实验2 光纤数值孔径NA测量实验

实验2 光纤数值孔径NA 测量实验 2011.11.09

一、实验目的

1、学习光在光导纤维中传播的基本原理

2、掌握测量通信石英光纤的数值孔径

2、熟练光学调节技术及熟悉光功率计

二、实验仪器

1、光源 1台

2、读数旋转台 1个

3、三维微调架 1个

4、光纤两根（单模、多模各一根） 2根

5、光纤适配器 1个

6、光斑屏 1个

7、光功率计 1个

三、实验原理

光纤的数值孔径

数值孔径（NA ）是衡量一根光纤当光线从其端面入射时，它接收光能大小的一个重要参数，也就是说它是反映光纤捕捉光线（或聚光）能力大小的一个参数。

如图六所示，通常我们考虑的是光纤中子午光线的数值孔径。设θc 为光纤内产生全反射时的临界角，则可知Sin θc=n 2/n 1.因为光是从空气（n 0=1）入射到光纤端面的，所以根据图五，可得()210/90/n n Sin Sin c a =-θθ由此又可得 ()()n n n n n n c Cos Sin c a 1211/sin 2

02110-=-==θθθ (1-2) 通常，通讯中用的光纤为弱导光纤，其纤芯和包层的折折率差很小，可近似认为n 1+n 2≈2n 1，若定义相对折射率差为△=(n 1-n 2)/n 1,则

?==200n n a Sin NA θ (1-3)

这就是光纤的数值孔径的定义式，称之为光纤的最大理论数值孔径。

光纤的数值孔径的测试通常采用方法有：“近场法”和“远场法”。

A 、“近场法”是根据数值孔径的定义，测出折射率n 1和n 2，求得数值孔径NA 为n n NA 2

221-=。由这种方法测出的数值孔径称为“理论数值孔径”或“标称数值孔径”。 B 、“远场法”如实验所述的测量光纤的数值孔径（NA ）的两种方法。

光纤数值孔径（NA ）是光纤能接收光辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤和光源、光检测器及其它光纤耦合时的耦合效率的重要参数。图1－6示出了阶梯多模光纤可接收的光锥范围。因此光纤数值孔径就代表光纤能传输光能的大小，光纤的NA 大，传输能量

本领大。

NA 的定义式是

=NA n o*Sin θ=n n 2

221

- （1－4）式中n 0为光纤周围介质的折射率，θ为最大接受角。n 1和n 2分别为光纤纤芯和包层的折射率。光纤在均匀光场下，其远场功率角分布与理论数值孔径m NA 有如下关系：

NA m Sin *=καθ （1－5）

其中θ是远场辐射角，Ka 是比例因子，由下式给出： [])0(/)(2/1P P g θκα-= （1－6）

式中P （0）与P （θ）别分θ=0和θ=θ处远场辐射功率，g 为光纤折射率分布参数。计算结果表明，若取P （θ）/P （0）=5%，在g ≥2时Ka 的值大于0.975。因此可将对应于P （θ）曲线上光功率下降到中心值的5%处的角度θe 的正弦值定义为光纤的数值孔径，称之为有效数值孔径：

e ef

f NA θsin = （1－7）

三、实验步骤

试验内容包括：校正调试训练、测量输出孔径角与输入孔径角。实验步骤如下：

1、He-Ne 激光器和光功率计的电源，调整实验系统；

a. 调整激光管，使激光束平行于实验平台面；

b. 调整旋转台，使转盘刻度置于0；

c. 取待测光纤，一端经旋转台上的光纤架与激光束耦合，另一端与光功率计相连；

d. 仔细调节光纤架及配合调节激光管支撑螺钉，使光纤输出功率最大（该项须由指导

老师指导下进行）。

2、测试输入孔径角i θ；

(1) 光纤输出端于光功率计的探头相连；

(2) 旋转读数平台，改变光束入射角，记录不同旋转角度θ下的输出光功率值；

(3) 绘制P-θ曲线，取P （θ）下降到中心值的5%时所对应的θ值作为

i θ。

3、测输出数值孔径角θo ，实验系统图如图1－7所示；

a. 把光功率计上的光纤接头接到光斑屏前的光线适配器上；

b. 置观察屏于距光纤端面L 距离处，则在观察屏上可见光纤输出圆光斑，其直径为D ；

c. 调三维微调架，准确测量L 和D 的值，得输出孔径角为： )]2/(arctan[0L D =θ (11-8)

