内容发布更新时间 : 2024/5/3 18:57:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验三 多模光纤数值孔径（NA）性质及参数测量实验 一. 实验目的

1. 掌握测量多模光纤数值孔径的一种方法。

2. 了解光纤数值孔径的物理意义。

二. 实验原理

光纤数值孔径NA是表征光纤集光能力的主要参数，其理论表达式为：

212 NA?[n1?n22]式中：n1—纤芯折射率，n2—包层折射率。

可见光纤的数值孔径与直径无关。 在实际测量中，一般采用“远场法”。“远场法”的定义是：光纤远场辐射强度分布下降到最大的5%时，远场辐射半角的正弦定义为数值孔径NAeff=Sinθ，与理论值关系为：NAeff=KNA，K为比例因子。 测量原理如附图2所示：

光斑

激光器 物镜 多模光纤 白屏

附图2 NA测量原理图

三. 实验装置：

He-Ne激光器、10×显微物镜、精密光纤耦合器、直尺、白屏、多模光纤。

四. 实验内容及步骤

1. 打开He-Ne激光器，校正实验系统；

（1） 调整He-Ne激光器，使激光束平行于实验台面； （2） 取待测光纤，对其两端处理，一端经精密光纤耦合器与激光束耦合（参

考实验二），一端夹持于白屏前，并与接收屏保持垂直； 2. 测试输出孔径角?mo

（1） 固定光纤输出端；

（2） 置白屏与距光纤输出端L处，则在接收屏上显示出光纤输出光斑，其

直径为D。

（3） 用直尺准确测量L和D值，则得输出孔径角为：

θmo=tg1[D/(2L)]

3. 计算光纤数值孔径：

NA=Sin?mo

4. 关闭He-Ne激光器电源，实验结束。

五. 实验报告要求

按照实验内容及步骤反复测量5次，记录下测量结果，求出5次的平均值。 数据1 数据2 数据3 数据4 数据5 L D ?mo NA 5次NA平均值 实验二 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，光源与光纤耦合技术，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，直接影响与光源的耦合效率及光信号的采集。

光纤端面的处理可分为两种形式，即平面光纤头和透镜光纤头，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数值孔径有关，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。 耦合效率 ??PfP0 （1）

Pf 为光纤输出功率，P0为光源输出功率。 光纤耦合原理如附图1所示：

附图 1 光纤耦合原理图

三. 实验装置：:

He-Ne 激光器、精密光纤耦合器、10×显微物镜、光纤切割刀、光纤剥线钳、激光能量指示仪、多模光纤。

四. 实验内容及步骤

a) 实验内容：切割光纤端面；测量耦合效率。 b) 实验步骤：

1、剪一段多模光纤（约0.1m）；

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

裸光纤；

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精密光纤耦合器中；

5、打开He-Ne 激光器，预热几分钟，用激光能量指示仪测量