2025年國家開放大學《光信息科學與技術》期末考試備考試題及答案解析所屬院校：________姓名：________考場號：________考生號：________一、選擇題1.光信息科學與技術專業(yè)研究的主要對象是（）A.電能的產生和轉換B.信息的傳輸和處理C.物質的化學性質D.機械運動規(guī)律答案：B解析：光信息科學與技術專業(yè)主要關注光的產生、傳輸、探測以及信息處理技術，其核心是信息的傳輸和處理，因此選項B是正確答案。2.光纖通信中，常用的光波長為（）A.400nmB.550nmC.1310nmD.2500nm答案：C解析：光纖通信中，常用的光波長為1310nm，這是因為該波長的光在光纖中的傳輸損耗較小，適合長距離通信。3.光纖的數(shù)值孔徑主要影響（）A.光纖的傳輸功率B.光纖的彎曲半徑C.光纖的耦合效率D.光纖的傳輸速度答案：C解析：光纖的數(shù)值孔徑主要影響光纖的耦合效率，數(shù)值孔徑越大，光纖越容易耦合光，但同時也可能導致模式色散。4.激光器的輸出功率主要取決于（）A.激活介質的種類B.激光器的散熱條件C.激光器的結構設計D.外界環(huán)境溫度答案：A解析：激光器的輸出功率主要取決于激活介質的種類，不同種類的激活介質具有不同的能級結構和躍遷能量，從而影響激光器的輸出功率。5.光放大器的作用是（）A.增強光的強度B.調制光的頻率C.調制光的相位D.調制光的偏振態(tài)答案：A解析：光放大器的作用是增強光的強度，通過引入增益介質，使光信號在傳輸過程中得到放大。6.光時分復用技術主要解決（）A.信號衰減問題B.信號串擾問題C.信道容量問題D.信號同步問題答案：C解析：光時分復用技術主要解決信道容量問題，通過將不同信號在不同的時間間隔內傳輸，從而提高信道的利用率。7.光纖連接器的主要參數(shù)是（）A.插入損耗B.回波損耗C.頻率響應D.揚聲器靈敏度答案：A解析：光纖連接器的主要參數(shù)是插入損耗，插入損耗越小，表示連接器的傳輸效率越高。8.光纖傳感器的優(yōu)點是（）A.抗電磁干擾能力強B.體積小、重量輕C.成本低D.測量范圍廣答案：A解析：光纖傳感器的優(yōu)點是抗電磁干擾能力強，光纖本身具有良好的絕緣性能，不受電磁場的干擾，因此光纖傳感器在強電磁環(huán)境下具有獨特的優(yōu)勢。9.光存儲技術的存儲密度主要取決于（）A.光盤的材質B.光盤的尺寸C.光的波長D.光的偏振態(tài)答案：C解析：光存儲技術的存儲密度主要取決于光的波長，波長越短，存儲密度越高，因為更短的光波可以在單位面積內存儲更多的信息。10.光通信系統(tǒng)中，常用的調制方式是（）A.模擬調制B.數(shù)字調制C.模擬調制和數(shù)字調制D.混合調制答案：C解析：光通信系統(tǒng)中，常用的調制方式包括模擬調制和數(shù)字調制，具體采用哪種調制方式取決于系統(tǒng)的需求和設計。11.光纖通信系統(tǒng)中，信號衰減的主要原因是（）A.光纖的材料吸收B.光纖的彎曲損耗C.連接器的插入損耗D.大氣中的塵埃答案：A解析：光纖的材料本身對光會有一定的吸收，這是信號衰減的主要來源之一。雖然彎曲損耗、連接器損耗和大氣塵埃也會引起信號衰減，但材料吸收是固有屬性，影響最為根本和顯著。12.激光器的閾值電流是指（）A.激光器開始輸出激光的最小電流B.激光器輸出功率最大的電流C.激光器正常工作所需的平均電流D.激光器損壞的電流答案：A解析：閾值電流是激光器從無輸出到開始產生激光所必須的最小注入電流。低于此電流，激光器只進行受激輻射而無凈增益；高于此電流，才開始產生激光振蕩。13.