光電技術(shù)前沿知識(shí)考察試卷及答案考試時(shí)長：120分鐘滿分：100分試卷名稱：光電技術(shù)前沿知識(shí)考察試卷考核對(duì)象：光電技術(shù)專業(yè)學(xué)生及行業(yè)從業(yè)者題型分值分布-單選題（10題，每題2分，共20分）-填空題（10題，每題2分，共20分）-判斷題（10題，每題2分，共20分）-簡答題（3題，每題4分，共12分）-應(yīng)用題（2題，每題9分，共18分）總分：100分一、單選題（每題2分，共20分）1.光電探測(cè)器的核心工作原理是基于以下哪種效應(yīng)？A.塞貝克效應(yīng)B.普朗克定律C.光電效應(yīng)D.法拉第效應(yīng)（參考答案：C）2.在光纖通信中，用于減少信號(hào)衰減的關(guān)鍵技術(shù)是？A.波分復(fù)用（WDM）B.光放大器（EDFA）C.光纖色散補(bǔ)償D.光纖色散管理（參考答案：B）3.激光器的輸出功率主要受以下哪個(gè)參數(shù)限制？A.溫度系數(shù)B.閾值電流C.波長穩(wěn)定性D.散射損耗（參考答案：B）4.光子晶體在光學(xué)器件中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在？A.透鏡成像B.光束整形C.光子帶隙效應(yīng)D.光纖耦合（參考答案：C）5.光伏電池的轉(zhuǎn)換效率主要受以下哪個(gè)因素影響最大？A.材料純度B.溫度系數(shù)C.反射損耗D.串聯(lián)電阻（參考答案：A）6.光纖傳感器的核心優(yōu)勢(shì)在于？A.高靈敏度B.長距離傳輸C.抗電磁干擾D.低成本（參考答案：A）7.光通信系統(tǒng)中，用于提高傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)是？A.光時(shí)分復(fù)用（OTDM）B.光碼分復(fù)用（OCDMA）C.光正交頻分復(fù)用（COFDM）D.光同步數(shù)字體系（SDH）（參考答案：B）8.光存儲(chǔ)技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于？A.高密度B.快速讀寫C.非易失性D.低功耗（參考答案：A）9.光子集成器件在光通信中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在？A.光開關(guān)B.光放大器C.光調(diào)制器D.光分路器（參考答案：A）10.光電顯示技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于？A.高分辨率B.快速響應(yīng)C.色域廣D.低功耗（參考答案：C）---二、填空題（每題2分，共20分）1.光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間通常用__________來衡量。（參考答案：上升時(shí)間/下降時(shí)間）2.光纖通信中，色散補(bǔ)償技術(shù)主要解決__________問題。（參考答案：色散）3.激光器的輸出功率與注入電流的關(guān)系通常用__________描述。（參考答案：激光器特性曲線）4.光子晶體通過__________實(shí)現(xiàn)光子帶隙效應(yīng)。（參考答案：周期性結(jié)構(gòu)）5.光伏電池的轉(zhuǎn)換效率通常用__________表示。（參考答案：能量轉(zhuǎn)換效率）6.光纖傳感器的典型應(yīng)用包括__________和__________。（參考答案：溫度測(cè)量、應(yīng)變測(cè)量）7.光通信系統(tǒng)中，波分復(fù)用（WDM）技術(shù)可以將__________個(gè)信道合并傳輸。（參考答案：多）8.光存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)密度通常用__________表示。（參考答案：比特每平方厘米）9.光子集成器件的主要優(yōu)勢(shì)在于__________和__________。（參考答案：小型化、集成化）10.光電顯示技術(shù)的典型應(yīng)用包括__________和__________。（參考答案：液晶顯示器、OLED）---三、判斷題（每題2分，共20分）1.光電效應(yīng)是光子能量轉(zhuǎn)化為電子能量的過程。（正確）2.光纖通信中，色散會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。（正確）3.激光器的輸出功率與注入電流成正比。（錯(cuò)誤，超過閾值后非線性）4.光子晶體可以實(shí)現(xiàn)全反射效應(yīng)。（正確）5.光伏電池的轉(zhuǎn)換效率越高，成本越低。（錯(cuò)誤，通常成正比但非絕對(duì)）6.光纖傳感器的靈敏度不受環(huán)境溫度影響。（錯(cuò)誤，溫度會(huì)引入誤差）7.光通信系統(tǒng)中，波分復(fù)用（WDM）技術(shù)可以提高傳輸速率。（正確）8.光存儲(chǔ)技術(shù)可以替代傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)。（正確）9.光子集成器件可以提高光通信系統(tǒng)的可靠性。（正確）10.光電顯示技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。（正確）---四、簡答題（每題4分，共12分）1.簡述光電探測(cè)器的分類及其工作原理。（參考答案：光電探測(cè)器主要分為外光電效應(yīng)探測(cè)器（如光電倍增管）、內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器（如光電二極管）。外光電效應(yīng)基于光子撞擊釋放電子，內(nèi)光電效應(yīng)基于光子激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生載流子。）2.光纖通信中，色散和損耗的主要來源是什么？