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2025年光学工程测试题及答案

本文借鉴了近年相关经典测试题创作而成，力求帮助考生深入理解测试题型，掌握答题技巧，提升应试能力。

2025年光学工程测试题

一、选择题（每题2分，共20分）

1.光的干涉现象是由于光的什么效应引起的？

A.衍射

B.偏振

C.惠更斯原理

D.相干叠加

2.在光纤通信中，常用的光波长大约是多少？

A.400nm

B.550nm

C.1300nm

D.2500nm

3.激光器的输出功率主要取决于什么？

A.激活介质的吸收系数

B.泉浦源的功率

C.光学谐振腔的长度

D.以上所有

4.光学系统的分辨率主要受什么因素限制？

A.数值孔径

B.光源的光谱宽度

C.系统的光学像差

D.以上所有

5.在傅里叶变换光学中，空间滤波器主要用于实现什么功能？

A.光的衍射

B.光的干涉

C.图像的增强

D.光的偏振

6.光纤的色散主要来源于什么？

A.材料色散

B.波导色散

C.模间色散

D.以上所有

7.光学系统的成像质量主要由什么决定？

A.分辨率

B.对比度

C.相对照度

D.以上所有

8.在全息照相中，记录全息图的主要原理是什么？

A.光的干涉

B.光的衍射

C.光的偏振

D.光的吸收

9.光学相干性的描述中，以下哪项是正确的？

A.时间相干性

B.空间相干性

C.时间相干性和空间相干性

D.以上都不对

10.光学测量中，干涉仪的主要应用是什么？

A.测量长度

B.测量角度

C.测量折射率

D.以上所有

二、填空题（每题2分，共20分）

1.光的波长为500nm时，其在真空中的传播速度为______。

2.光纤的数值孔径（NA）通常在______之间。

3.激光器的输出功率与泵浦源的功率成______关系。

4.光学系统的分辨率可以通过瑞利判据来描述，其表达式为______。

5.在傅里叶变换光学中，空间滤波器可以实现图像的______。

6.光纤的色散会导致信号传输的______。

7.光学系统的成像质量可以通过调制传递函数（MTF）来描述，其表达式为______。

8.全息照相中，全息图的记录需要光源的______。

9.光学相干性的时间相干性描述了光源的______。

10.光学干涉仪的典型应用包括迈克尔逊干涉仪和______。

三、简答题（每题5分，共30分）

1.简述光的干涉现象及其应用。

2.解释光纤通信中色散的概念及其影响。

3.描述激光器的原理及其主要类型。

4.简述光学系统的分辨率及其影响因素。

5.解释傅里叶变换光学中空间滤波器的功能及其应用。

6.简述全息照相的原理及其主要应用。

四、计算题（每题10分，共40分）

1.一束光在光纤中传播，其波长为1550nm，光纤的数值孔径为0.2，计算光纤的临界角。

2.一个光学系统的入瞳直径为20mm，光源的光谱宽度为10nm，计算该系统的分辨率。

3.一个激光器的泵浦源功率为100W，激活介质的量子效率为0.8，计算激光器的输出功率。

4.一个全息照相实验中，光源的波长为632.8nm，全息图的记录距离为1m，计算物距为0.5m时的全息图记录角。

答案

一、选择题

1.D

2.C

3.D

4.D

5.C

6.D

7.D

8.A

9.C

10.D

二、填空题

1.3×10^8m/s

2.0.1-0.3

3.正比

4.Δλ/(1.22NA)

5.增强或滤波

6.延迟或失真

7.MTF=|OTF(ω)|=|sin(πNAωd)|/(πNAωd)

8.相干性

9.时间相干性

10.迈克尔逊干涉仪

三、简答题

1.光的干涉现象及其应用：

光的干涉现象是由于两束或多束相干光波在空间中相遇时，发生叠加而形成加强或减弱的现象。应用包括：精密测量（如干涉仪）、光学元件的检测、全息照相等。

2.光纤通信中色散的概念及其影响：

色散是指光脉冲在光纤中传播时发生展宽的现象，主要来源于材料色散、波导色散和模间色散。色散会导致信号传输的延迟和失真，影响通信系统的带宽和传输距离。

3.激光器的原理及其主要类型：

激光器通过泵浦源提供能量，使激活介质达到粒子数反转，从而实现光放大。主要类型包括：气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。

4.光学系统的分辨率及其影响因素：

光学系统的分辨率是指系统区分两个相邻点的能力。影响因素包括：数值孔径、光源的光谱宽度、系统的光学像差等。

5.傅里叶变换光学中空间滤波器的功能及其应用：

空间滤波器通过选择性地通过或阻挡某些空间频率成分，实现对图像的增强或滤波。应用包括：图像锐化、特征提取等。

6.全息照相的原理及其主要应用：

全息照相通过记录和重建光波的干涉图样，实现三维图像的记录和再现。主要应用包括：三维成像、防伪技术、光学存储等。

四、计算题

1.光纤的临界角计算：

\[

\sin\theta_c=\frac{n_2}{n_1}

\]