光放大器中，摻鉺光纖放大器（EDFA）工作在（）A.短波長波段B.中波長波段C.長波長波段D.紫外波段答案：C解析：摻鉺光纖放大器（EDFA）是當前光通信系統(tǒng)中應用最廣泛的光放大器，它主要工作在C波段（約1530-1565nm）和L波段（約1565-1625nm），這兩個波段都屬于光通信的長波長波段。14.光時分復用（OTDM）技術主要利用了光的（）A.頻率特性B.相位特性C.偏振特性D.時間特性答案：D解析：光時分復用（OTDM）技術的基本原理是將不同用戶的信號在不同的時間片內分配到同一根光纖上傳輸，因此它主要利用了光的時間特性。15.光纖連接器中，影響其回波損耗的主要因素是（）A.光纖的數(shù)值孔徑B.連接器的機械精度C.光纖的長度D.連接器的材料答案：B解析：光纖連接器的回波損耗是指反射回光功率占總輸出光功率的百分比，它主要受到連接器端面反射的影響。連接器的機械精度，特別是端面的平整度和清潔度，直接影響端面反射率，從而影響回波損耗。16.光纖傳感器中，光纖的損耗主要影響（）A.傳感器的靈敏度B.傳感器的線性度C.傳感器的動態(tài)范圍D.傳感器的響應時間答案：A解析：光纖傳感器中，信號通常通過光纖傳輸。光纖的損耗會衰減傳輸信號，使得到達檢測端的信號強度減弱，進而影響傳感器的靈敏度，即傳感器檢測微小變化的能力。17.光存儲技術中，光盤的道密度是指（）A.單位長度的道數(shù)B.單位面積的信息量C.單位體積的信息量D.單位時間的讀寫速度答案：A解析：光盤的道密度是指光盤上信息軌道的密集程度，具體是指單位長度的軌道上包含的道數(shù)。道密度越高，表示可以在單位面積上刻錄更多的信息，即存儲容量越大。18.光通信系統(tǒng)中，色散是指（）A.信號幅值隨時間的變化B.信號相位隨時間的變化C.不同波長光信號傳播速度不同導致脈沖展寬D.信號噪聲比隨時間的變化答案：C解析：色散是指光纖中不同波長的光信號傳播速度不同，導致光脈沖在長距離傳輸后發(fā)生展寬的現(xiàn)象。這是限制光通信系統(tǒng)傳輸速率和距離的重要因素。19.光調制器的作用是（）A.放大光信號B.改變光信號的頻率C.改變光信號的幅度、相位或偏振態(tài)D.濾除特定波長的光答案：C解析：光調制器是一種將電信號調制到光載波上的器件，其作用是根據(jù)輸入的電信號改變輸出光信號的某個參數(shù)，如光強（幅度）、相位或偏振態(tài)。20.光探測器的主要參數(shù)是（）A.電壓和電流B.頻率和功率C.響應度和噪聲系數(shù)D.波長和帶寬答案：C解析：光探測器的核心性能指標是響應度（衡量探測器輸出電信號大小與輸入光功率的關系）和噪聲系數(shù)（衡量探測器本身產生的噪聲大?。?，這兩個參數(shù)直接決定了探測器的靈敏度和性能。二、多選題1.光纖通信系統(tǒng)中，影響信號傳輸質量的主要因素有（）A.光纖的損耗B.光纖的色散C.連接器的回波損耗D.光源的功率E.光放大器的增益答案：ABC解析：光纖通信系統(tǒng)的傳輸質量主要受限于光纖本身的特性以及系統(tǒng)中各元件的性能。光纖的損耗會衰減信號，色散會導致信號脈沖展寬，影響傳輸速率和距離；連接器的回波損耗會導致信號反射，引起干擾。光源功率和光放大器增益雖然影響信號強度，但不是傳輸質量本身的主要限制因素。2.激光器的主要技術參數(shù)包括（）A.輸出功率B.半值寬度C.光譜純度D.閾值電流E.波長答案：ABCDE解析：激光器的技術參數(shù)全面反映了其性能。輸出功率表示激光器的發(fā)光能力；半值寬度（或譜線寬度）表示激光譜線的寬度，關系到相干性；光譜純度描述光譜中包含雜散波長的程度；閾值電流是激光器開始振蕩的臨界電流；波長是激光在真空中的輻射頻率對應的電磁波波長，是激光器的重要特征參數(shù)。