（參考答案：色散主要來源于材料色散、模式色散；損耗主要來源于材料吸收損耗、散射損耗、連接損耗。）3.光伏電池的基本工作原理是什么？（參考答案：光伏電池基于光生伏特效應(yīng)，當(dāng)光子照射半導(dǎo)體PN結(jié)時(shí)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在電場作用下形成電壓。）---五、應(yīng)用題（每題9分，共18分）1.某光纖通信系統(tǒng)采用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，傳輸6個(gè)波長信道，每個(gè)信道中心波長為1550nm，帶寬為25GHz。假設(shè)系統(tǒng)損耗為0.2dB/km，傳輸距離為50km。請(qǐng)計(jì)算：（1）總傳輸帶寬是多少？（2）系統(tǒng)總損耗是多少？（3）若采用光放大器補(bǔ)償損耗，需要多少個(gè)EDFA？（參考答案：（1）總帶寬=6×25GHz=150GHz；（2）總損耗=0.2dB/km×50km=10dB；（3）每個(gè)EDFA補(bǔ)償15dB，需10/15≈1個(gè)EDFA。）2.某光電探測(cè)器的工作波長為1550nm，響應(yīng)時(shí)間為1ns，探測(cè)靈敏度為1×10^-10W。假設(shè)輸入光功率為1μW，請(qǐng)計(jì)算：（1）探測(cè)器的信噪比（SNR）是多少？（2）若輸入光功率降低到100nW，探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間是否變化？（3）該探測(cè)器適用于哪些應(yīng)用場景？（參考答案：（1）SNR=10^(10×10/1)=10^100；（2）響應(yīng)時(shí)間不變；（3）適用于光通信、光纖傳感、激光雷達(dá)等。）---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、單選題1.C（光電效應(yīng)是光電探測(cè)器的基本原理。）2.B（光放大器是減少信號(hào)衰減的關(guān)鍵技術(shù)。）3.B（激光器的輸出功率受閾值電流限制。）4.C（光子晶體通過光子帶隙效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光學(xué)調(diào)控。）5.A（材料純度直接影響光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。）6.A（光纖傳感器的高靈敏度是其核心優(yōu)勢(shì)。）7.B（光碼分復(fù)用技術(shù)可以提高傳輸速率。）8.A（光存儲(chǔ)技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于高密度。）9.A（光開關(guān)是光子集成器件的典型應(yīng)用。）10.C（光電顯示技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于色域廣。）二、填空題1.上升時(shí)間/下降時(shí)間（光電探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵指標(biāo)。）2.色散（色散會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。）3.激光器特性曲線（描述輸出功率與注入電流的關(guān)系。）4.周期性結(jié)構(gòu)（光子晶體實(shí)現(xiàn)光子帶隙效應(yīng)的關(guān)鍵。）5.能量轉(zhuǎn)換效率（光伏電池轉(zhuǎn)換效率的衡量標(biāo)準(zhǔn)。）6.溫度測(cè)量、應(yīng)變測(cè)量（光纖傳感器的典型應(yīng)用。）7.多（WDM技術(shù)可以合并多個(gè)信道傳輸。）8.比特每平方厘米（光存儲(chǔ)密度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。）9.小型化、集成化（光子集成器件的主要優(yōu)勢(shì)。）10.液晶顯示器、OLED（光電顯示技術(shù)的典型應(yīng)用。）三、判斷題1.正確（光電效應(yīng)是光子能量轉(zhuǎn)化為電子能量的過程。）2.正確（色散會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。）3.錯(cuò)誤（超過閾值后輸出功率與注入電流呈非線性關(guān)系。）4.正確（光子晶體可以實(shí)現(xiàn)全反射效應(yīng)。）5.錯(cuò)誤（轉(zhuǎn)換效率越高，通常成本越高。）6.錯(cuò)誤（溫度會(huì)引入誤差，需補(bǔ)償。）7.正確（WDM技術(shù)可以提高傳輸速率。）8.正確（光存儲(chǔ)技術(shù)可以替代傳統(tǒng)硬盤。）9.正確（光子集成器件可以提高可靠性。）10.正確（光電顯示技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。）四、簡答題1.光電探測(cè)器主要分為外光電效應(yīng)探測(cè)器（如光電倍增管）和內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器（如光電二極管）。外光電效應(yīng)基于光子撞擊釋放電子，內(nèi)光電效應(yīng)基于光子激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生載流子。2.色散主要來源于材料色散（波長依賴）和模式色散（光纖結(jié)構(gòu)）；損耗主要來源于材料吸收損耗（材料固有）、散射損耗（瑞利散射等）和連接損耗（接頭損耗）。3.光伏電池基于光生伏特效應(yīng)，當(dāng)光子照射半導(dǎo)體PN結(jié)時(shí)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在電場作用下形成電壓，從而實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換。