光學波導表面等離子體考核試卷

光學波導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選項中，只有一項是符合題目要求的）

1.下列哪種波導可以有效地支持表面等離子體波？

A.介質(zhì)波導

B.金屬波導

C.光纖

D.波紋金屬片

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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

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3.下列關于表面等離子體波的說法，哪項是正確的？

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

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4.表面等離子體波導中，波矢量的大小與以下哪個因素有關？

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.波導的寬度

()

5.以下哪種情況下，表面等離子體波會發(fā)生衰變？

A.波導寬度增加

B.波導長度增加

C.金屬介電常數(shù)減小

D.介質(zhì)層介電常數(shù)增加

()

6.表面等離子體波導的損耗主要來源于以下哪個因素？

A.金屬吸收

B.介質(zhì)吸收

C.波導彎曲

D.波導長度

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7.下列哪種結構有利于提高表面等離子體波導的傳輸效率？

A.減小金屬層的厚度

B.增加介質(zhì)層的厚度

C.減小波導寬度

D.增加波導長度

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8.表面等離子體波導的色散特性與以下哪個因素有關？

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.波導的寬度

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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.電場作用在金屬表面

C.磁場作用在金屬表面

D.機械振動金屬表面

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10.在表面等離子體波導中，以下哪種現(xiàn)象會發(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

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11.關于表面等離子體波導的傳播常數(shù)，以下哪個說法是正確的？

A.實部代表波的能量傳播

B.虛部代表波的能量傳播

C.實部代表波的衰減

D.虛部代表波的相位變化

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12.以下哪種材料適用于表面等離子體波導的金屬層？

A.銅Cu

B.鋁Al

C.硅Si

D.玻璃

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13.表面等離子體波導中，以下哪種波型容易激發(fā)？

A.TEM波

B.TE波

C.TM波

D.HE波

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14.在表面等離子體波導中，以下哪個參數(shù)會影響波導的截止頻率？

A.金屬的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波導的寬度

D.波導的長度

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15.關于表面等離子體波導的損耗，以下哪個說法是正確的？

A.損耗主要來源于金屬層的吸收

B.損耗主要來源于介質(zhì)層的吸收

C.損耗與波導的長度成正比

D.損耗與波導的寬度成正比

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16.以下哪種結構有利于減小表面等離子體波導的色散？

A.減小金屬層的厚度

B.增加介質(zhì)層的厚度

C.減小波導寬度

D.增加波導長度

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17.表面等離子體波導的傳輸特性與以下哪個因素有關？

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.波導的寬度

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18.關于表面等離子體波導的帶寬，以下哪個說法是正確的？

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.帶寬與波導的寬度成正比

D.帶寬與波導的長度成正比

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19.以下哪種現(xiàn)象表明表面等離子體波導中存在模式競爭？

A.傳輸損耗增大

B.傳輸效率降低

C.波導色散增大

D.波導帶寬變窄

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20.以下哪種方法可以有效地改善表面等離子體波導的傳輸特性？

A.優(yōu)化金屬層的厚度

B.優(yōu)化介質(zhì)層的厚度

C.優(yōu)化波導的寬度

D.A、B和C都是

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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選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.表面等離子體波導的特點包括以下哪些？

A.高傳輸效率

B.高損耗

C.緊湊的尺寸

D.高色散

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2.以下哪些因素會影響表面等離子體波導的傳播特性？

A.金屬層的厚度

B.介質(zhì)層的厚度

C.波導的寬度

D.環(huán)境溫度

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3.表面等離子體波導可以應用于以下哪些領域？

A.光通信

B.生物傳感

C.光學集成

D.能源轉換

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4.以下哪些波導結構可以支持表面等離子體波的傳播？

A.介質(zhì)波導

B.金屬波導

C.光子晶體波導

D.波紋金屬片

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5.下列哪些情況下，表面等離子體波會發(fā)生耦合？

A.兩個波導靠近

B.波導彎曲

C.波導寬度變化

D.波導長度變化

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6.以下哪些方法可以用來激發(fā)表面等離子體波？

A.光照射

B.電場激勵

C.磁場激勵

D.熱激勵

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7.表面等離子體波導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

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8.以下哪些因素會影響表面等離子體波導的色散特性？

A.金屬層的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波導的寬度

D.波的頻率

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9.表面等離子體波導的傳輸常數(shù)包括以下哪些分量？

A.實部

B.虛部

C.模式指數(shù)

