專題4光電子基礎(chǔ)-在線瀏覽
2025-05-11 05:52本頁(yè)面
【正文】 量不能有效傳播。C光纖中光的傳播對(duì)于一定的光纖結(jié)構(gòu)和光波長(zhǎng)，在光纖中能夠傳播的模式數(shù)目是有限的。對(duì)于一個(gè)有確定結(jié)構(gòu)的單模光纖，其基模光波長(zhǎng)沒(méi)有限制。由歸一化頻率表示式，很容易求得截止波長(zhǎng)為：，因此，在該光纖中，當(dāng)傳播的光波長(zhǎng)時(shí)，將處于單模工作，而當(dāng)時(shí)，處于多模工作。D 光纖的特性參量1． 相對(duì)折射率差：工程上定義D為纖芯和包層間的相對(duì)折射率差，即：。弱導(dǎo)的基本含義是指，很小的折射率差就能構(gòu)成良好的光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而且為工藝的制造提供了方便。按照光學(xué)的習(xí)慣，它定義為，在階躍光纖中，對(duì)于子午光線（在光纖中，通過(guò)中心軸的任何平面都叫子午面，位于子午面內(nèi)傳播的光線叫子午光線）有，對(duì)于斜光線（指與光纖中心軸即不平行也不相交的光線）來(lái)說(shuō)。在高斯光束近似下，我們可以取光強(qiáng)最大值的1/e2的地方為數(shù)值孔徑。四、實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一） 設(shè)備的安裝：1． 將導(dǎo)軌平穩(wěn)地放置在一個(gè)堅(jiān)固、穩(wěn)定的平臺(tái)上。3． 粗調(diào)各調(diào)整架的高度，使其高度大致相等。二維光探頭與接收板上的輸出口相連，輸出波形（解調(diào)前）通過(guò)信號(hào)線與示波器CH2通道相連。5． 將功率指示計(jì)探頭與功率指示計(jì)相連，待用。（二） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1．將實(shí)驗(yàn)儀功能擋置于“直流”擋。2．打開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀電源，將電流旋鈕順時(shí)針旋至最大。4．逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)電流旋鈕，逐步減小激光器的驅(qū)動(dòng)電流，并記錄下電流值和相應(yīng)的光功率值。曲線斜率急劇變化處所對(duì)應(yīng)的電流即為閾值電流。2． 在5mm處用光纖刀刻劃一下。3． 在刻劃處輕輕彎曲光纖，使之?dāng)嗔?。（要特別注意，斷面尤其容易損壞，一旦實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)光斑發(fā)散，或者耦合過(guò)小，無(wú)法調(diào)高時(shí)，一定要檢查。4． 將光纖的一端小心地放入光纖夾中，伸出長(zhǎng)度約為10mm，用簧片壓住，放入三維架中，用鎖緊螺釘鎖緊。1． 將實(shí)驗(yàn)儀功能擋置于直流擋。（激光太強(qiáng)會(huì)使光點(diǎn)太亮，反而不易觀察）4． 通過(guò)移動(dòng)三維光纖調(diào)整架和調(diào)整Z軸旋鈕，使光纖端面盡量逼近焦點(diǎn)。6． 將激光器工作電流調(diào)至最大，通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)三維纖維架上Y軸、Z軸旋鈕和激光器調(diào)整架上的水平、垂直旋鈕，使激光照亮光纖端面并耦合進(jìn)光纖。一般情況下，應(yīng)該能夠調(diào)節(jié)到200mW以上，如此才能保證后面的實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。此值與輸入端激光功率之比即為耦合效率（不記吸收損耗）。（若耦合好的話，應(yīng)為高斯光斑，光強(qiáng)為高斯分布）。光纖數(shù)值孔徑的測(cè)量是一向極其煩瑣、細(xì)致的工作，需要專用附件和操作者認(rèn)真、耐心地耦合光纖，將輸出光束的光強(qiáng)調(diào)整到近似的高斯分布（基模），并且穩(wěn)定。我們可用兩種方法測(cè)量數(shù)值孔徑：（一） 光斑掃描法：1． 按上述步驟耦合好光纖。3． 將數(shù)值孔徑測(cè)量附件置于光纖輸出端面前40~80mm處。5． 仔細(xì)調(diào)整光纖與探頭之間的位置，在光斑中心附近找到功率指示最大的點(diǎn)。記錄下光強(qiáng)與位置，繪出光強(qiáng)分布曲線，應(yīng)為近似的高斯曲線。再測(cè)出光纖端面距測(cè)量面的距離，求出a。2． 用顯示屏觀察輸出光斑形狀，并仔細(xì)調(diào)整各耦合旋鈕，盡量使輸出光斑具有明亮、對(duì)稱、穩(wěn)定的分布。用功率指示計(jì)檢測(cè)光纖輸出功率，輕微調(diào)整耦合旋鈕，盡量使功率達(dá)到最大。5． 向后移動(dòng)附件滑塊。6． 仔細(xì)調(diào)整光纖與探頭之間的相對(duì)位置，使可探測(cè)到的功率為最大功率的90%，而有10%，此時(shí)的6mm孔徑即為光斑直徑。8． 由6mm直徑和H即可求出a。2． 將實(shí)驗(yàn)儀的功能檔置于音頻調(diào)制檔。4． 將示波器“掃描頻率”置于10ms/Div擋，示波器顯示應(yīng)為近似的穩(wěn)定的矩形波。6． 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀后面的喇叭開(kāi)關(guān)，應(yīng)聽(tīng)到音頻信號(hào)源中的聲音信號(hào)。7． 可分別觀察實(shí)驗(yàn)儀發(fā)射板“調(diào)制”前后的波形和接收板“解調(diào)”前后的波形。F. 傳輸時(shí)間的測(cè)量1． 按上述步驟耦合好光纖，并使輸出達(dá)到最大。3． 用信號(hào)線將實(shí)驗(yàn)儀發(fā)射板中輸出波形與雙蹤示波器的 CH1通道相連。5． 示波器觸發(fā)撥到CH1通道，顯示鍵置于雙蹤示波器同時(shí)顯示。（此目的在于是波形振幅最大，便于觀測(cè)）。8． 調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀上的“脈沖頻率”旋鈕，使脈沖頻率約為50KHz(T=50ms)。10． 將“掃描頻率”置于1ms/Div檔，仔細(xì)調(diào)整“脈沖”頻率旋鈕，使示波器CH1通道上只顯示一個(gè)周期。12． 取下三
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