4、目测数值孔径角j θ；

a. 调节步骤同1项四个步骤；

b. 除去光纤输出端的光功率计，可在观察屏观测到一输出圆光斑；

c. 转动读数旋转台，直到观察屏上的光斑消失，读此时的旋转台旋转角度j θ。

5、计算光纤数值孔径；

计算公式为：

θsin =NA

（11-9）

其中θ即上一步骤测得的0θ、i θ和j θ。

5、关激光器和光功率计的电源，整理实验仪器，结束实验。

【实验报告】近代物理实验教程的实验报告

近代物理实验教程的实验报告时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍：一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信，了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。

二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱

光纤通信实验报告

计算机与信息技术学院实验报告专业：通信工程年级/班级：2009级 2011—2012学年第一学期课程名称光纤通信指导教师李新源本组成员学号姓名 XXXXXX 实验地点计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日项目名称自动光功率控制电路实验类型硬件实验一、实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理二、实验内容： 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数三、实验仪器： 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。四、实验原理：激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定，可以用光反馈来自动调整偏置电流，电路如下图所示： 1 A 3 A 2 A B I

首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接：数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块（数字光发信号输入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA

光纤通信实验报告汇总

南京工程学院通信工程学院实验报告课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日

目录实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)

实验一半导体激光器P-I特性测试实验一、实验目的学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根三、实验原理半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith

光纤的数值孔径

光纤的数值孔径光纤是由纤芯、包层所组成的圆柱形的介质光波导。纤芯的折射率总是比包层的折射率略大。当光波从折射率较大的介质入射进入较小的介质时，会在两种介质的边界发生折射和反射。斯奈尔（Snell）定律描述了入射角和折射角与介质折射率的关系。图1所示的是一束子午光线在一个阶跃折射率光纤中传播的情况。设纤芯的折射率是n1，包层的折射率为n2，光线从折射率为n0的介质中进入光纤纤芯，光线与光纤轴之间的夹角为θ0。光线进入纤芯后以入射角α投射到纤芯与包层的界面上，并在界面上发生折射和反射。设折射角是θ2，根据斯奈尔定律，有设当α＝θc时，折射角θ2＝90°，这时，所有入射的光都不会进入n2介质。当α＞θc 时，即n1和n2的界面上有全反射发生。图1 理想的阶跃折射率光纤中，子午光线传播的射线光学表示根据式（7-2）可以得到在n1和n2的界面上有全反射发生，在空气（no＝1）中光线的最大入射角岛θo,max所应满足的关系式：这里，Δ=(n1-n2)/n1是光纤芯层与包层的相对折射率差。 NA是一个无量纲的数，它表示光纤接收和传输光的能力。通常NA的数值在0.14～0.5范围之内。光纤的数值孔径NA越大，光线可以越容易地被耦合到该光纤中。光纤中有子午线和斜光线两类射线可以传播，子午光线是经过光纤对称轴的子午平面内的光线射线，而斜光线是沿一条类似于螺旋形的路径。对光纤中射线传播的一般特性进行分析时仅使用子午光线就足够了。上述有关光纤的数值孔径的分析就是应用光的射线理论对子午光线的分析获得的。定义及相关概念入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度a的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA＝sina），多模光纤NA的范围一般在0.18

光纤通信实验报告2012301200003

武汉大学电工电子信息学院实验报告电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工程方面的实际应用技能。二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。其优势主要体现在以下几个方面：（1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。（2）复用方式低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的

