光纤与光源耦合方法实验
光通信实验报告
光通信实验报告实验一：测量光纤耦合效率【实验简介】：光线主要用于通信、光纤传感、图像传送以及光能传递等方面。
由于光纤制造技术的不断进步，光线内部的损耗越来越小，因此在实际应用中提高光源与光纤之间的耦合效率是提高系统传输效率的重要技术之一。
【实验目的】：1.了解光纤特性，种类2.掌握光纤耦合的基本技巧及提高耦合效率的手段3.熟悉常用的耦合方法【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤输出光功率：0.78mW光纤输入光功率：1.9mW耦合效率为：0.78/1.9*100%=41.1%【实验思考总结】耦合时，因为起始的光强较弱，用探测器检测效果不明显。
可以先用目测法，观察输出光斑的亮度。
等到达到一定的亮度之后，在接入探测器，观察示数。
调节时，首先调节高度，然后调节俯仰角，最后在调节左右对准度与旋转方向。
实验二：测量光纤损耗【实验目的】：通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法：插入法（实际测量中很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。
【实验原理】：光源发出的光通过光的注入系统输入到短光纤中，并通过光纤活动连接器与光功率计接通。
首先测量短光纤的输出功率P1，然后通过光纤连接器接入被测光纤，测量长光纤的输出功率P2，则光纤的总损耗为被测光纤的长度为L，则光纤的损耗系数为【实验装置示意图】：【实验数据】：光纤长度L：6km波长为1310nm的数据电流（mA）22.5 17.0 7.3P1(dBm) -7.1 -9.9 -13.2 P2(dBm) -9.2 -12.8 -15.5 损耗A（dB） 2.1 2.9 2.5 损耗系数0.44 0.41 0.383 （dB/km）波长为1550nm的数据电流（mA）25.4 16.2 13.6 P1(dBm) -6.9 -10.0 -11.1 P2(dBm) -8.7 -11.9 -12.9 损耗A（dB） 1.8 1.9 1.8 损耗系数0.30 0.32 0.30 （dB/km）实验三：测量光纤的数值孔径【实验简介】：光纤的数值孔径大小与纤芯折射率、纤芯-包层相对折射率差有关。
源与光纤的耦合
6.5 光接收机噪声分析
1 数字光纤通信系统的信号变换特点 在数字光纤通信系统中，传输的是由
“0”和“1”组成的二进制光脉冲信号， 这是一种单极性码，即光功率在“接 通”(“1”码)和“断开”(“0”码)两个电平 上变动。
按照“1”码时码元周期T的大小，分 为 归 零 码 (RZ 码 ) 与 非 归 零 码 (NRZ 码 ) 两 种。
(1) 光电检测器 一般采用PIN光电二极管或APD雪崩光电二极管，
它们性能的优劣直接影响整个光接收机的性能 (2) 光电检测器输出的光电流是十分微弱的，需要
多级放大器进行放大，多级放大器的前级为前 置放大器。
一台性能优良的光接收机，应具有无失真地检 测和恢复微弱信号的能力，这首先要求其前端 应有低噪声，高灵敏度和足够的带宽。
包括以下方面： (1)光源特性 (2)调制特性 (3)输出特性
2 光发射机的组成
目前使用的光发射机大多数是直接调制 的光发射机，它的原理如图6-3-1所示。
3 输入电路
输入电路由图6-3-3所示电路组成
6.4光接收机
1 光接收机的组成
光接收机的作用是把接收来的光信号转 变为原来的电信号，它的性能的优劣直 接影响整个光纤通信系统的性能。
6.2 光调制
要实现光纤通信，首先要解决的问题是 如何将电信号加载到光源的发射光束上， 即需要进行光调制。
根据调制与光源的关系，光调制可分为： 直接调制和间接调制。
1 光源的直接调制
直接调制就是将调制信号直接作用在光源上， 把要传送的信息转变为电源信号注入到LD或 LED，获得相应的光信号。这种方法调制的是 光源的发光强度调制(IM)。
6.1光源与光纤的耦合
从光源发射出来的光功率尽可能多地 送入光纤中传输，这就是光源与光纤的
光纤合束实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光纤合束的基本原理和过程。
2. 掌握光纤合束器的类型及其应用。
3. 学习光纤合束过程中的关键技术，如光纤对接、光纤耦合等。
4. 通过实验验证光纤合束的性能，提高实验操作技能。
二、实验原理光纤合束是指将两根或多根光纤的端面进行精确对接，使光信号在光纤中传输，实现光信号的合成与传输。
