2026年光學(xué)工程核心復(fù)習(xí)指南模擬題庫含答案一、單選題（每題2分，共20題）1.激光雷達(dá)(LiDAR)系統(tǒng)中，用于提高探測距離的關(guān)鍵技術(shù)是A.增益光纖放大器B.相位調(diào)制技術(shù)C.光束整形與準(zhǔn)直技術(shù)D.自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)2.在光纖通信中，色散補償技術(shù)主要針對哪種色散？A.束會聚角B.模間色散C.材料色散D.波導(dǎo)色散3.量子級聯(lián)激光器(QCL)的主要優(yōu)勢在于A.寬光譜覆蓋B.高功率輸出C.室溫工作穩(wěn)定性D.低閾值電流密度4.全息術(shù)記錄干涉條紋時，參考光與物光之間的相位關(guān)系直接影響A.圖像分辨率B.圖像深度C.圖像對比度D.圖像亮度5.在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計時，阿貝數(shù)(NA)主要表征A.系統(tǒng)的色差校正能力B.系統(tǒng)的成像分辨率C.系統(tǒng)的放大倍率D.系統(tǒng)的光譜響應(yīng)范圍6.用于制造半導(dǎo)體激光器芯片的襯底材料通常是A.硅(Si)B.鍺(Ge)C.砷化鎵(GaAs)D.氮化鎵(GaN)7.光束通過狹縫時，衍射現(xiàn)象最顯著的條件是A.狹縫寬度等于光波波長B.狹縫寬度遠(yuǎn)大于光波波長C.狹縫寬度介于光波波長與數(shù)倍波長之間D.狹縫寬度遠(yuǎn)小于光波波長8.在光刻技術(shù)中，提高分辨率的關(guān)鍵因素是A.減小光源波長B.增加透鏡孔徑C.提高襯底溫度D.增加曝光時間9.超構(gòu)表面(Ultra-表面)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括A.光通信B.光傳感C.光調(diào)控D.以上都是10.在自由曲面光學(xué)設(shè)計中，其優(yōu)勢在于A.簡化裝配結(jié)構(gòu)B.提高成像質(zhì)量C.降低制造成本D.以上都是二、多選題（每題3分，共10題）1.以下哪些技術(shù)可用于改善光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量？A.像差校正B.光學(xué)相干層析(OCT)C.自適應(yīng)光學(xué)D.增強現(xiàn)實(AR)2.光纖傳感器的典型應(yīng)用場景包括A.橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測B.醫(yī)療診斷C.工業(yè)測溫D.激光雷達(dá)距離測量3.量子光學(xué)的研究對象包括A.光子的量子態(tài)B.光場量子化現(xiàn)象C.光與物質(zhì)的相互作用D.光通信系統(tǒng)設(shè)計4.全息干涉測量技術(shù)可用于A.微位移測量B.應(yīng)力分析C.薄膜厚度檢測D.光纖彎曲監(jiān)測5.光刻工藝中，提高分辨率的主要方法包括A.使用深紫外(DUV)光源B.采用浸沒式光刻技術(shù)C.優(yōu)化掩模版設(shè)計D.增加投影透鏡焦距6.超構(gòu)材料在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括A.超構(gòu)透鏡B.光學(xué)隱身技術(shù)C.薄膜光學(xué)器件D.光學(xué)調(diào)制器7.激光加工技術(shù)中，常用的激光類型包括A.CO2激光B.激光二極管(LD)C.氬離子激光D.氦氖激光8.光通信系統(tǒng)中，色散補償模塊的作用是A.抑制脈沖展寬B.增強信號傳輸距離C.降低光損耗D.提高調(diào)制速率9.光學(xué)相干層析(OCT)技術(shù)的優(yōu)勢包括A.高分辨率成像B.