光电信息实验要求掌握的48个问题

光电信息技术实验需要掌握的48个问题 1、你认为撰写实验报告应该包括哪些要素？这些要素应该从哪些角度去撰写？ 2、撰写实验报告的目的是什么？通过撰写实验报告，应该学会什么？ 3、你认为撰写实验报告的过程中，重点应该放在哪个部分？为什么？ 4、就你对本学期光信息技术实验这门课所设置的实验而言，你认为开展光信息技术实验中需要注意哪些问题？ 5、你认为保持光学实验室的整洁卫生重要吗？为什么？ 6、导轨上的光学实验和光学平台上的光学实验有什么区别？你认为作为学生实验来说，哪种模式更好？为什么？ 7、光学平台主要由哪些部分组成？各部分的功能是什么？ 8、选用铁磁不锈钢材料和选择铝材作为光学平台的台板时，各有什么优缺点？ 9、铝膜反射镜的缺点是反射率不够高，仅84％左右，膜层的机械强度不够高，膜层表面容易损伤，为了保护铝膜反射镜，在其表面受到污染后应该怎么去处理？ 10、什么样的光学元件可以被称为分束镜？分束镜是用来做什么的？一般有哪些类型？ 11、从偏振片的结构描述自然光透过偏振片后为什么会变成偏振光？ 12、什么是波片？为什么波片也会被称为相位延迟片？ 13、根据学过的光学知识，设计一套扩束-准直系统，并介绍其工作原理。 14、与普通透镜相比，傅里叶变换透镜有什么特点？在设计傅里叶变换透镜时，需要注意什么？ 15、什么样的光学元件叫滤光片？按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类，滤光片一般可以分为哪些类型？ 16、什么是平晶？简述用平晶测量光学元件表面平整度的原理。 17、He-Ne激光管在没有调出激光的时候所发的光是荧光，简述He-Ne激光管发荧光的工作原理。 18、根据本学期对He-Ne激光器的调节实验的练习，结合上学期《激光原理》方面的知识，简述He-Ne激光器的结构、基本类型和工作原理。 19、结合上学期《激光原理》方面的知识，简述半导体激光器的结构和工作原理。 20、在光信息技术实验中，我们用到过两种光电探测器，一种是硅光电探测器，另一种是平方率探测器，请给出这两种探测器的区别与联系。 21、偏振光是我们在实验中经常用到的，请根据我们已经学过的知识，说出你所了解的产生偏振光的方法，并简要描述从自然光变成偏振光的过程。 22、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，请设计出一套可以测量Verdet常数的实验装置，并介绍该装置是如何测量Verdet常数的。 23、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，你是否认为该装置可以用来测量线圈内的磁场强度？为什么？ 24、从唯象角度来解释法拉第效应旋光角的形成机制。 25、在《验证马吕斯定律实验》中，我们得出透过检偏器的光强I与透过检偏器的最大光强I max之间有什么关系？请推导为什么二者之间呈现的是这种关系。 26、请说出光纤的结构、光纤的分类以及光在光纤中传输的基本规律。

01.光纤数值孔径(NA)性质与参数测量实验1-6

实验一光纤数值孔径(NA)性质与参数测量实验实验一光纤数值孔径（NA）性质与参数测量实验一、实验目的 1、学习光在光导纤维中传播的基本原理 2、掌握测量通信石英光纤的数值孔径 2、熟练光学调节技术及熟悉光功率计二、实验仪器 1、光源1台 2、读数旋转台1个 3、三维微调架1个 4、光纤两根（单模、多模各一根）2根 5、光纤适配器1个 6、光斑屏1个 7、光功率计1个三、实验原理 1、光纤的基本构造光纤的构造如图1－1所示。它主要有纤芯、包层、涂敷层及套塑四部分组成。 (1) 纤芯纤芯位于光纤的中心部位。它主要成分是高纯度的二氧化硅，其纯度高达99.99999%，其余成分为掺入的少量掺杂剂，如五氧化二磷(P2O5)和二氧化锗（GeO2）。掺杂剂的作用是提高纤芯的折射率。纤芯的直径一般为5~50微米。 (2) 包层包层也是含有少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。掺杂剂有氟和硼。这些掺杂剂的作用是降低包层的折射率。包层的直径2b一般为125微米。 (3) 涂敷层包层的外面涂敷一层很薄的涂敷层。通常进行两次涂敷，涂敷层材料一般为环氧树脂或硅橡胶。该层的作用是增强光纤的机械强度。 (4)套塑涂敷层之外就是套塑。套塑的原料大都是采用尼龙或聚乙稀。它的作用也是加强光纤的机械强度。一般没套塑层的光纤称为裸光纤。套塑图1-1 光纤的结构示意图 2、光纤的传光原理

