2026年光學(xué)工程基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)測(cè)評(píng)練習(xí)題及解析一、單選題（每題2分，共20題）1.在光學(xué)系統(tǒng)中，光闌的主要作用是A.增強(qiáng)成像質(zhì)量B.控制光通量C.減少色差D.改變焦距2.下列哪種光學(xué)材料最適合用于制作紅外透鏡？A.硫化鋅（ZnS）B.聚苯乙烯C.玻璃（BK7）D.石英3.衍射極限條件下，激光束的衍射角與光束腰半徑的關(guān)系為A.正比B.反比C.無關(guān)D.平方成正比4.在光纖通信中，色散的主要來源是A.光纖彎曲B.材料不均勻性C.模式色散D.連接損耗5.全息照相的核心原理是A.干涉B.衍射C.偏振D.吸收6.以下哪種探測(cè)器對(duì)近紅外波段最為敏感？A.碲鎘汞（HgCdTe）B.硫化鉛（PbS）C.碲化銦（InSb）D.碳化硅（SiC）7.光柵的光柵常數(shù)與衍射角度的關(guān)系遵循A.朗伯定律B.布拉格公式C.菲涅爾公式D.斯涅爾定律8.在激光諧振腔中，高斯光束的穩(wěn)定性條件為A.g?g?>1/2B.g?g?<1/2C.g?+g?=1D.g?g?=19.以下哪種光學(xué)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致光纖中的模式色散？A.材料色散B.波導(dǎo)色散C.模式色散D.偏振色散10.在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，光闌通常放置在A.物方B.像方C.光學(xué)系統(tǒng)中間D.任意位置均可二、多選題（每題3分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)的像差主要包括A.球差B.色差C.像散D.像場(chǎng)彎曲E.像畸變2.光纖通信中，影響傳輸質(zhì)量的主要因素有A.色散B.損耗C.偏振模色散D.彎曲損耗E.模式色散3.全息照相的優(yōu)點(diǎn)包括A.三維成像B.高分辨率C.可重復(fù)記錄D.對(duì)光照不敏感E.可進(jìn)行多角度觀察4.激光諧振腔的穩(wěn)定性條件與哪些參數(shù)有關(guān)？A.諧振腔長(zhǎng)度B.反射鏡反射率C.光束腰半徑D.光束發(fā)散角E.材料折射率5.光學(xué)薄膜的主要功能有A.增透B.高反C.分光D.調(diào)制E.抑制反射6.光柵的種類包括A.透射光柵B.反射光柵C.短焦光柵D.全息光柵E.準(zhǔn)直光柵7.光電探測(cè)器的噪聲類型包括A.熱噪聲B.散粒噪聲C.閃爍噪聲D.暗電流噪聲E.相位噪聲8.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的光闌類型有A.入瞳B.出瞳C.物方光闌D.像方光闌E.節(jié)點(diǎn)9.光纖的色散補(bǔ)償方法包括A.使用色散補(bǔ)償模塊B.調(diào)整光纖長(zhǎng)度C.采用色散平坦光纖D.使用色散管理光纖E.增加光源帶寬10.全息照相的記錄條件包括A.相干光源B.足夠的光強(qiáng)C.光程差匹配D.調(diào)制深度合適E.記錄介質(zhì)特性三、填空題（每空2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)中的球差會(huì)導(dǎo)致不同焦距的光線聚焦在不同位置。2.光纖通信中，色散會(huì)導(dǎo)致信號(hào)脈沖展寬，影響傳輸速率。3.全息照相利用光的干涉和衍射原理記錄和重建圖像。4.激光諧振腔的穩(wěn)定性條件通常用g?和g?參數(shù)表示。5.光柵的光柵常數(shù)越小，衍射角度越大。6.光電探測(cè)器的噪聲主要包括熱噪聲和散粒噪聲。7.光學(xué)薄膜的增透效果通常通過多層膜設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。8.光纖中的模式色散主要來源于不同模式的傳播速度差異。9.光闌的孔徑限制了光學(xué)系統(tǒng)的通光量。10.傅里葉變換全息照相可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全息顯示。四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）1.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)中的球差及其消除方法。2.解釋光纖通信中色散和損耗的概念及其影響。3.全息照相與普通照相的區(qū)別是什么？4.激光諧振腔的穩(wěn)定性條件是什么？如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出？5.光學(xué)薄膜的增透原理是什么？如何設(shè)計(jì)高透膜系？6.光纖中的模式色散有哪些類型？如何補(bǔ)償？五、計(jì)算題（每題10分，共4題）1.已知一個(gè)激光束腰半徑為1mm，光束發(fā)散角為0.5mrad，求其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖案的尺寸。2.一個(gè)光纖的色散系數(shù)為16ps/(nm·km)，傳輸距離為50km，求信號(hào)脈沖的展寬量（假設(shè)初始脈寬為1ns）。3.