光纤合束实验主要涉及以下原理：1. 光纤端面处理：为了实现良好的光耦合，需要对光纤端面进行精确切割、抛光和清洁处理。
2. 光纤对接：通过精确对接两根光纤的端面，使光信号在光纤中传输。
3. 光纤耦合：利用光纤耦合器将多根光纤连接在一起，实现光信号的合成与传输。
三、实验仪器与材料1. 光纤合束仪2. 光纤切割器3. 光纤抛光机4. 光纤清洁器5. 光纤耦合器6. 光纤跳线7. 光功率计8. 光纤9. 实验平台四、实验步骤1. 光纤切割：使用光纤切割器将两根光纤切割成所需长度，确保切割面垂直于光纤轴线。
2. 光纤抛光：使用光纤抛光机对切割后的光纤端面进行抛光处理，使端面平整、光滑。
3. 光纤清洁：使用光纤清洁器清洁抛光后的光纤端面，去除尘埃和油污。
4. 光纤对接：将两根光纤端面进行精确对接，确保对接紧密、无间隙。
5. 光纤耦合：使用光纤耦合器将多根光纤连接在一起，实现光信号的合成与传输。
6. 性能测试：使用光功率计测试光纤合束后的光功率，验证合束性能。
五、实验结果与分析1. 光纤端面处理：通过实验发现，光纤端面处理对合束性能影响较大。
端面平整、光滑的光纤合束性能较好，而端面不平整、有油污的光纤合束性能较差。
2. 光纤对接：光纤对接的精度对合束性能影响较大。
对接紧密、无间隙的光纤合束性能较好，而对接不紧密、有间隙的光纤合束性能较差。
3. 光纤耦合：光纤耦合器的性能对合束性能影响较大。
耦合性能良好的光纤耦合器能实现光信号的合成与传输，而耦合性能较差的光纤耦合器会导致光信号损耗较大。
4. 性能测试：通过实验发现，光纤合束后的光功率与理论计算值基本一致，说明光纤合束实验取得了较好的效果。
线性光耦实验报告
一、实验目的1. 熟悉线性光耦的结构、工作原理和特性；2. 掌握线性光耦的测试方法，包括光耦合效率、传输速率、频率响应等；3. 分析线性光耦在实际应用中的优缺点，为后续相关设计提供参考。
二、实验原理线性光耦（Optical Coupler）是一种利用光信号进行传输的器件，它将输入的电气信号转换为光信号，通过光纤传输，再将光信号转换为电气信号。
线性光耦具有隔离、抗干扰、传输速度快、传输距离远等优点。
线性光耦主要由光源、光电探测器、光学耦合器、驱动电路和接收电路等组成。
其中，光源将电气信号转换为光信号，光电探测器将光信号转换为电气信号，光学耦合器用于光信号的传输。
三、实验仪器与材料1. 线性光耦实验装置；2. 光源；3. 光电探测器；4. 光纤；5. 测试仪；6. 电源；7. 接地线。
四、实验步骤1. 搭建实验电路，将光源、光电探测器、光纤、测试仪、电源和接地线连接好；2. 将光源的输出端连接到测试仪的输入端，调整光源的输出功率；3. 将光电探测器的输出端连接到测试仪的输入端，调整测试仪的增益；4. 测试光耦合效率，记录数据；5. 测试传输速率，记录数据；6. 测试频率响应，记录数据；7. 分析实验数据，得出结论。
五、实验数据与分析1. 光耦合效率光耦合效率是指输入端电气信号功率与输出端光信号功率的比值。
实验中，将光源的输出功率设为1mW，测试仪的输入端光功率为0.8mW，则光耦合效率为0.8mW/1mW=0.8。
2. 传输速率传输速率是指单位时间内传输的数据量。
实验中，测试仪的输入端光信号频率为10MHz，输出端光信号频率为9.5MHz，则传输速率为9.5MHz。
3. 频率响应频率响应是指线性光耦对不同频率信号的传输能力。
实验中，测试仪的输入端光信号频率从10MHz逐渐增加到100MHz，输出端光信号频率从9.5MHz逐渐增加到95MHz，频率响应较好。
六、实验结论1. 线性光耦具有光耦合效率高、传输速率快、频率响应好等优点；2. 实验结果表明，线性光耦在实际应用中具有良好的性能，可满足通信、测控等领域的要求；3. 在后续设计过程中，可根据实际需求选择合适的线性光耦器件。
光源-光纤的耦合和光纤连接器
B 0,max
0
0
cos sindddsrdr
pB0
rm 0
2p
0
sin20,maxdsrdr
pB0
rm 0
2p
0
NA2dsrdr
对于阶跃光纤，NA是常数与s和r无关，于是：
p P LE ,Байду номын сангаасD te p 2rs2B0N2 A
因此：
PLED ,stepPsrasN2PAs2,NA2,
ra
5.3 光纤与光纤的连接
多模光纤的连接 单模光纤的连接
多模光纤的连接
假设所有模式功率均匀分布，光纤-光纤的功率耦合与两根光 纤共有的模式数成正比。由此光纤-光纤的耦合效率为：
