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2025年光学工程师试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下哪种像差仅出现在非近轴光学系统中？

A.球差

B.彗差

C.像散

D.场曲

答案：B（彗差是轴外点宽光束像差，与视场和孔径均相关，非近轴条件下显著）

2.一束自然光通过两个偏振片，第一个偏振片透光轴与竖直方向成30°，第二个与第一个成60°，则出射光强与入射光强的比值为？

A.1/8

B.3/8

C.1/4

D.3/4

答案：B（自然光通过第一个偏振片后光强减半，设为I?/2；第二个偏振片透光轴夹角θ=60°-30°=30°，根据马吕斯定律，出射光强I=(I?/2)cos230°=(I?/2)×(3/4)=3I?/8）

3.下列哪种干涉仪可用于高精度波长测量？

A.迈克耳孙干涉仪

B.法布里-珀罗干涉仪

C.马赫-曾德尔干涉仪

D.杨氏双缝干涉仪

答案：B（法布里-珀罗干涉仪具有高分辨率和细锐的干涉条纹，适合波长精密测量）

4.激光的纵模间隔由以下哪个参数决定？

A.谐振腔长度

B.工作物质增益系数

C.反射镜反射率

D.激活介质折射率

答案：A（纵模频率间隔Δν=c/(2nL)，其中L为腔长，n为介质折射率，主要由腔长决定）

5.光纤通信中，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？

A.λc=2πa√(2Δ)/V?（V?=2.405）

B.λc=2πa√(Δ)/V?

C.λc=πa√(2Δ)/V?

D.λc=πa√(Δ)/V?

答案：A（单模光纤截止条件为归一化频率V=2πa√(n?2-n?2)/λc=2.405，近似n?≈n?时，n?2-n?2≈2n?2Δ，故λc=2πa√(2n?2Δ)/2.405≈2πa√(2Δ)/V?）

6.光学系统中，光学传递函数（OTF）的模值表示？

A.相位失真程度

B.对比度传递能力

C.分辨率极限

D.像面照度均匀性

答案：B（OTF包括振幅传递函数（MTF，模值）和相位传递函数（PTF），MTF表示不同空间频率下对比度的保留能力）

7.以下哪种材料常用于红外光学系统？

A.熔石英（SiO?）

B.氟化钙（CaF?）

C.锗（Ge）

D.冕牌玻璃（K9）

答案：C（锗在8-14μm红外波段透过率高，是典型红外材料；熔石英和K9主要用于可见光，CaF?用于紫外-可见光）

8.计算全息中，菲涅尔全息图的记录需要满足？

A.物光和参考光均为平面波

B.物光为球面波，参考光为平面波

C.物光和参考光到记录面的距离远大于波长

D.记录面位于物光的菲涅尔衍射区

答案：D（菲涅尔全息记录时，物光与记录面的距离满足菲涅尔衍射条件，即z≥x2/(2λ)，x为物点最大横向尺寸）

9.超表面光学元件的工作原理主要基于？

A.几何光学折射

B.表面等离子体共振

C.亚波长结构的相位调制

D.多光束干涉叠加

答案：C（超表面由亚波长周期排列的纳米结构组成，通过设计结构尺寸调控入射光的相位、振幅或偏振）

10.光电探测器的响应度R定义为？

A.输出电流与入射光功率之比

B.输出电压与入射光功率之比

C.输出电流与入射光子数之比

D.输出电压与入射光子能量之比

答案：A（响应度R=I?/P?，单位A/W，反映光功率转换为电信号的能力）

二、填空题（每空1分，共15分）

1.几何光学中，薄透镜的焦距公式为______（n为透镜材料折射率，n?为周围介质折射率，r?、r?为两表面曲率半径）。

答案：1/f=(n/n?-1)(1/r?-1/r?)

2.物理光学中，瑞利判据定义的光学系统分辨率为______（λ为波长，D为孔径直径）。

答案：θ=1.22λ/D

3.激光的三个基本特性是______、______、______。

答案：高方向性、高单色性、高相干性

4.光纤的损耗主要来源包括______、______、______（任填三种）。

答案：吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗

5.光学设计中，ZEMAX软件的主要优化操作数包括______（用于评价像质，任填一种）。

答案：RMS波前差（或MTF、点列图半径等）

6.法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围（FSR）计算公式为______（c为光速，n为介质折射率，L为腔长）。

答案：Δν=c/(2nL)

7.计算全息图的再现方式分为______和______（按照明光类型）。