D.相位常數(shù)

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10.以下哪些材料適合作為表面等離子體波導的金屬層？

A.金Au

B.鋁Al

C.銅Cu

D.硅Si

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11.表面等離子體波導的電磁場分布特點包括以下哪些？

A.電磁場主要集中在金屬表面

B.電磁場在介質(zhì)層內(nèi)部較弱

C.電磁場在金屬內(nèi)部為零

D.電磁場在金屬與介質(zhì)交界處最強

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12.以下哪些現(xiàn)象與表面等離子體波導的模式競爭有關？

A.傳輸效率下降

B.損耗增加

C.帶寬變窄

D.色散增大

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13.以下哪些措施可以減小表面等離子體波導的損耗？

A.優(yōu)化金屬層的厚度

B.優(yōu)化介質(zhì)層的厚度

C.減小波導寬度

D.增加波導長度

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14.表面等離子體波導的色散控制可以通過以下哪些方式實現(xiàn)？

A.調(diào)整金屬層的厚度

B.調(diào)整介質(zhì)層的厚度

C.改變波導的寬度

D.改變波導的長度

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15.以下哪些因素會影響表面等離子體波導的截止頻率？

A.金屬層的介電常數(shù)

B.介質(zhì)層的介電常數(shù)

C.波導的寬度

D.波導的長度

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16.以下哪些結構可以用于表面等離子體波導的耦合與分束？

A.Y分支波導

B.馬赫-曾德爾干涉儀

C.耦合器

D.波導彎曲

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17.表面等離子體波導在光通信中的應用包括以下哪些？

A.光調(diào)制器

B.光開關

C.光傳感器

D.光放大器

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18.以下哪些技術可以用于表面等離子體波導的制造？

A.光刻技術

B.蝕刻技術

C.化學氣相沉積

D.物理氣相沉積

()

19.以下哪些現(xiàn)象與表面等離子體波導中的表面波耦合有關？

A.電磁場能量的轉移

B.傳輸效率的變化

C.損耗的增加

D.色散的變化

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20.表面等離子體波導的帶寬可以通過以下哪些方式拓寬？

A.優(yōu)化金屬層的厚度

B.優(yōu)化介質(zhì)層的厚度

C.增加波導寬度

D.減小波導長度

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

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

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2.表面等離子體波導的傳播常數(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.表面等離子體波導的損耗主要來源于_______和_______。

()

5.在表面等離子體波導中，_______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傳播特性的重要因素。

()

7.表面等離子體波導的截止頻率與_______和_______有關。

()

8.通過_______和_______可以改善表面等離子體波導的傳輸特性。

()

9.表面等離子體波導在光通信領域可以應用于制造_______和_______等器件。

()

10.制造表面等離子體波導常用的技術包括_______和_______。

()

四、判斷題（本題共10小題，每題1分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.表面等離子體波導中的電磁波主要在金屬內(nèi)部傳播。（）

2.表面等離子體波導的損耗與金屬層的厚度成正比。（）

3.介質(zhì)層的介電常數(shù)對表面等離子體波導的傳播特性沒有影響。（）

4.在表面等離子體波導中，TE波和TM波都可以有效傳播。（）

5.表面等離子體波導的色散特性可以通過調(diào)整波導寬度來控制。（√）

6.金屬層的厚度增加會導致表面等離子體波導的帶寬變窄。（√）

7.表面等離子體波導可以在真空中傳播。（×）

8.光子晶體波導是一種可以支持表面等離子體波傳播的波導結構。（×）

9.表面等離子體波導可以用于制造光開關和光傳感器等器件。（√）

10.化學氣相沉積技術不適用于表面等離子體波導的制造。（×）

五、主觀題（本題共4小題，每題10分，共40分）

1.請簡述表面等離子體波導的基本原理，并說明其在光電子領域的重要應用。

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2.描述表面等離子體波導的傳播常數(shù)及其物理意義，并討論如何通過調(diào)整波導結構來優(yōu)化傳播特性。

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

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4.分析表面等離子體波導的損耗來源，并討論如何通過設計或材料選擇來降低這些損耗。

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標準答案

一、單項選擇題

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

10.光刻技術蝕刻技術

四、判斷題

1.×

2.×

3.×

4.×

5.√

6.√

7.×

8.×

9.√

10.×

五、主觀題（參考）

1.表面等離子體波導利用金屬表面的等離子體波與介