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光學(xué)波導(dǎo)表面等離子體考核試卷考生姓名:__________答題日期:______年__月__日得分:____________判卷人:__________

一、單項(xiàng)選擇題(本題共20小題,每小題1分,共20分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)

1.下列哪種波導(dǎo)可以有效地支持表面等離子體波?

A.介質(zhì)波導(dǎo)

B.金屬波導(dǎo)

C.光纖

D.波紋金屬片

()

2.表面等離子體波主要在哪一種介質(zhì)中傳播?

A.金屬表面

B.金屬內(nèi)部

C.介質(zhì)內(nèi)部

D.真空

()

3.下列關(guān)于表面等離子體波的說(shuō)法,哪項(xiàng)是正確的?

A.它是一種電磁波

B.它只存在于金屬內(nèi)部

C.它的傳播損耗很大

D.它與光纖中的光波傳播方式相同

()

4.表面等離子體波導(dǎo)中,波矢量的大小與以下哪個(gè)因素有關(guān)?

A.金屬的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波的頻率

D.波導(dǎo)的寬度

()

5.以下哪種情況下,表面等離子體波會(huì)發(fā)生衰變?

A.波導(dǎo)寬度增加

B.波導(dǎo)長(zhǎng)度增加

C.金屬介電常數(shù)減小

D.介質(zhì)層介電常數(shù)增加

()

6.表面等離子體波導(dǎo)的損耗主要來(lái)源于以下哪個(gè)因素?

A.金屬吸收

B.介質(zhì)吸收

C.波導(dǎo)彎曲

D.波導(dǎo)長(zhǎng)度

()

7.下列哪種結(jié)構(gòu)有利于提高表面等離子體波導(dǎo)的傳輸效率?

A.減小金屬層的厚度

B.增加介質(zhì)層的厚度

C.減小波導(dǎo)寬度

D.增加波導(dǎo)長(zhǎng)度

()

8.表面等離子體波導(dǎo)的色散特性與以下哪個(gè)因素有關(guān)?

A.金屬的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波的頻率

D.波導(dǎo)的寬度

()

9.以下哪種方法可以有效地激發(fā)表面等離子體波?

A.光照射金屬表面

B.電場(chǎng)作用在金屬表面

C.磁場(chǎng)作用在金屬表面

D.機(jī)械振動(dòng)金屬表面

()

10.在表面等離子體波導(dǎo)中,以下哪種現(xiàn)象會(huì)發(fā)生?

A.電磁波在金屬內(nèi)部傳播

B.電磁波在介質(zhì)層內(nèi)部傳播

C.電磁波在金屬與介質(zhì)層的交界面上傳播

D.電磁波在真空中傳播

()

11.關(guān)于表面等離子體波導(dǎo)的傳播常數(shù),以下哪個(gè)說(shuō)法是正確的?

A.實(shí)部代表波的能量傳播

B.虛部代表波的能量傳播

C.實(shí)部代表波的衰減

D.虛部代表波的相位變化

()

12.以下哪種材料適用于表面等離子體波導(dǎo)的金屬層?

A.銅Cu

B.鋁Al

C.硅Si

D.玻璃

()

13.表面等離子體波導(dǎo)中,以下哪種波型容易激發(fā)?

A.TEM波

B.TE波

C.TM波

D.HE波

()

14.在表面等離子體波導(dǎo)中,以下哪個(gè)參數(shù)會(huì)影響波導(dǎo)的截止頻率?

A.金屬的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波導(dǎo)的寬度

D.波導(dǎo)的長(zhǎng)度

()

15.關(guān)于表面等離子體波導(dǎo)的損耗,以下哪個(gè)說(shuō)法是正確的?

A.損耗主要來(lái)源于金屬層的吸收

B.損耗主要來(lái)源于介質(zhì)層的吸收

C.損耗與波導(dǎo)的長(zhǎng)度成正比

D.損耗與波導(dǎo)的寬度成正比

()

16.以下哪種結(jié)構(gòu)有利于減小表面等離子體波導(dǎo)的色散?

A.減小金屬層的厚度

B.增加介質(zhì)層的厚度

C.減小波導(dǎo)寬度

D.增加波導(dǎo)長(zhǎng)度

()

17.表面等離子體波導(dǎo)的傳輸特性與以下哪個(gè)因素有關(guān)?

A.金屬的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波的頻率

D.波導(dǎo)的寬度

()

18.關(guān)于表面等離子體波導(dǎo)的帶寬,以下哪個(gè)說(shuō)法是正確的?

A.帶寬與金屬層的厚度成正比

B.帶寬與介質(zhì)層的厚度成正比

C.帶寬與波導(dǎo)的寬度成正比

D.帶寬與波導(dǎo)的長(zhǎng)度成正比

()

19.以下哪種現(xiàn)象表明表面等離子體波導(dǎo)中存在模式競(jìng)爭(zhēng)?