光纤通信及光纤信息实验指导书（1）光纤的传光原理：采用几何光学来分析时主要包括光的反射、折射和全反射等。采用波动理论分析时主要包括导模、模数、双折射等。（2）光在光纤中的传播主要有二种类型，如图1－2所示。（a ）阶跃型光纤其光纤折射率呈阶跃型分布。该种光纤的纤芯折射率均匀且比包层高，以保证传输光能在纤芯和包层的界面上实现全反射，光传输轨迹为锯齿形。当光纤NA 大时，反射次数多、损耗大。阶跃光纤是光纤应用的基本类型。（b ）渐变型光纤其纤芯的折射率呈曲面分布，使传输光的轨迹为光滑曲线（如正弦函数曲线），也称蛇形传光。其优点是NA 大，色散和损耗较小，传输距离大，但价格高。另外，在单模光纤中，纤芯的直径很小，光线几乎是沿着光纤轴传播的。 3、光纤的传输模式对于阶跃光纤，光纤中的传输模式与波导参数V 有关。波导参数V 的定义为： V=2πa(NA)/λ (1-1) 式中a —— 光纤纤芯的半径；NA —— 光纤的数值孔径；λ —— 入射光波长。在光纤NA 保持一定的情况下，光纤的芯径越大，则波导参数越大。光纤能传播的模式也越多，当V ≤2.4的时候光纤就只能传播单一模式，这种光纤称为单模光纤；当V>2.4时能传播多种模式，例如V ≤3.8时，光纤就传输四种模式(21010111HE TM TE HE 、、、)，在这种光纤输出端可观测到对应于这4种模式的4种光斑类型，所以一般V>2.4的光纤就称为多模光纤。图1-4是光脉冲在多模光纤和单模光纤中的传输性能示意图。由图1-4可见，多模光纤损耗大、色散较强，因而脉冲畸变严重；而单模光纤损耗和色散性能都较佳，对光脉冲的影响较小。光纤长距离通讯中的光纤是用单模光纤，就是这个原因。 4、光纤的光学参数和特性（1）光纤的数值孔径数值孔径（NA ）是衡量一根光纤当光线从其端面入射时，它接收光能大小的一个重要参数，也就是说它是反映光纤捕捉光线（或聚光）能力大小的一个参数。如图六所示，通常我们考虑的是光纤中子午光线的数值孔径。设θc 为光纤内产生全反射时的临界角，则可知Sin θc=n 2/n 1.因为光是从空气（n 0=1）入射到光纤端面的，所以根据θ a 图1-3、光纤的径向折射率分布图1-2、光纤中的子午光线传输渐变光纤阶越光纤 θc

光纤传输损耗测试-实验报告

华侨大学工学院实验报告课程名称：光通信技术实验实验项目名称：实验1 光纤传输损耗测试学院：工学院专业班级：13光电姓名：林洋学号：1395121026 指导教师：王达成

2016 年05 月日预习报告一、实验目的 1）了解光纤损耗的定义 2）了解截断法、插入法测量光纤的传输损耗二、实验仪器 20MHz双踪示波器万用表光功率计电话机光纤跳线一组光无源器件一套（连接器，光耦合器，光隔离器，波分复用器，光衰减器）三、实验原理 αλ，其含义为单位长度光纤引起的光纤在波长λ处的衰减系数为()

光功率衰减，单位是dB/km 。当长度为L 时， 10()()lg (/)(0) P L dB km L P αλ=- （公式1.1） ITU-T G.650、G.651规定截断法为基准测量方法，背向散射法（OTDR 法）和插入法为替代测量方法。本实验采用插入法测量光纤的损耗。（1）截断法：（破坏性测量方法）截断法是一个直接利用衰减系数定义的测量方法。在不改变注入条件下，分别测出长光纤的输出功率2()P λ和剪断后约2m 长度短光纤的输出功率1()P λ，按定义计算出()αλ。该方法测试精度最高。偏置电路注入系统光源滤模器包层模剥除器被测光纤检测器放大器电平测量图1.1 截断法定波长衰减测试系统装置（2）插入法插入法原理上类似于截断法，只不过用带活接头的连接软线代替短纤进行参考测量，计算在预先相互连接的注入系统和接受系统之间（参考条件）由于插入被测光纤引起的功率损耗。显然，功率 1 P 、 2 P 的测量没有截断法直接，而且由于连接的损耗会给测量带来误差，精度比截断法差一些。所以该方法不适用于光纤光缆制造长度衰减的测量。但由于它具有非破坏性不需剪断和操作简便的优点，用该方法做成的便携式仪表，非常适用于中继段长总衰减的测量。图1.2示出了两种参考条件下的测试原理框图。