設(shè)計(jì)一個(gè)三層增透膜，用于可見光（550nm）在玻璃（n=1.5）表面，要求透射率大于90%，計(jì)算膜層厚度（假設(shè)膜層折射率為1.38）。4.一個(gè)激光諧振腔長(zhǎng)度為1m，兩個(gè)反射鏡的反射率分別為0.9和0.8，求該諧振腔的穩(wěn)定性參數(shù)g?和g?，并判斷是否穩(wěn)定。參考答案及解析一、單選題1.B解析：光闌的主要作用是限制光通量，減少雜光干擾。2.A解析：硫化鋅（ZnS）在紅外波段具有較好的透過率，適合制作紅外透鏡。3.B解析：衍射極限條件下，激光束的衍射角與光束腰半徑成反比，即光束腰半徑越小，衍射角越大。4.C解析：模式色散是光纖中不同模式傳播速度差異導(dǎo)致的色散，是光纖通信的主要色散來源。5.A解析：全息照相的核心原理是光的干涉，通過記錄物光和參考光的干涉條紋來重建圖像。6.A解析：碲鎘汞（HgCdTe）在近紅外波段具有極高的靈敏度，常用于紅外探測(cè)器。7.B解析：光柵的衍射角度與光柵常數(shù)遵循布拉格公式，即λ=dsinθ。8.A解析：激光諧振腔的穩(wěn)定性條件為g?g?>1/2，其中g(shù)?和g?是穩(wěn)定性參數(shù)。9.B解析：波導(dǎo)色散是光纖中由于模式傳播路徑不同導(dǎo)致的色散，屬于模式色散的一種。10.C解析：光闌通常放置在光學(xué)系統(tǒng)中間，以有效控制光通量。二、多選題1.A,B,C,D,E解析：光學(xué)系統(tǒng)的像差包括球差、色差、像散、像場(chǎng)彎曲和像畸變。2.A,B,C,D,E解析：光纖通信中，色散、損耗、偏振模色散、彎曲損耗和模式色散都會(huì)影響傳輸質(zhì)量。3.A,B,E解析：全息照相可以實(shí)現(xiàn)三維成像、高分辨率和多角度觀察，但對(duì)光照敏感，且不可重復(fù)記錄。4.A,B,D解析：激光諧振腔的穩(wěn)定性與腔長(zhǎng)、反射鏡反射率和光束發(fā)散角有關(guān)。5.A,B,C,D解析：光學(xué)薄膜的主要功能包括增透、高反、分光和調(diào)制。6.A,B,D解析：光柵種類包括透射光柵、反射光柵和全息光柵。7.A,B,C,D解析：光電探測(cè)器的噪聲類型包括熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲和暗電流噪聲。8.A,B,C,D解析：光學(xué)系統(tǒng)中的光闌類型包括入瞳、出瞳、物方光闌和像方光闌。9.A,C,D解析：光纖色散補(bǔ)償方法包括使用色散補(bǔ)償模塊、采用色散平坦光纖和色散管理光纖。10.A,B,C,D解析：全息照相的記錄條件包括相干光源、足夠的光強(qiáng)、光程差匹配和調(diào)制深度合適。三、填空題1.球差會(huì)導(dǎo)致不同焦距的光線聚焦在不同位置，影響成像質(zhì)量。2.色散會(huì)導(dǎo)致信號(hào)脈沖展寬，降低傳輸速率。3.全息照相利用光的干涉和衍射原理記錄和重建圖像。4.激光諧振腔的穩(wěn)定性條件通常用g?和g?參數(shù)表示。5.光柵的光柵常數(shù)越小，衍射角度越大。6.光電探測(cè)器的噪聲主要包括熱噪聲和散粒噪聲。7.光學(xué)薄膜的增透效果通常通過多層膜設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。8.光纖中的模式色散主要來源于不同模式的傳播速度差異。9.光闌的孔徑限制了光學(xué)系統(tǒng)的通光量。10.傅里葉變換全息照相可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全息顯示。四、簡(jiǎn)答題1.球差是指不同孔徑的光線聚焦在不同距離的現(xiàn)象，導(dǎo)致成像模糊。消除方法包括使用非球面鏡、光闌限制孔徑或采用補(bǔ)償透鏡。2.色散是不同波長(zhǎng)的光在光纖中傳播速度不同導(dǎo)致的脈沖展寬，損耗是光信號(hào)在傳輸過程中能量衰減。色散影響傳輸速率，損耗降低信號(hào)強(qiáng)度。3.全息照相利用干涉記錄物光和參考光的疊加，實(shí)現(xiàn)三維成像；普通照相僅記錄二維平面圖像。4.激光諧振腔的穩(wěn)定性條件為g?g?>1/2，其中g(shù)?=1-(1-R?)/(1+R?)cos(2kL)，g?=1-(1-R?)/(1+R?)cos(2kL)。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出可通過調(diào)整腔長(zhǎng)和反射鏡參數(shù)。5.增透原理是利用多層薄膜的干涉效應(yīng)，使特定波長(zhǎng)的光盡量透射。設(shè)計(jì)高透膜系需根據(jù)目標(biāo)波長(zhǎng)和基底折射率計(jì)算膜層厚度和折射率。6.模式色散類型包括色散位移光纖中的模式色散和單模光纖中的模式色散。補(bǔ)償方法包括使用色散補(bǔ)償模塊或色散平坦光纖。五、計(jì)算題1.遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖案尺寸解析：遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖案尺寸公式為D=2λL/πω?，其中λ為波長(zhǎng)（假設(shè)為632.8nm），L為距離，ω?為光束腰半徑。計(jì)算得D≈2.5mm。2.信號(hào)脈沖展寬量解析：脈沖展寬量公式為Δτ=(Δτ?2+(λL/Δλ)2)?，其中Δτ?為初始脈寬。計(jì)算得Δτ≈1.1ns。3.增透膜厚度解析：增透膜厚度公式為d=(m+1/4)