3.光放大器按照工作原理可以分為（）A.摻雜光纖放大器B.半導體光放大器C.色心光纖放大器D.激光放大器E.放射源放大器答案：ABC解析：光放大器利用增益介質對光信號進行放大。根據(jù)增益介質的類型，主要可以分為基于光纖的摻雜光纖放大器（如EDFA）、基于半導體材料的半導體光放大器（SOA）以及利用特定晶體色心的色心光纖放大器。激光放大器通常指激光器本身起放大作用，而放射源放大器不是光放大器的常見分類。4.光纖連接器的主要性能指標有（）A.插入損耗B.回波損耗C.連接器尺寸D.機械重復精度E.耐久性答案：ABD解析：光纖連接器作為光纖與光纖之間的接口，其關鍵性能指標是確保光信號的有效傳輸。插入損耗表示連接后信號功率的損失；回波損耗表示反射回光功率的比例，關系到信號質量；機械重復精度影響連接的穩(wěn)定性和可靠性。連接器尺寸和耐久性雖然也是其屬性，但不是衡量連接性能的主要指標。5.光纖傳感器的分類依據(jù)主要有（）A.傳感原理B.測量對象C.光纖類型D.信號處理方式E.應用環(huán)境答案：AC解析：光纖傳感器種類繁多，可以根據(jù)其基本原理（如干涉型、吸收型、偏振型等）和所用的光纖類型（如單模光纖、多模光纖、特殊光纖等）進行分類。測量對象、信號處理方式和應用環(huán)境雖然與傳感器設計相關，但通常不是分類的主要依據(jù)。6.光存儲技術的特點包括（）A.存儲密度高B.數(shù)據(jù)傳輸速率快C.可重復讀寫D.成本低E.非線性特性答案：ABC解析：光存儲技術利用激光在介質上刻錄信息。其優(yōu)點通常包括高存儲密度（單位面積可存儲大量信息）、數(shù)據(jù)傳輸速率相對較快（受限于光速和讀寫頭性能）、以及大部分光存儲介質（如光盤、U盤）具有可重復讀寫的能力。成本相對較高，且介質通常具有非線性寫入特性（激光功率需達到一定閾值才能改變介質狀態(tài)）。7.光通信系統(tǒng)中，常用的復用技術有（）A.頻分復用（FDM）B.時分復用（TDM）C.波分復用（WDM）D.空分復用（SDM）E.正交頻分復用（OFDM）答案：ABCDE解析：為了提高光纖的傳輸容量，光通信系統(tǒng)中廣泛采用各種復用技術。頻分復用（FDM）將不同信號分配到不同頻率的子信道；時分復用（TDM）將不同信號分配到不同時間的時間片；波分復用（WDM）將不同波長的光信號復用到同一根光纖；空分復用（SDM）利用空間路徑（如不同光纖或光纖的不同偏振態(tài)）傳輸不同信號；正交頻分復用（OFDM）將高速數(shù)據(jù)流分割成多個并行的低速子數(shù)據(jù)流，在頻域內正交排列傳輸。這五種技術都是光通信中常用的復用方式。8.影響光纖中光信號傳輸距離的主要因素有（）A.光纖的損耗B.光纖的色散C.光源的功率D.光放大器的增益E.連接點的數(shù)量答案：ABE解析：光信號在光纖中傳輸時，能量會逐漸衰減（損耗），脈沖會因色散而展寬。損耗和色散是限制信號傳輸距離的主要內在因素。傳輸距離的增加通常需要光放大器來補償損耗，但放大器的增益是相對有限的，且其性能也受色散影響。光源功率需要足夠高以克服初始損耗，但不是距離的限制因素。連接點的數(shù)量會增加損耗和引入色散，是影響實際傳輸鏈路性能的重要因素。9.光調制器按照調制原理可以分為（）A.電光調制器B.磁光調制器C.光電調制器D.聲光調制器E.化學調制器答案：ABD解析：光調制器通過施加外部場（電場、磁場、聲波等）改變光纖或調制器內部材料的折射率或其他光學特性，從而調制通過的光信號。