A.傳輸損耗增大

B.傳輸效率降低

C.波導(dǎo)色散增大

D.波導(dǎo)帶寬變窄

()

20.以下哪種方法可以有效地改善表面等離子體波導(dǎo)的傳輸特性?

A.優(yōu)化金屬層的厚度

B.優(yōu)化介質(zhì)層的厚度

C.優(yōu)化波導(dǎo)的寬度

D.A、B和C都是

()

二、多選題(本題共20小題,每小題1.5分,共30分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,至少有一項(xiàng)是符合題目要求的)

1.表面等離子體波導(dǎo)的特點(diǎn)包括以下哪些?

A.高傳輸效率

B.高損耗

C.緊湊的尺寸

D.高色散

()

2.以下哪些因素會(huì)影響表面等離子體波導(dǎo)的傳播特性?

A.金屬層的厚度

B.介質(zhì)層的厚度

C.波導(dǎo)的寬度

D.環(huán)境溫度

()

3.表面等離子體波導(dǎo)可以應(yīng)用于以下哪些領(lǐng)域?

A.光通信

B.生物傳感

C.光學(xué)集成

D.能源轉(zhuǎn)換

()

4.以下哪些波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以支持表面等離子體波的傳播?

A.介質(zhì)波導(dǎo)

B.金屬波導(dǎo)

C.光子晶體波導(dǎo)

D.波紋金屬片

()

5.下列哪些情況下,表面等離子體波會(huì)發(fā)生耦合?

A.兩個(gè)波導(dǎo)靠近

B.波導(dǎo)彎曲

C.波導(dǎo)寬度變化

D.波導(dǎo)長(zhǎng)度變化

()

6.以下哪些方法可以用來(lái)激發(fā)表面等離子體波?

A.光照射

B.電場(chǎng)激勵(lì)

C.磁場(chǎng)激勵(lì)

D.熱激勵(lì)

()

7.表面等離子體波導(dǎo)中的損耗類型包括以下哪些?

A.金屬吸收損耗

B.介質(zhì)吸收損耗

C.輻射損耗

D.界面損耗

()

8.以下哪些因素會(huì)影響表面等離子體波導(dǎo)的色散特性?

A.金屬層的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波導(dǎo)的寬度

D.波的頻率

()

9.表面等離子體波導(dǎo)的傳輸常數(shù)包括以下哪些分量?

A.實(shí)部

B.虛部

C.模式指數(shù)

D.相位常數(shù)

()

10.以下哪些材料適合作為表面等離子體波導(dǎo)的金屬層?

A.金Au

B.鋁Al

C.銅Cu

D.硅Si

()

11.表面等離子體波導(dǎo)的電磁場(chǎng)分布特點(diǎn)包括以下哪些?

A.電磁場(chǎng)主要集中在金屬表面

B.電磁場(chǎng)在介質(zhì)層內(nèi)部較弱

C.電磁場(chǎng)在金屬內(nèi)部為零

D.電磁場(chǎng)在金屬與介質(zhì)交界處最強(qiáng)

()

12.以下哪些現(xiàn)象與表面等離子體波導(dǎo)的模式競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)?

A.傳輸效率下降

B.損耗增加

C.帶寬變窄

D.色散增大

()

13.以下哪些措施可以減小表面等離子體波導(dǎo)的損耗?

A.優(yōu)化金屬層的厚度

B.優(yōu)化介質(zhì)層的厚度

C.減小波導(dǎo)寬度

D.增加波導(dǎo)長(zhǎng)度

()

14.表面等離子體波導(dǎo)的色散控制可以通過(guò)以下哪些方式實(shí)現(xiàn)?

A.調(diào)整金屬層的厚度

B.調(diào)整介質(zhì)層的厚度

C.改變波導(dǎo)的寬度

D.改變波導(dǎo)的長(zhǎng)度

()

15.以下哪些因素會(huì)影響表面等離子體波導(dǎo)的截止頻率?

A.金屬層的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波導(dǎo)的寬度

D.波導(dǎo)的長(zhǎng)度

()

16.以下哪些結(jié)構(gòu)可以用于表面等離子體波導(dǎo)的耦合與分束?

A.Y分支波導(dǎo)

B.馬赫-曾德爾干涉儀

C.耦合器

D.波導(dǎo)彎曲

()

17.表面等離子體波導(dǎo)在光通信中的應(yīng)用包括以下哪些?

A.光調(diào)制器

B.光開關(guān)

C.光傳感器

D.光放大器

()

18.以下哪些技術(shù)可以用于表面等離子體波導(dǎo)的制造?

A.光刻技術(shù)

B.蝕刻技術(shù)

C.化學(xué)氣相沉積

D.物理氣相沉積

()

19.以下哪些現(xiàn)象與表面等離子體波導(dǎo)中的表面波耦合有關(guān)?