实验十__可调光衰减器参数测量实验

实验十可调光衰减器参数测量实验一、实验目的 1．了解光衰减器、性能参数及其用途； 2．实验操作可调光衰减器参数测量。二、实验仪器用具手持式光源1套；手持式光功率计一台；可调光衰减器1只；单模光纤跳线（FC/PC）2根。三、学习和实验内容 1．光衰减器简介光衰减器是一种用来降低光功率的光无源器件。根据不同的应用，它分为可调光衰减器和固定光衰减器两种。在光纤通信中，可调光衰减器主要用于调节光线路电平，在测量光接收机灵敏度时，需要用可调光衰减器进行连续调节来观察光接收机的误码率；在校正光功率计和评价光传输设备时，也要用可调光衰减器。固定光衰减器结构比较简单，如果光纤通信线路上电平太高就需要串入固定光衰减器。光衰减器不仅在光纤通信中有重要应用，而且在光学测量、光计算和光信息处理中也都是不可缺少的光无源器件。可调光衰减器一般采用光衰减片旋转式结构，衰减片的不同区域对应金属膜的不同厚度。根据金属膜厚度的不同分布，可做成连续可调式和步进可调式。为了扩大光衰减的可调范围和精度，采用衰减片组合的方式，将连续可调的衰减片和步进可调衰减片组合使用。可变衰耗器的主要技术指标是衰减范围、衰减精度、衰耗重复性、插入损耗等。对于固定式光衰减器，在光纤端面按所要求镀上有一定厚度的金属膜即可以实现光的衰耗；也可以用空气衰耗式，即在光的通路上设置一个几微米的气隙，即可实现光的固定衰耗。 2．光衰减器的主要类型及特性参数（1）固定式光连接型衰减器特点：高回波损耗、结构简单、最大承载功率(1W )、波长相关性小、低偏振相关损耗、结构紧凑。适用于：光配线架、光纤网络系统、高速光纤传输系统、有线电视（CATV）系统、长途干线密集波分复用（DWDM）系统，光分插复用器（OADM）. 主要性能指标： z衰减量： 1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,15,20,25,30dB z衰减精度：≤5dB ±0.3dB； ≤10dB ±0.5dB； >10dB ±10% z回波损耗： PC：>40dB, UPC：>50dB, APC：>60dB z工作波长： 1310nm 和1550nm (SM) 1550nm (DSF) z可提供连接头类型：FC, SC, ST, LC, MU型（2）1～ 30dB可调式光连接型衰减器特点：衰减值可调、与波长变化无关、衰减精度高，附加损耗低，性价比优、可实现

光纤通信实验报告

光纤通信实验报告班级：14050Z01 姓名：李傲学号：1405024239

实验一光发射机的设计一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。

实验2 光纤数值孔径的测量实验数据处理与分析

光纤数值孔径的测量数据处理与分析 1、数据处理与分析（1）多模光纤数值孔径测量（2）单模光纤数值孔径测量

分析：由表1以及表2分析可知，实验所测得的多模光纤数值孔径为 0.231MMF NA =，单模光纤是数值孔径为0.157SMF NA =。由此可知，通常情况下，多模光纤数值孔径大于单模光纤的数值孔径，这也解释了为什么多模光纤耦合效率大于单模光纤的耦合效率。 2、误差分析本实验误差较大，主要来自于以下几方面：（1）激光器、显微镜、光纤以及光功率计探测头之之间不可能百分百的准直，一定会存在微小的偏差，这会对实验结果产生一定的误差。（2）读数时会产生偶然误差，特别是螺旋测微仪的读数。（3）实验存在不稳定的因素，比如实验时观察到，光功率计的示数并非稳定不变，而是存在微小波动，这也会对实验结果产生误差。 3、实验总结通过此次试验，我对光纤数值孔径有了深刻的学习与认识，明白了光纤数值孔径的含义以及意义，知道了单模光纤数值孔径与多模光纤数值孔径的差异；同时也学会了如何测量单光纤与多模光纤的数值孔径NA 。续表

4、思考题 1.实验中是否可以更换其它的聚焦透镜，有何依据? 答：实验中不可以更换其它聚焦透镜。原因有二，其一，为了最有效地把光入射到光纤中去，通常应采用其数值孔径与光纤数值孔径相同的透镜进行聚光，如果更换就会影响激光与光纤的耦合效率，从而影响实验结果的准确性。其二，更换聚焦透镜就意味着调节好的准直光路受到破坏，将不能再继续实验，如果要继续实验需要重新对实验光路进行调整准直，所以实验中不能更换聚焦透镜。 2.为何532nm单模、多模光纤的数值孔径有差异？答：单模光纤与多模光纤的数值孔径均由芯区与包层的折射率所决定，即NA=因此，实验所测得的532nm的单模光纤与多模光纤数值孔径的差异（多模数值孔径大于单模）是光纤自身的因素所决定的。另外，由于多模光纤可以同时传输多种模式的光，而单模光纤只能传输一种模式的光，这也可能会对实验结果产生一定影响。 3.比较L 数值大小对测量结果精确度的影响？答：通过比较实验值与理论值可知，在一定范围内，L数值越大，即探测器与出光口的距离越大，测量结果越精确。