常見的調制原理基于電光效應（電光調制器）、磁光效應（磁光調制器）和聲光效應（聲光調制器）。光電調制器通常指先將光信號轉換為電信號再進行調制，或指利用光電效應的器件，不是主要的分類方式?；瘜W調制器不是光調制器的常見分類。10.光探測器按照工作原理可以分為（）A.光電二極管B.光電倍增管C.光子探測器D.熱探測器E.雪崩光電二極管答案：ABDE解析：光探測器是將光信號轉換為電信號的器件。根據(jù)其探測機理，可以分為基于內光電效應的探測器（如光電二極管、光電倍增管、雪崩光電二極管等，它們直接探測光子并產生電流或電壓信號）和基于外光電效應的探測器（如熱探測器，它們通過探測光照射引起的熱效應來測量光信號）。選項C“光子探測器”是一個過于籠統(tǒng)的概念，通常是指探測光子的器件，包含了A、B、E以及其他一些特殊探測器，但A、B、E是更具體的分類。11.光纖通信系統(tǒng)中，光纖的色散主要包括（）A.束縛模色散B.模間色散C.材料色散D.波導色散E.折射率波動色散答案：CDE解析：光纖的色散是指不同波長光信號在光纖中傳播速度不同，導致光脈沖展寬的現(xiàn)象。其主要來源包括材料色散（由光纖材料折射率隨波長的變化引起）、波導色散（與光纖的結構和模式有關）以及由環(huán)境溫度、應力等引起的折射率波動色散。束縛模色散和模間色散主要存在于多模光纖中，是指不同模式傳播路徑不同導致的脈沖展寬，不屬于單模光纖的主要色散類型。12.激光器按照輸出狀態(tài)可以分為（）A.連續(xù)波激光器B.脈沖激光器C.半連續(xù)波激光器D.穩(wěn)態(tài)激光器E.調諧激光器答案：AB解析：激光器按輸出狀態(tài)（即能量輸出形式）可以分為連續(xù)波激光器（CW激光器，輸出穩(wěn)定連續(xù)的光束）和脈沖激光器（輸出光束的能量集中在極短的時間內，形成光脈沖）。半連續(xù)波激光器和穩(wěn)態(tài)激光器不是常見的分類方式。調諧激光器是指其輸出波長可以在一定范圍內調諧的激光器，這是按波長特性分類的。13.光放大器的主要性能參數(shù)包括（）A.增益B.噪聲系數(shù)C.輸出功率D.輸入/輸出波長E.飽和輸出功率答案：ABCDE解析：光放大器用于放大光信號，其性能由多個關鍵參數(shù)衡量。增益表示信號功率放大的倍數(shù)；噪聲系數(shù)表示放大器引入的額外噪聲大小，影響放大器的靈敏度；輸出功率是放大器能夠提供的最大光功率；輸入/輸出波長指放大器有效工作的波長范圍；飽和輸出功率是指當輸入光功率過大時，放大器增益顯著下降時的輸出功率。這些參數(shù)共同決定了光放大器的應用性能。14.光纖連接器的連接器類型主要有（）A.LC型B.SC型C.FC型D.ST型E.LCX型答案：ABCD解析：光纖連接器按其連接器體和連接器插針的形狀、尺寸和接口形式可以分為多種類型。常見的有LC型（小型連接器）、SC型（滑動耦合連接器）、FC型（法蘭連接器）、ST型（直插式連接器）等。LCX型雖然存在，但不如前四種類型常見和基礎。15.光纖傳感器按照結構可以分為（）A.外部傳感器B.分布式傳感器C.折射式傳感器D.干涉式傳感器E.基于光纖布拉格光柵的傳感器答案：ABDE解析：光纖傳感器種類繁多，按結構或原理可以分為不同類別。外部傳感器（也常稱點式傳感器）將光纖的敏感部分置于被測對象之外；分布式傳感器利用光纖本身作為傳感介質，沿光纖長度分布感知外界變化；干涉式傳感器利用光纖干涉效應感知外界參數(shù)變化；基于光纖布拉格光柵（FBG）的傳感器利用FBG的布拉格波長對溫度、應變等敏感的特性。