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半导体光电子学考试题及答案集

一、单选题（每题2分，共20题）

1.以下哪种材料是典型的直接带隙半导体？

A.GaAs

B.Si

C.Ge

D.InP

2.激光器的输出功率主要取决于以下哪个因素？

A.材料带隙宽度

B.泉浦功率

C.温度

D.外壳散热效率

3.光纤通信中，常用的低损耗光纤材料是？

A.石英（SiO?）

B.多晶硅

C.碳化硅

D.氮化镓

4.LED的发光原理是基于？

A.电子跃迁

B.光子放大

C.声子激发

D.金属蒸腾

5.以下哪种器件是典型的非线性光学器件？

A.光电二极管

B.光放大器

C.光调制器

D.非线性光学晶体

6.光波导中，模式传输的主要限制因素是？

A.材料损耗

B.模式色散

C.耦合损耗

D.波导尺寸

7.量子阱激光器的核心优势是？

A.高功率输出

B.窄线宽

C.高效率

D.宽光谱范围

8.光探测器的主要性能指标不包括？

A.响应度

B.噪声等效功率

C.工作温度

D.频率响应

9.以下哪种光纤连接器是工业领域常用的？

A.LC

B.SC/APC

C.ST

D.FC

10.光放大器中，EDFA的主要应用波段是？

A.1310nm

B.1550nm

C.1940nm

D.2100nm

二、多选题（每题3分，共10题）

1.影响激光器性能的主要参数包括？

A.输出功率

B.线宽

C.量子效率

D.偏振模色散

2.光纤通信系统中，常用的色散补偿技术包括？

A.波分复用

B.色散补偿模块

C.优化光纤设计

D.延迟均衡

3.光调制器的典型应用场景包括？

A.数据传输

B.光纤传感

C.光网络控制

D.光电话系统

4.光探测器的主要分类包括？

A.光电二极管

B.光电倍增管

C.光子晶体探测器

D.雪崩光电二极管

5.光波导中的模式包括？

A.模式色散

B.TE模式

C.TM模式

D.漏模

6.量子级联激光器（QCL）的优势包括？

A.高功率

B.可调谐范围宽

C.高效率

D.室温工作

7.光纤连接器的主要性能指标包括？

A.回波损耗

B.插入损耗

C.机械稳定性

D.传输带宽

8.光放大器的典型分类包括？

A.EDFA

B.Raman放大器

C.掺铒光纤放大器

D.喇叭放大器

9.光通信系统中，色散的影响包括？

A.信号失真

B.传输距离限制

C.带宽扩展

D.增益波动

10.光子晶体器件的主要应用包括？

A.光开关

B.光滤波器

C.光束整形

D.光隔离器

三、判断题（每题1分，共20题）

1.激光器的输出功率与泵浦功率成正比。（对）

2.光纤的损耗主要来自材料吸收和散射。（对）

3.LED的发光颜色由材料带隙宽度决定。（对）

4.光波导中的模式数量与波导尺寸无关。（错）

5.量子阱激光器比体激光器效率更高。（对）

6.光探测器的响应度越高越好。（对）

7.光纤连接器的插入损耗通常小于0.5dB。（对）

8.EDFA可以在1310nm和1550nm波段工作。（对）

9.光调制器的主要原理是电光效应。（对）

10.量子级联激光器只能在低温下工作。（错）

11.光波导中的模式色散会导致信号失真。（对）

12.光放大器的增益通常在20dB以上。（对）

13.光通信系统中的色散补偿技术可以完全消除色散。（错）

14.光子晶体器件可以实现全光开关。（对）

15.光纤的色散主要来自模式色散。（错）

16.光电二极管的工作原理是光生伏特效应。（对）

17.光放大器的噪声系数通常低于光纤损耗。（对）

18.光调制器的带宽决定了系统的传输速率。（对）

19.量子阱激光器的可调谐范围比体激光器宽。（对）

20.光纤连接器的回波损耗通常小于-40dB。（对）

四、简答题（每题5分，共5题）

1.简述激光器的谐振腔作用及其主要设计原则。

答案：

激光器的谐振腔主要作用是提供光子的反馈，增强光子与物质的相互作用，从而实现光放大。设计原则包括：

-长度满足驻波条件（2L=mλ，m为整数）；

-低损耗反射镜以提高光子寿命；

-良好的模式选择机制以输出单模激光。

2.简述光纤通信系统中色散的成因及其影响。

答案：

色散成因：光纤材料的色散（材料色散）和波导结构引起的模式色散。影响：

-随传输距离增加，信号脉冲展宽；

-限制传输速率和距离；

-需要色散补偿技术（如色散补偿模块）来优化性能。

3.简述LED的基本工作原理及其与激光器的区别。

答案：

LED原理：半导体PN结注入电子和空穴，复合时发射光子。区别：

-LED发光