光纤熔接的实验报告

实验：光纤的熔接实验目的： 1.了解光纤以及熔接光纤所使用的工具；； 2.掌握基本熔接光纤的步骤； 3.可以熟练的完成光纤的熔接并且成功率很高；实验环境：光纤熔接过程中使用的工具主要有：光纤熔接机、光纤切割刀、剥线钳、热缩套管、酒精和脱脂棉球、卫生纸。另有辅助工具：十字螺丝刀、红光笔、光纤终端盒、剪刀等。它们作业如下：光纤熔接机：用来熔接光纤；光纤切割刀：用来制作光纤端面；剥线钳：用来剥去光纤束管和涂敷层；热缩套管：放在光纤熔接处保护光纤；酒精棉球：用来清理光纤；卫生纸：用来清理光纤上的油层；十字螺丝刀：用来拆卸终端盒；终端盒：用来盘放熔接好的尾纤，起保护作用；剪刀：用来剪去光缆和尾纤中的保护丝绒等；光纤配线架： ST耦合器、SC耦合器：光纤，尾纤红光笔：使用红光笔进行测试，是否连接成功；光纤熔接步骤：第一步：测量；

首先使用卷尺测量从一座建筑物到另一座建筑物之间的距离为多少，以及确定相应使用光纤的长度（包含预留的长度和建筑物之间的距离）；第一步：开揽；首先使用横向开揽刀将黑色光纤外表去皮；第二步：分揽；在分揽之前先将热缩套管套在光纤和尾纤上，用剥线钳去掉光纤及尾纤上的保护层，再用剥线钳的后端口剥去涂敷层，剥涂敷层时用力一定呢个要适中，用力轻涂敷层不容易去掉，用力过大会把纤芯刮坏，方法为：左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度以5cm为宜，余纤在无名指、小拇指之间自然打弯，以增加力度，防止打滑。“稳”，即剥纤钳要握得稳。“快”，即剥纤要快，剥纤钳应与光纤垂直，上方向内倾斜一定角度，然后用钳口轻轻卡住光纤，右手随之用力，顺光纤轴向平推出去，整个过程要自然流畅，一气呵成。观察光纤及尾纤剥除部分的涂敷层是否全部剥除，若有残留应重剥，如有极少量不易剥除的涂敷层，使用酒精棉球沾上酒精，然后擦拭清洁；第三步：打开熔接机；第四步：制作对接光纤端面；将清洁好的光纤及尾纤用光纤切割刀切割光纤；在切割裸纤时应注意：第一，在放光纤时先把割刀位置推好；第二，光纤要放到V型槽内，不能偏差；第三，涂敷层前段距离切割刀16mm左右；第四，切割刀的右侧紧固压件一定要压紧；第五，切割时，推刀要果断。第六，切割完成后拿光纤时注意切割面不要碰任何东西，不要在空气中放置时间过长，直接放到熔纤机中，另一端也要赶紧做好，因为且各端面在空气中暴露时间过长会影响熔接质量；第七，切割掉的废光纤头要放到安全的地方，以免扎到人。第五步；放置光纤；光纤切割好要立即放到熔纤机中，熔纤机平台要保证洁净无灰尘，如有灰尘，要用酒精棉球擦拭干净，放置光纤时要放到V型槽内，光纤的前段要平稳，不能翘起，不能超过电极，放好后压下紧固件，盖好防风盖，等另一端尾纤也放好后开始熔接。在光纤溶解过程中，我们一般选择自动熔接，即放好光纤后，按熔接机右侧带箭

光纤通信实验报告全

光纤通信实验报告实验1.1 了解和掌握了光纤的结构、分类和特性参数，能够快速准确的区分单模或者多模类型的光纤。实验1.2 1.关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1550、RX1550两法兰接口（选择工作波长为 1550nm的光信道），注意收集好器件的防尘帽。 2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”。确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。 3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。 4.用信号连接线连接P101、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点，确认有相应的波形输出，调节 W205 即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度，最大不超过5V。即将m序列电信号送入1550nm光发端机，并转换成光信号从TX1550法兰接口输出。 5.示波器B通道测试光收端机输出电信号的P204试点，看是否有与TX1550测试点一样或类似的信号波形。 6.按“返回”键，选择“码型变换实验—CMI码设置”并确认。改变SW101拨码器设置（往上为1，往下为0），以同样的方法测试，验证P204和TX1550测试点波形是否跟着变化。