折射式傳感器是利用光纖與被測介質相互作用時折射率變化來傳感的一種方式，但通常歸類于外部傳感器或特定原理傳感器，而非一個獨立的、涵蓋廣泛的結構分類。16.光存儲技術的應用領域包括（）A.數(shù)據(jù)中心B.影視制作C.科學研究D.醫(yī)療影像存儲E.便攜式存儲設備答案：ABCDE解析：光存儲技術憑借其高容量、非易失性等特點，應用領域廣泛。在數(shù)據(jù)中心可用于海量數(shù)據(jù)備份和歸檔；在影視制作中用于存儲高質量的數(shù)字視頻素材；在科學研究中用于存儲大量的實驗數(shù)據(jù)；在醫(yī)療領域用于存儲醫(yī)學影像（如CT、MRI圖像）；同時，光盤等便攜式光存儲設備也曾經廣泛使用，盡管現(xiàn)在面臨固態(tài)硬盤等新技術的挑戰(zhàn)，但仍是其應用范疇。17.光通信系統(tǒng)中，光分路器的主要功能有（）A.將一根輸入光纖的光信號分配到多根輸出光纖B.將多根輸入光纖的光信號合并到一根輸出光纖C.過濾特定波長的光信號D.放大光信號E.降低光信號傳輸損耗答案：AB解析：光分路器是一種無源器件，主要功能是在光網絡中對光信號進行路由切換。光分路器可以實現(xiàn)信號的反向分配（從一根或多根輸入光纖到多根輸出光纖，即分路），也可以實現(xiàn)信號的合并（從多根輸入光纖到一根輸出光纖，即合路）。濾波特定波長和放大光信號是其他類型器件（如濾波器、光放大器）的功能。光分路器本身不主動降低損耗，其損耗是器件引入的額外損耗。18.影響光調制器性能的主要因素有（）A.調制帶寬B.調制深度C.插入損耗D.偏振相關損耗E.噪聲系數(shù)答案：ABCD解析：光調制器將電信號調制到光載波上，其性能由多個參數(shù)決定。調制帶寬決定了調制器能夠不失真地傳輸?shù)男盘栴l率范圍；調制深度表示光強變化的程度；插入損耗是調制器接入鏈路時引入的光功率損耗；偏振相關損耗是指由于器件制造或環(huán)境變化導致不同偏振態(tài)的光信號通過器件時損耗不一致的現(xiàn)象。噪聲系數(shù)通常不是評價光調制器性能的主要指標，更多是評價放大器或接收機的指標。19.光探測器的主要類型包括（）A.光電二極管B.光電倍增管C.光子雪崩二極管D.熱釋電探測器E.光電導探測器答案：ABCDE解析：光探測器種類繁多，根據(jù)其探測機理可分為不同類型。光電二極管是基于內光電效應，將光子能量轉換為電信號的器件；光電倍增管利用光電效應和二次電子倍增效應，具有極高靈敏度；光子雪崩二極管（PDAP）是光電二極管的一種特殊類型，通過雪崩倍增提高探測速度和靈敏度；熱釋電探測器利用材料受光照產生溫度變化，進而引起材料電學性質變化來探測光信號；光電導探測器利用材料電導率隨光照強度變化來探測光信號。這五種都是常見的光探測器類型。20.光纖通信系統(tǒng)的性能指標主要包含（）A.傳輸速率B.傳輸距離C.誤碼率D.帶寬E.信噪比答案：ABCDE解析：評價一個光纖通信系統(tǒng)性能好壞需要綜合考慮多個指標。傳輸速率指系統(tǒng)每秒能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量；傳輸距離指信號能夠有效傳輸?shù)淖畲缶嚯x；誤碼率是衡量傳輸可靠性，即接收到的錯誤比特占總傳輸比特的比例；帶寬通常指系統(tǒng)支持的有效信號頻率范圍，與傳輸速率密切相關；信噪比表示信號強度與噪聲強度的比值，直接影響接收機的靈敏度和解調性能。這些指標共同決定了光纖通信系統(tǒng)的整體性能。三、判斷題1.光纖的色散會使得傳輸信號的能量增加。（）答案：錯誤解析：光纖的色散是指不同波長光信號在光纖中傳播速度不同，導致光脈沖展寬的現(xiàn)象。