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2025年光电子技术与应用考试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.激光产生的必要条件不包括以下哪一项？

A.粒子数反转分布

B.光学谐振腔

C.泵浦源

D.自发辐射占主导

答案：D

解析：激光产生需满足三个条件：粒子数反转（激活介质）、光学谐振腔（选模与反馈）、泵浦源（能量输入）。自发辐射是随机的，激光的核心是受激辐射占主导，因此D错误。

2.对于GaAs基半导体激光器（波长约850nm），其有源区材料的禁带宽度约为？（已知h=6.626×10?3?J·s，c=3×10?m/s，1eV=1.6×10?1?J）

A.1.45eV

B.1.12eV

C.0.87eV

D.2.34eV

答案：A

解析：禁带宽度Eg≈hc/λ，代入数据得Eg≈(6.626×10?3?×3×10?)/(850×10??×1.6×10?1?)≈1.45eV，对应GaAs材料特性。

3.光电倍增管（PMT）中，二次电子发射系数最高的打拿极材料通常是？

A.银氧铯（Ag-O-Cs）

B.锑铯（Sb-Cs）

C.镓砷（GaAs）

D.铜铍（Cu-Be）

答案：B

解析：PMT打拿极需高二次电子发射系数，锑铯（Sb-Cs）的二次发射系数可达5-10，高于银氧铯（约2-3），镓砷主要用于光电阴极，铜铍为传统材料但效率较低，故选B。

4.单模光纤的截止波长λc与纤芯半径a、相对折射率差Δ的关系为？（V为归一化频率，V=2.405时单模传输）

A.λc=2πa√(2n?Δ)/2.405

B.λc=2πa√(n?2-n?2)/2.405

C.λc=2πa(n?-n?)/2.405

D.λc=2πaΔ/2.405

答案：B

解析：单模条件V≤2.405，V=2πa√(n?2-n?2)/λc，因此λc=2πa√(n?2-n?2)/2.405，B正确。

5.以下哪种调制方式属于外调制？

A.半导体激光器的直接电流调制

B.马赫-曾德尔（M-Z）电光调制器

C.LED的幅度调制

D.垂直腔面发射激光器（VCSEL）的频率调制

答案：B

解析：外调制是在光源外部对光进行调制，M-Z调制器通过电场改变折射率实现调制，属于外调制；直接调制通过改变注入电流影响光源输出，属于内调制，故选B。

6.量子点激光器相比量子阱激光器的主要优势是？

A.阈值电流更高

B.温度敏感性更低

C.输出功率更小

D.光谱线宽更宽

答案：B

解析：量子点的三维受限结构使其态密度呈δ函数分布，载流子局域化增强，温度升高时阈值电流增加缓慢，温度敏感性更低，B正确。

7.光纤通信中，S波段（1460-1530nm）主要对应哪种光纤的低损耗窗口？

A.G.652（标准单模光纤）

B.G.653（色散位移光纤）

C.G.655（非零色散位移光纤）

D.G.657（弯曲不敏感光纤）

答案：A

解析：G.652光纤在1310nm（O波段）和1550nm（C波段）损耗最低，但S波段（1460-1530nm）仍属于其可用范围；G.653优化了1550nm色散，G.655用于抑制非线性效应，G.657侧重弯曲性能，故选A。

8.雪崩光电二极管（APD）的倍增因子M随反向偏压V的变化规律近似为？

A.M=1/(1-(V/Vb)^n)（Vb为击穿电压，n为常数）

B.M=exp(V/Vb)

C.M=V/Vb

D.M=1/(1+exp(-V/Vb))

答案：A

解析：APD的倍增因子在接近击穿电压时急剧增大，经验公式为M=1/(1-(V/Vb)^n)，n通常为3-6，A正确。

9.集成光学中，常用的光波导材料不包括？

A.铌酸锂（LiNbO?）

B.硅（Si）

C.氮化硅（Si?N?）

D.金刚石（C）

答案：D

解析：集成光学需要高折射率差、低损耗材料，铌酸锂（电光系数大）、硅（与CMOS兼容）、氮化硅（低损耗）均常用；金刚石虽折射率高，但加工难度大、成本高，未广泛应用于集成光波导，故选D。

10.太赫兹（THz）波的主要产生方法中，基于光电导天线的原理是？

A.激光泵浦气体产生受激辐射

B.超短激光脉冲照射半导体激发载流子，在外加电场下加速辐射THz波

C.非线性晶体的差频产生（DFG）

D.自由电子激光（FEL）的相干辐射

答案：B

解析：光电导天线利用飞秒激光脉冲照射半导体（如GaAs），激发光生载流子，在外加偏置电场下加速运动，产生瞬