四維成像能力C.實時成像D.多模態(tài)兼容性10.自由曲面光學(xué)在以下哪些領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力？A.高分辨率顯微鏡B.虛擬現(xiàn)實(VR)頭顯C.光通信模塊D.微型光學(xué)系統(tǒng)三、填空題（每題2分，共15題）1.光學(xué)系統(tǒng)的阿貝數(shù)是表征其成像分辨率的關(guān)鍵參數(shù)。2.激光雷達(dá)(LiDAR)利用激光脈沖與目標(biāo)的反射信號進(jìn)行距離測量。3.光纖通信中，色散補償光纖用于抵消色散帶來的脈沖展寬。4.全息術(shù)記錄干涉條紋時，參考光與物光的相位關(guān)系決定了圖像的深度信息。5.量子級聯(lián)激光器(QCL)基于量子阱結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效率的紅外激光輸出。6.光束通過狹縫時，衍射極限決定了其分辨率的下限。7.光刻技術(shù)中，浸沒式光刻可提高分辨率，但需解決散熱問題。8.超構(gòu)表面通過亞波長結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對光場的靈活調(diào)控。9.光纖傳感器利用光纖的光學(xué)特性對外界物理量進(jìn)行感知。10.自由曲面光學(xué)可簡化系統(tǒng)，但加工難度較高。11.光通信系統(tǒng)中，色散會導(dǎo)致信號脈沖展寬，影響傳輸質(zhì)量。12.激光加工中，脈沖能量和重復(fù)頻率是加工效果的關(guān)鍵參數(shù)。13.光學(xué)相干層析(OCT)利用干涉原理實現(xiàn)生物組織的高分辨率成像。14.量子光學(xué)研究光子的量子效應(yīng)，如糾纏和壓縮態(tài)。15.超構(gòu)材料在光學(xué)調(diào)控領(lǐng)域具有顛覆性的應(yīng)用前景。四、簡答題（每題5分，共5題）1.簡述光纖通信中色散補償技術(shù)的基本原理。2.說明量子級聯(lián)激光器(QCL)的工作機制及其優(yōu)勢。3.解釋全息術(shù)記錄干涉條紋的關(guān)鍵條件及其對圖像質(zhì)量的影響。4.列舉超構(gòu)材料在光學(xué)領(lǐng)域的三種典型應(yīng)用，并簡述其原理。5.分析自由曲面光學(xué)在微型光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。五、計算題（每題10分，共2題）1.某光纖通信系統(tǒng)傳輸距離為100km，已知系統(tǒng)允許的色散容限為0.1ps/nm/km，若光纖的材料色散為+16ps/nm/km，問需添加多少長度的色散補償光纖？2.一束激光通過直徑為1mm的圓孔，若激光波長為632.8nm，求其艾里斑的半徑（即第一暗環(huán)的位置）。答案與解析一、單選題答案1.C解析：光束整形與準(zhǔn)直技術(shù)可減少光束發(fā)散，提高LiDAR的探測距離。2.C解析：材料色散是光纖中的主要色散類型，需通過色散補償模塊抵消。3.D解析：QCL基于量子阱結(jié)構(gòu)，具有低閾值電流密度和高效率的特點。4.C解析：參考光與物光的相位關(guān)系決定了全息圖像的對比度。5.B解析：阿貝數(shù)表征系統(tǒng)的成像分辨率，數(shù)值越大分辨率越高。6.C解析：GaAs是常用的半導(dǎo)體激光器襯底材料，適用于紅外波段。7.D解析：當(dāng)狹縫寬度遠(yuǎn)小于光波波長時，衍射現(xiàn)象最顯著。8.A解析：光源波長越短，光刻分辨率越高。9.D解析：超構(gòu)表面可應(yīng)用于光通信、光傳感和光調(diào)控等多個領(lǐng)域。10.D解析：自由曲面光學(xué)簡化裝配結(jié)構(gòu)、提高成像質(zhì)量并降低成本。