色散會使光脈沖在傳輸過程中變形和展寬，從而降低信號的清晰度，增加誤碼率，但并不會直接導致傳輸信號的總能量增加。實際上，能量會因為色散引起的脈沖展寬而分散在更寬的范圍內。2.激光器輸出的激光束是絕對單色的。（）答案：錯誤解析：激光器產生的激光雖然具有高度的相干性和方向性，但其譜線寬度并非無限窄，即激光譜線存在一定的寬度，包含了一定的波長范圍。因此，激光器輸出的激光束不是絕對單色的，而是具有一定的譜線寬度，屬于準單色光。3.光放大器可以替代激光器作為光源。（）答案：錯誤解析：光放大器和激光器雖然都能產生光信號，但它們的功能不同。激光器是主動光源，能夠自發(fā)產生相干光束；而光放大器是無源器件，它需要輸入一個強泵浦光信號，才能放大輸入的弱光信號。因此，光放大器不能替代激光器作為光源。4.光纖連接器的主要作用是增強光信號。（）答案：錯誤解析：光纖連接器的主要作用是實現(xiàn)兩根光纖之間的可靠連接，使得光信號能夠從一個光纖順利傳輸?shù)搅硪粋€光纖，并盡量減少信號損失（插入損耗）。它本身并不具有增強光信號的功能。5.光纖傳感器比傳統(tǒng)電傳感器更適用于強電磁干擾環(huán)境。（）答案：正確解析：光纖本身是絕緣體，且光纖傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶鸥蓴_影響。因此，基于光纖的傳感器（光纖傳感器）相比傳統(tǒng)的電傳感器，在強電磁干擾環(huán)境下具有明顯的優(yōu)勢，能夠可靠地測量被測參數(shù)。6.光存儲介質的數(shù)據(jù)寫入是可逆的。（）答案：錯誤解析：光存儲介質的數(shù)據(jù)寫入通常是通過改變介質材料的物理或化學狀態(tài)實現(xiàn)的，這個過程往往是不可逆的。例如，在光盤上寫入數(shù)據(jù)是通過激光燒蝕或改變染料分子結構實現(xiàn)的，一旦寫入，數(shù)據(jù)就固定在介質上，無法輕易擦除或改寫（盡管有些可重寫光盤允許覆蓋寫入，但原理仍是改變介質狀態(tài)）。7.波分復用（WDM）技術可以顯著提高光纖的傳輸容量。（）答案：正確解析：波分復用（WDM）技術允許多個不同波長的光信號在同一根光纖上同時傳輸，每個波長承載一個獨立的信息流。這樣，就可以將多個信道合并到一根光纖中傳輸，從而顯著提高光纖的傳輸容量，實現(xiàn)頻譜資源的復用。8.光探測器的響應度越高越好。（）答案：正確解析：光探測器的響應度是指探測器輸出的電信號大小與其接收到的輸入光功率的比值。響應度越高，表示探測器對輸入光信號的轉換效率越高，能夠檢測到更微弱的光信號，即探測器的靈敏度越高。因此，通常希望光探測器的響應度越高越好。9.光纖通信系統(tǒng)不存在信號衰減問題。（）答案：錯誤解析：光信號在光纖中傳輸時，會由于光纖材料的吸收、散射以及連接損耗等原因導致信號強度逐漸減弱，這種現(xiàn)象稱為信號衰減。信號衰減是光纖通信系統(tǒng)中的一個固有問題，它會限制信號的傳輸距離。為了克服衰減的影響，通常需要在光纖鏈路中設置光放大器。10.光調制器可以將電信號轉換為光信號。（）答案：正確解析：光調制器的基本功能就是將輸入的電信號調制到光載波上，改變輸出光信號的某個參數(shù)（如光強、相位或偏振態(tài)），從而將電信號疊加到光信號中。這是實現(xiàn)光通信系統(tǒng)中信號傳輸和調制解調的關鍵器件。四、簡答題1.簡述光纖通信系統(tǒng)中色散產生的原因及其影響。答案：光纖通信系統(tǒng)中的色散產生主要原因是光纖材料的折射率隨波長變化（材料色散）、光纖結構參數(shù)（如