10題）說(shuō)明：請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述激光器的基本工作原理。2.簡(jiǎn)述光纖通信系統(tǒng)的組成及主要功能。3.簡(jiǎn)述光學(xué)相干性的概念及其應(yīng)用。4.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)中光闌的作用。5.簡(jiǎn)述全息照相的記錄和再現(xiàn)過(guò)程。6.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)的像差及其分類(lèi)。7.簡(jiǎn)述光纖的色散及其影響。8.簡(jiǎn)述光學(xué)薄膜的增透原理。9.簡(jiǎn)述激光器的類(lèi)型及其特點(diǎn)。10.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)的分辨率及其影響因素。五、計(jì)算題（每題10分，共5題）說(shuō)明：請(qǐng)根據(jù)題意進(jìn)行計(jì)算并寫(xiě)出解題步驟。1.一束波長(zhǎng)為632.8nm的激光通過(guò)直徑為1cm的圓孔，求衍射斑紋的第一極小位置距離孔心的距離（設(shè)距離為z，孔徑為D）。2.某激光器輸出功率為5W，光束直徑為2mm，求光束的功率密度（單位：W/cm2）。3.一根光纖的衰減系數(shù)為0.2dB/km，求信號(hào)傳輸100km后的衰減量（單位：dB）。4.某光學(xué)系統(tǒng)的入瞳直徑為20mm，物距為500mm，像距為500mm，求系統(tǒng)的放大率。5.一層增透膜的光學(xué)厚度為λ/4（λ為入射光波長(zhǎng)），求該膜對(duì)500nm波長(zhǎng)的增透效果（反射率降低多少）。六、論述題（每題15分，共2題）說(shuō)明：請(qǐng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，深入分析下列問(wèn)題。1.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，論述光纖通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)。2.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，論述光學(xué)薄膜在光學(xué)系統(tǒng)中的重要性及其設(shè)計(jì)方法。答案與解析一、單選題答案1.A2.A3.C4.B5.B6.B7.C8.B9.A10.A解析：1.透鏡焦距主要由材料折射率和曲率半徑?jīng)Q定，折射率越高，焦距越短。2.衍射是光的波動(dòng)性體現(xiàn)，說(shuō)明光具有波粒二象性。3.激光器實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)需要泵浦速率大于粒子躍遷速率。4.光纖衰減主要源于材料吸收和散射，其中材料吸收是主要因素。5.光闌通過(guò)限制光通量減少雜散光，提高成像質(zhì)量。6.全息照相記錄的是物光和參考光的干涉條紋，包含振幅和相位信息。7.光學(xué)相干性描述光波在時(shí)間和空間上的關(guān)聯(lián)性，是干涉的基礎(chǔ)。8.阿貝成像定理適用于理想成像系統(tǒng)，描述了衍射受限的成像極限。9.增透膜通過(guò)干涉抵消反射光，提高透射率。10.光纖色散分為材料色散（與波長(zhǎng)有關(guān)）和模式色散（與光纖結(jié)構(gòu)有關(guān)）。二、多選題答案1.A,B,C,D2.A,B,C,D3.A,B,C,D4.A,B,C,D5.A,B,C6.A,B,C7.A,B,C8.A,B,C,D9.A,B,C10.A,B,C,D解析：1.像差包括球差、色差、像散、像場(chǎng)彎曲等，均影響成像質(zhì)量。2.激光器類(lèi)型包括固體、氣體、半導(dǎo)體、液體等，各有特點(diǎn)。3.光纖通信系統(tǒng)包含光源、光纖、探測(cè)器、放大器等核心部件。4.光學(xué)薄膜功能包括增透、高反、分光、濾光等。5.光闌類(lèi)型包括入瞳光闌、出瞳光闌、照明光闌。6.全息記錄需滿(mǎn)足相干光源、記錄介質(zhì)、光夾角等條件。7.分辨率受光源相干性、孔徑、細(xì)節(jié)尺寸影響。8.光纖傳輸特性包括衰減、色散、偏振模色散、非線(xiàn)性效應(yīng)。9.光學(xué)相干性分為時(shí)間、空間、時(shí)間-空間相干性。10.像質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括分辨率、像差、視場(chǎng)、亮度等。三、填空題答案1.兩列相干光2.泵浦速率大于粒子躍遷速率3.衰減4.光通量5.振幅，相位6.時(shí)間，空間7.正比8.透射9.材料色散，模式色散10.單色像差，色差解析：1.干涉是兩列相干光疊加形成明暗條紋的現(xiàn)象。2.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是激光產(chǎn)生的物理基礎(chǔ)。3.衰減限制了信號(hào)傳輸距離。4.光闌通過(guò)限制光通量減少雜散光。5.全息記錄包含振幅和相位信息。6.相干性分為時(shí)間（相干長(zhǎng)度）和空間（相干面積）關(guān)聯(lián)性。7.孔徑越大，分辨率越高。8.增透膜通過(guò)透射干涉提高透射率。9.色散分為材料色散（波長(zhǎng)依賴(lài)）和模式色散（光纖結(jié)構(gòu)依賴(lài)）。10.像差分為單色像差（球差等）和色差（不同波長(zhǎng)成像不同）。四、簡(jiǎn)答題答案1.激光器工作原理：通過(guò)泵浦（光、電、化學(xué)）使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，激發(fā)態(tài)粒子自發(fā)或受激輻射形成相干光束。2.光纖通信系統(tǒng)：光源→編碼→光纖傳輸→解碼→探測(cè)器，核心功能是高速、長(zhǎng)距離信息傳輸。3.光學(xué)相干性：描述光波在時(shí)間和空間上的關(guān)聯(lián)性，相干光可產(chǎn)生干涉，用于全息、相干檢測(cè)等。4.光闌作用：限制光通量，減少雜散光，提高成像對(duì)比度。5.全息記錄與再現(xiàn)：記錄→曝光→顯影，再現(xiàn)→照明→衍射成像，可立體還原物體。6.光學(xué)像差：球差（不同焦點(diǎn)）、色差（不同波長(zhǎng)焦點(diǎn)不同）、像散（雙像）、場(chǎng)曲（像面彎曲）。7.光纖色散：材料色散（波長(zhǎng)依賴(lài)）、模式色散（多模光纖）、偏振模色散（PMD），影響信號(hào)脈沖展寬。8.增透原理：膜層厚度為λ/4時(shí)，反射光干涉相消，透射光相長(zhǎng)，提高透射率。9.激光器類(lèi)型：固體（脈沖/連續(xù)）、氣體（CO?、氦氖）、半導(dǎo)體（激光二極管）、液體（染料）。10.分辨率影響因素：光源相干性、孔徑大小、物體細(xì)節(jié)尺寸、像差等。五、計(jì)算題答案1.衍射斑紋計(jì)算：公式：sinθ=λ/D，θ≈tanθ=x/z，解得x≈λz/D≈(632.8×10??m×z)/0.01m=6.33×10??zm。答案：第一極小距離孔心約6.33×10??zm。2.功率密度計(jì)算：功率密度P=P/A=5W/(π(1mm)2/4)=5/(π×10??m2)≈1.59×10?W/m2=15.9W/cm2。答案：功率密度約15.9W/cm2。3.衰減計(jì)算：衰減ΔL=αL=0.2dB/km×100km=20dB。答案：衰減量20dB。4.放大率計(jì)算：放大率M=-像距/物距=-500/500=-1。答案：放大率-1（倒立等大）。5.增透效果計(jì)算：增透膜反射率