A.電磁場(chǎng)能量的轉(zhuǎn)移

B.傳輸效率的變化

C.損耗的增加

D.色散的變化

()

20.表面等離子體波導(dǎo)的帶寬可以通過(guò)以下哪些方式拓寬?

A.優(yōu)化金屬層的厚度

B.優(yōu)化介質(zhì)層的厚度

C.增加波導(dǎo)寬度

D.減小波導(dǎo)長(zhǎng)度

()

三、填空題(本題共10小題,每小題2分,共20分,請(qǐng)將正確答案填到題目空白處)

1.表面等離子體波導(dǎo)中,電磁波主要在_______與_______的交界面上傳播。

()

2.表面等離子體波導(dǎo)的傳播常數(shù)由_______和_______兩部分組成。

()

3.為了減小表面等離子體波導(dǎo)的色散,可以_______金屬層的厚度和_______介質(zhì)層的厚度。

()

4.表面等離子體波導(dǎo)的損耗主要來(lái)源于_______和_______。

()

5.在表面等離子體波導(dǎo)中,_______波型的波容易激發(fā)并傳播。

()

6.金屬層的_______和_______是影響表面等離子體波導(dǎo)傳播特性的重要因素。

()

7.表面等離子體波導(dǎo)的截止頻率與_______和_______有關(guān)。

()

8.通過(guò)_______和_______可以改善表面等離子體波導(dǎo)的傳輸特性。

()

9.表面等離子體波導(dǎo)在光通信領(lǐng)域可以應(yīng)用于制造_______和_______等器件。

()

10.制造表面等離子體波導(dǎo)常用的技術(shù)包括_______和_______。

()

四、判斷題(本題共10小題,每題1分,共10分,正確的請(qǐng)?jiān)诖痤}括號(hào)中畫√,錯(cuò)誤的畫×)

1.表面等離子體波導(dǎo)中的電磁波主要在金屬內(nèi)部傳播。()

2.表面等離子體波導(dǎo)的損耗與金屬層的厚度成正比。()

3.介質(zhì)層的介電常數(shù)對(duì)表面等離子體波導(dǎo)的傳播特性沒(méi)有影響。()

4.在表面等離子體波導(dǎo)中,TE波和TM波都可以有效傳播。()

5.表面等離子體波導(dǎo)的色散特性可以通過(guò)調(diào)整波導(dǎo)寬度來(lái)控制。(√)

6.金屬層的厚度增加會(huì)導(dǎo)致表面等離子體波導(dǎo)的帶寬變窄。(√)

7.表面等離子體波導(dǎo)可以在真空中傳播。(×)

8.光子晶體波導(dǎo)是一種可以支持表面等離子體波傳播的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。(×)

9.表面等離子體波導(dǎo)可以用于制造光開關(guān)和光傳感器等器件。(√)

10.化學(xué)氣相沉積技術(shù)不適用于表面等離子體波導(dǎo)的制造。(×)

五、主觀題(本題共4小題,每題10分,共40分)

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述表面等離子體波導(dǎo)的基本原理,并說(shuō)明其在光電子領(lǐng)域的重要應(yīng)用。

()

2.描述表面等離子體波導(dǎo)的傳播常數(shù)及其物理意義,并討論如何通過(guò)調(diào)整波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化傳播特性。

()

3.論述表面等離子體波導(dǎo)的色散特性,以及它對(duì)波導(dǎo)性能的影響。提出至少兩種方法來(lái)減小或控制色散。

()

4.分析表面等離子體波導(dǎo)的損耗來(lái)源,并討論如何通過(guò)設(shè)計(jì)或材料選擇來(lái)降低這些損耗。

()

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)選擇題

1.D

2.A

3.A

4.C

5.B

6.A

7.A

8.C

9.A

10.C

11.A

12.A

13.D

14.A

15.A

16.A

17.C

18.D

19.D

20.D

二、多選題

1.AC

2.ABCD

3.ABCD

4.BD

5.ABC

6.ABC

7.ABCD

8.ABCD

9.AB

10.ABC

11.ABD

12.ABC

13.AB

14.ABC

15.ABC

16.ABCD

17.ABCD

18.ABCD

19.ABC

20.ABC

三、填空題

1.金屬表面介質(zhì)層

2.實(shí)部虛部

3.增加減少

4.金屬吸收介質(zhì)吸收

5.TM

6.介電常數(shù)厚度

7.金屬層介電常數(shù)介質(zhì)層介電常數(shù)

8.優(yōu)化金屬層厚度優(yōu)化介質(zhì)層厚度

9.光調(diào)制器光開關(guān)

10.光刻技術(shù)蝕刻技術(shù)

四、判斷題

1.×

2.×

3.×

4.×

5.√

6.√

7.×

8.×

9.√

10.×

五、主觀題(參考)

1.表面等離子體波導(dǎo)利用金屬表面的等離子體波與介

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