Rn n1 1 n n23 3..6 60 0 1 1..4 48 8 20.174
这相当于17.4%的发射功率反射回光源，与这一R值相对应的 耦合功率由下式给定：
P couple1d RP emitted
由反射造成的功率损耗为：
L1l0 o P P g c eo mui p t tle e1 d dl0 o1g R ()0.8d 3B
有：
p P
B rs 00
02pN2A dsrdr
PLED,graded
2p 2B0
rs 0
n2 (r) n22
rdr
2p
2rs2
B0n121
2
2
rs a
2Ps
n121
2
2
rs a
a
n (r) n n 1 11 (1 2 2 ()r1 //2 a ) n 1 1 (/1 2 )n 20 r r a a
LED发射的光耦合入多模光纤之后，由于非传播模式的能量 衰减，将在开始的~50 m存在注入模式达到稳态的过程。
光纤传感器实验
实验题目：光纤传感器实验满分100姓名：娄春雅学号： 201922150275 。
班级：材料卓越二班实验日期： 06.12 校区：兴隆山校区。
一、实验目的光纤传感器实验目的：1.了解光纤与光源耦合方法的原理，光纤与光源耦合有直接耦合和经聚光器耦合两种2.掌握单模光纤切割的基本方法3.了解传感器的原理4.学习测量光纤与激光耦合功率5.理解光纤耦合的直接耦合和间接耦合的基本原理光纤温度传感实验目的：1.理解光纤装置的原理和用途，了解传感器原理2.理解 M-Z 光纤温度传感器的基本工作原理3.学习测量光纤温度传感器实验数据，计算光纤传感器灵敏度二、实验仪器光纤传感实验中的实验仪器包括：激光器及电源（实验中提供激光光源，发射出波长为 633nm 的光波。
），光纤夹具（实验中用光纤夹具来固定光纤），透镜（光纤传输的间接耦合工具，可用来会聚发出的激光。
），光纤剥钳（实验中用来剥除光纤外表面的保护层，得到裸露的纤芯。
），光纤切割锯（实验中用来切割光纤的器具，切割光纤，获得光纤完美的端面。
），激光功率计（实验中用来测量激光器及光纤输出端的功率。
），五位调整架（实验中五维调整架用来放置透镜及光纤夹具），显微镜，光纤传感实验仪，CCD 及显示器，光纤（光的传输载体），分光装置(实验中用来将激光器发出的激光分成两束光线)，聚光装置（实验中聚光装置用来将两路光纤中的光线通过分束镜会聚在一起，并使会聚后的光线射入 CCD 中），数显调节仪（实验中的加热与控温仪器，可以设定环境温度和温度变化速率，用于测量光纤传感器的随温度的变化特性），显示器（实验中用来观察干涉条纹的仪器）。
三、实验原理（主要公式，原理图，实验方法等）图二圆柱形光纤传光原理1. 光纤的基础知识光纤的基本结构如图 1，它主要包括三层(工程上有时有四层或五层，图中是四层结构)：1.纤芯；2.包层；3.起保护作用的涂敷层；4.较厚的保护层。
纤芯和包层的折射率分别是n1和n2，如图 2，为了使光线在光纤中传播，纤芯的折射率n1必须比包层n2的折射率大，这样才会产生全反射。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==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：131201X1实验日期：201X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。
实验十一光纤耦合器的原理及性能测试
实验十一光纤耦合器的原理及性能测试光纤耦合器是一种用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的设备。
它通常由光源、光纤、光学元件和检测器组成。
光纤耦合器的原理是利用光学元件将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤中，同时保持信号的传输和质量。
光纤耦合器的主要性能指标包括插损、回波损耗、偏振相关性和耦合效率。
插损是指从输入光纤到输出光纤间能量的损失程度。
回波损耗是指在耦合过程中返回到光源的光信号损失的量。
偏振相关性是指光信号在耦合过程中发生的偏振旋转程度。
耦合效率是指被输入光纤耦合到输出光纤中的光信号的比例。
为了测试光纤耦合器的性能，可以采用以下方法：1.插入损耗的测试：将光纤耦合器与光学光源和光学检测器连接起来，测量输入和输出光功率的差异。
通过比较输入和输出光功率的差值，可以计算出耦合器的插损。