7.轻轻拧下TX1550或RX1550法兰接口的光跳线，观测P204测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。 8.以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，如果要求两实验箱间进行双工通信，如何设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。 9.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。实验2.1 1.关闭系统电源，按照图 2.1.1将1550nm光发射端机的TX1550法兰接口、FC-FC单模尾纤、光功率计连接好（TX1550通过尾纤接到光功率计），注意收集好器件的防尘帽。2.打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验-- CMI码设置” 确认，即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列，如10001000。 3.示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。

光纤参数的定义

1.数值孔径NA 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。在光学中，数值孔径是表示光学透镜性能的参数之一。用放大镜把太阳光汇聚起来，能点燃纸张就是一个典型例子。若平行光线照射在透镜上，并经过透镜聚焦于焦点处时，假设从焦点到透镜边缘的仰角为θ，则取其正弦值，称之为该透镜的数值孔径，光纤的数值孔径大小与纤芯折射率，及纤芯－包层相对折射率差有关。从物理上看，光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA 越大，则光纤接收光的能力也越强。从增加进入光纤的光功率的观点来看，NA 越大越好，因为光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。但是NA太大时，光纤的模畸变加大，会影响光纤的带宽。因此，在光纤通信系统中，对光纤的数值孔径有一定的要求。通常为了最有效地把光射入到光纤中去，应采用其数值孔径与光纤数值孔径相同的透镜进行集光。数值孔径是多模光纤的重要参数，它表征光纤端面接收光的能力，其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和对模式色散的影响。 2.模场直径d 模场直径表征单模光纤集中光能量的程度。由于单模光纤中只有基模在进行传输，因此粗略地讲，模场直径就是在单模光纤的接收端面上基模光斑的直径（实际上基模光斑并没有明显的边界）。可以极其粗略地认为（很不严格的说法），模场直径d 和单模光纤的纤芯直径相近。 3.截止波长λc 我们知道，当光纤的归一化频率V小于其归一化截止频率Vc时，才能实现单模传输，即在光纤中仅有基模在传输，其余的高次模全部截止。也就是说，除了光纤的参量如纤芯半径，数值孔径必须满足一定条件外，要实现单模传输还必须使光波波长大于某个数值，即λ≥λc，这个数值就叫做单模光纤的截止波长。因此，截止波长λc的含义是，能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。也就是说，尽管其它条件皆满足，但如果光波波长不大于单模光纤的截止波长，仍不可能实现单模传输。

近代物理实验教程的实验报告

( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054001 近代物理实验教程的实验报告Experimental report of modern physics experiment course

工作报告| Work Report 实验报告近代物理实验教程的实验报告时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍：一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），第2页

光纤通信实验报告

一、实验目的 1.了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求 2.掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法 3.了解数字光发端机的消光比的指标要求 4.掌握数字光发端机的消光比的测试方法二、实验仪器 1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台 2.光功率计1台 3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根 4.示波器1台 5.850nm光发端机1个 6.ST/PC-FC/PC多模光跳线1根三、实验原理四、实验内容 1.测试数字光发端机的平均光功率 2.测试数字光发端机的消光比 3.比较驱动电流的不同对平均光功率和消光比的影响五、实验步骤Ａ、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试 1.伪随机码的产生：伪随机码由CPLD下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD下载模块。将PCM编译码模块的4.096MH Z时钟信号输出端T661与CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的信号输入端T983连接，NRZ信号输出端T980将产生4M速率24－1位的伪随机信号，用示波器观测此信号。将此信号与1550nm光发模块输入端T151连接，作为信号源接入1550nm光发端机。 2.用FC-FC光纤跳线将光发端机的输出端1550T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1550nm信号。 3.用K60、K90和K15接通PCM编译码模块、CPLD模块和光发模块的电源。 4.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 5.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源。用K60接通电源，用用示波器从T504观测此信号，将K511接1、2或2、3可观测到速率的变化，将此信号接到T151，作为伪随机信号接入光发端机。 6.用数字信号源模块的K501、K502、K503将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。 7.将P1，P0代入公式2-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。Ｂ、1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试 8.信号源仍用4M速率24－1位的伪随机信号，与1310nm光发模块输入端T101连接。 9.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发模块输出端1310T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1310nm信号。 10.将BM1拨至数字，BM2拨至1310nm。 11.接通PCM编译码模块、CPLD模块和1310nm光发模块(用K10)的电源。 12.用万用表在T103和T104监控R110（阻值为1Ω）两端电压，调节电位器W101，使半导体激光器驱动电流为额定值25mA。 13.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。 14.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源，请参看系统简介中的数字信号源模块部分。用示波器从T504观测此信号，连接T504与T101，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。