二、多選題答案1.A,C解析：像差校正和自適應(yīng)光學(xué)可改善成像質(zhì)量。2.A,B,C解析：光纖傳感器廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、醫(yī)療診斷和工業(yè)測溫。3.A,B,C解析：量子光學(xué)研究光子的量子態(tài)、光場量子化和光與物質(zhì)相互作用。4.A,B,C解析：全息干涉測量技術(shù)可用于微位移、應(yīng)力分析和薄膜厚度檢測。5.A,B,C解析：DUV光源、浸沒式光刻和掩模版優(yōu)化可提高分辨率。6.A,B,C解析：超構(gòu)透鏡、光學(xué)隱身技術(shù)和薄膜光學(xué)器件是典型應(yīng)用。7.A,B解析：CO2激光和激光二極管是常用的激光加工類型。8.A,B解析：色散補償模塊用于抑制脈沖展寬，增強傳輸距離。9.A,B,C解析：OCT技術(shù)具有高分辨率、四維成像和實時成像能力。10.A,B,D解析：自由曲面光學(xué)適用于高分辨率顯微鏡、VR頭顯和微型光學(xué)系統(tǒng)。三、填空題答案1.阿貝數(shù)；成像分辨率2.激光脈沖；反射信號3.色散補償光纖；色散4.參考光；物光；深度信息5.量子阱結(jié)構(gòu)；高效率；紅外激光6.衍射極限；分辨率7.浸沒式光刻；分辨率；散熱8.亞波長結(jié)構(gòu)；光場；靈活調(diào)控9.光纖；光學(xué)特性；物理量；感知10.簡化系統(tǒng)；加工難度11.色散；脈沖展寬；傳輸質(zhì)量12.脈沖能量；重復(fù)頻率；加工效果13.干涉原理；生物組織；高分辨率成像14.光子的量子效應(yīng)；糾纏；壓縮態(tài)15.光學(xué)調(diào)控；顛覆性；應(yīng)用前景四、簡答題答案1.光纖通信中色散補償技術(shù)的基本原理光纖中的色散會導(dǎo)致信號脈沖展寬，影響傳輸距離。色散補償技術(shù)通過引入具有負(fù)色散的光纖或器件（如色散補償光纖DCF），抵消光纖的正色散，使信號脈沖恢復(fù)為窄脈沖，從而提高傳輸質(zhì)量。2.量子級聯(lián)激光器(QCL)的工作機制及其優(yōu)勢QCL基于量子阱結(jié)構(gòu)，通過電子在量子阱和勢壘之間的躍遷產(chǎn)生激光。其優(yōu)勢包括：窄光譜輸出、高效率、低閾值電流密度，且可工作在傳統(tǒng)激光器難以覆蓋的紅外波段。3.全息術(shù)記錄干涉條紋的關(guān)鍵條件及其對圖像質(zhì)量的影響關(guān)鍵條件包括：參考光與物光的相干性、光強比例和夾角。相干性決定條紋清晰度，光強比例影響對比度，夾角影響圖像深度范圍。4.超構(gòu)材料在光學(xué)領(lǐng)域的三種典型應(yīng)用及其原理-超構(gòu)透鏡：通過亞波長結(jié)構(gòu)實現(xiàn)光場聚焦，突破衍射極限。-光學(xué)隱身：調(diào)控光場相位和振幅，使目標(biāo)對光場不反射。-薄膜光學(xué)器件：通過多層膜結(jié)構(gòu)實現(xiàn)寬帶濾波或偏振控制。5.自由曲面光學(xué)在微型光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)優(yōu)勢：簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（減少透鏡數(shù)量）、提高成像質(zhì)量、縮小體積。挑戰(zhàn)：加工難度高、表面精度要求嚴(yán)格、檢測技術(shù)復(fù)雜。五、計算題答案1.色散補償光纖計算允許色散容限：0.1ps/nm/km材料色散：+16ps/nm/km傳輸距離：100km需補償色散：16ps/nm/km×100km=1600ps/nm色散補償光纖長度：1600ps/nm÷16ps/nm/km=100km答案：需添加100km的色散補償光纖。2.艾里斑半徑計算激光波長：λ