2.回波损耗的测试：将光纤耦合器的输入端连接到光源，输出端连接到光学检测器，并将光学反射镜连接到输出端。
测量从光源输入到输出端的光功率损失，以确定回波损耗。
3.偏振相关性的测试：将光纤耦合器的输入端连接到偏振光源，输出端连接到光学检测器，并通过改变输入端的偏振方向来测量输出端的光功率变化。
通过测量光功率的变化，可以确定光纤耦合器的偏振相关性。
4.耦合效率的测试：将光纤耦合器的输入端连接到光学光源，输出端连接到光学检测器，并将光纤耦合器连接到光纤，并测量输入光功率和输出光功率。
通过比较输入和输出光功率，可以计算出耦合效率。
此外，还可以通过使用OTDR（光时域反射仪）等仪器来测量光纤的损耗和传输性能。
通过TOF（飞行时间）测量等方法，可以实现对光纤传输的延迟和带宽的测量。
总之，了解光纤耦合器的原理以及性能测试的方法对于光纤通信系统中的光信号传输至关重要。
通过对光纤耦合器的性能进行测试，可以确保光信号在传输过程中的稳定性和最佳质量。
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光纤与光源耦合方法实验
一.实验目的
初步掌握光纤切割技术，光纤与光源耦合技术，体会透镜数值孔径对耦合效率的影响。
二.实验原理
光纤作为无源器件，是光纤传感器中基本组成部分。
其端面处质量的好坏直接影响与光源耦合的效率及光信号的采集。
光纤端面的处理可分为两种形式，即平面纤头和透镜牵头，本次实验主要是平面光纤头的制作。
光耦合是将光源发出的光，注入到光纤中的一个过程。
光耦合效率与光纤端面质量和耦合透镜的是指孔径有关，当光纤端面处理的质量较好，其数值孔径与耦合透镜数值孔径相匹配时可得到最佳耦合效率。
耦合方法
光纤与光源的耦合有直接耦合和经聚光器件耦合两种。
聚光器件有传统的透镜和自聚焦透镜之分。
自聚焦透镜的外形为“棒”形（圆柱体），所以也称之为自聚焦棒。
实际上，它是折射率分布指数为2（即抛物线型）的渐变型光纤棒的一小段。
自聚焦透镜
自聚焦透镜又称梯度折射率透镜，是指其内部的折射率分布沿径向逐渐减小的柱状透镜。
由于梯度折射率透镜具有端面准直、耦合和成像特性，加上它圆柱状小巧的外形特点，可以在多种不同的微型光学系统中使用更加方便。
并在集成光学领域如微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。
梯度折射率透镜是光通讯无源器件中必不可少的基础元器件。
应用于要求聚焦和准直功能的各种场合，被分别使用在光耦合器、准直器、光隔离器、光开关、激光器等方面。
直接耦合是使光纤直接对准光源输出的光进行的“对接”耦合。
这种方法的操作过程是：将用专用设备使切制好并经清洁处理的光纤端面靠近光源的发光面，并将其调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大），然后固定其相对位置。
这种方法简单，可靠，但必须有专用设备。
如果光源输出光束的横截面面积大于纤芯的横截面面积，
将引起较大的耦合损耗。
经聚光器件耦合是将光源发出的光通过聚光器件将其聚焦到光纤端面上，并调整到最佳位置（光纤输出端的输出光强最大）。
这种耦合方法能提高耦合效率。
耦合效率η的计算公式为
%1002
1⨯=
p p η ， 或 )(lg 1021
dB p p -=η 式子中P 1为耦合进光纤的光功率（近似为光纤的输出光功率）。
P 2为光源输出的光功率。
光耦合原理如图所示
聚焦透镜 五维调整架
三.实验仪器用具
主机﹑GY-24型He-Ne 激光器1台﹑WGN-1型激光功率指示仪1台﹑光纤切割刀1把﹑多模光纤1段﹑酒精灯1个﹑镜头纸1本。
四.实验内容及步骤
a) 实验内容：切割光前端面；测量耦合效率。
b) 实验步骤： 1.剪一段多模光纤；
2.用剥线钳剥去涂敷层，用镜头纸蘸取适量酒精擦干净剥出的裸纤；
3.用光纤切割刀在裸光纤外壁上轻刻一小口，然后轻轻敲断，端面应垂直，无毛刺；
4.将切好的光纤夹持在光纤卡头上，然后将光纤卡头放进五维调整架中；
5.打开He-Ne 激光器，预热几分钟，用激光功率指示仪测量激光器的输出功率0p ，并记下0p 数值；
6.将光路调整至于主机箱上板平行，同时调整10×显微物镜与光路同轴；调整五维调整架，让激光通过10×显微物镜汇聚后打在光纤的端面上，使光耦合进光纤。
观察另一端输出情况，并用激光功率指示仪测量输出功率f P 的数值。
7.将0p ﹑f P 的值代入公式，计算耦合功率。
五.实验报告要求。