数值孔径

在光纤中，把受光角一般的正弦定义为光纤的数值孔径。光纤是由纤芯、包层所组成的圆柱形的介质光波导。纤芯的折射率总是比包层的折射率略大。当光波从折射率较大的介质入射进入较小的介质时，会在两种介质的边界发生折射和反射。斯奈尔（Snell）定律描述了入射角和折射角与介质折射率的关系。图1所示的是一束子午光线在一个阶跃折射率光纤中传播的情况。设纤芯的折射率是n1，包层的折射率为n2，光线从折射率为沟。的介质中进入光纤纤芯，光线与光纤轴之间的夹角为θ0。光线进入纤芯后以入射角α投射到纤芯与包层的界面上，并在界面上发生折射和反射。设折射角是θ2，根据斯奈尔定律，有设当α＝θc时，折射角θ2＝90°，这时，所有入射的光都不会进入n2介质。当α＞θc 时，即n1和n2的界面上有全反射发生。

图1 理想的阶跃折射率光纤中，子午光线传播的射线光学表示根据式（7-2）可以得到在n1和n2的界面上有全反射发生，在空气（no＝1）中光线的最大入射角岛θo,max所应满足的关系式：这里，Δ=(n1-n2)/n1是光纤芯层与包层的相对折射率差。 NA是一个无量纲的数，它表示光纤接收和传输光的能力。通常NA的数值在 0.14～0.5范围之内。光纤的数值孔径NA 越大，光线可以越容易地被耦合到该光纤中。光纤中有子午线和斜光线两类射线可以传播，子午光线是经过光纤对称轴的子午

平面内的光线射线，而斜光线是沿一条类似于螺旋形的路径。对光纤中射线传播的一般特性进行分析时仅使用子午光线就足够了。上述有关光纤的数值孔径的分析就是应用光的射线理论对子午光线的分析获得的。

光纤耦合实验报告

篇一：光纤测量实验报告光纤测量实验报告课程名称：光纤测量实验名称：耦合器光功率分配比的测量学院：电子信息工程学院专业：通信与信息系统班级：研1305班姓名：韩文国学号：13120011 实验日期：2014年4月22日指导老师：宁提纲、李晶耦合器光功率分配比的测量一、实验目的： 1. 理解光纤耦合器的工作原理； 2. 掌握光纤耦合器的用途和使用方法； 3. 掌握光功率计的使用方法。二、实验装置：ld激光器，1 ×2光纤耦合器，2 ×2光纤耦合器，tl-510型光功率计，光纤跳线若干。 1. ld激光器半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（gaas）、硫化镉（cds）、磷化铟(inp)、硫化锌(zns)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。本实验用的ld激光器中心频率是1550nm。 2. 光功率计光功率计（optical power meter ）是指用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。在光纤系统中，测量光功率是最基本的，非常像电子学中的万用表；在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。 3. 耦合器光纤耦合器是一种用于传送和分配光信号的光纤无源器件，是光纤系统中使用最多的光无源器件之一，在光纤通信及光纤传感领域占有举足轻重的地位。光纤耦合器一般具有以下几个特点:一是器件由光纤构成，属于全光纤型器件;二是光场的分波与合波主要通过模式耦合来实现;三是光信号传输具有方向性。光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小。对于波导式光纤耦合器，一般是一种具有y型分支的元件，由一根光纤输入的光信号可用它加以等分。在本实验中所用的1 ×2耦合器光功率分配比理论值为1:9，而2 ×2耦合器光功率分配比理论值为1:1。三、实验内容：测量耦合器两输出端的功率，计算功率分配比。四、实验原理： 2 ×2 光纤耦合器亦称x型光纤耦合器，它是一种应用最为广泛的定向耦合器件。该种耦合器主要依靠倏逝场的作用实现耦合，使两根光纤纤芯相互靠近，可以实现光功率的有效耦合。