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单模光纤数值径孔的测量

单模光纤数值径孔的测量. 电科 091 高亚超. 【 实验目的 】 （ 1 ）熟悉光纤的结构特点及分类 （ 2 ）掌握光纤数值孔径的定义和测量方法. 【 实验原理 】 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，同时对连接损耗、微弯损 耗以及衰减温度特性、传输带宽等都有影响. 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越强。从增加进

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单模光纤数值径孔的测量

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Presentation Transcript

  1. 单模光纤数值径孔的测量 电科091 高亚超

  2. 【实验目的】 （1）熟悉光纤的结构特点及分类 （2）掌握光纤数值孔径的定义和测量方法

  3. 【实验原理】 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，同时对连接损耗、微弯损 耗以及衰减温度特性、传输带宽等都有影响

  4. 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。

  5. NA的定义常见的有两种，简单的定义如下： （1）最大理论数值孔径NAmax： 其中n1、n2分别是光纤纤芯中心处最大折射 率和包层折射率； 为纤芯—包层最大相 对折射率差。NAmax的物理意义是光纤最大可 能接受角的正弦值，反映了光纤收集光的能力

  6. （2）远场强度有效数值孔径NAeff 远场强度有效数值孔径是通过光纤强度远 场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射 图上光强下降到最大值5%处的半张角的正弦 值。

  7. 数值孔径的测量原理图

  8. 远场光强随角度分布的关系图

  9. 【实验器材】 光纤数值孔径测试仪，光纤光源 【实验步骤】 1．打开电源，稳定光强大约5min； 2．按复位键将电机复位，设定合适的步长；

  10. 3．通过步进控制键分别测量记录1310nm波长下的G652光纤的远场功率随角度变化的关系3．通过步进控制键分别测量记录1310nm波长下的G652光纤的远场功率随角度变化的关系 4．按复位键复位点击，关机。 5．利用三波长光源，重复1~4步，测量 1550nm的光纤数值孔径。

  11. 【数据处理】

  12. 则，NAmax=NAeff/0.975=0.16 从图中可知，最大角度为90 则，有效数值孔径NAeff =sin 90 ≈0.156 一般情况下，梯度光纤接近抛物线分布

  13. 【思考题】 （1）光纤的数不胜数值孔径的的物理意义是什么？ （2）实验中的测量方法是否和数值孔径的定义相冲突，为什么这么做？ （3）还有哪些方法可以用来测量数值孔径？

  14. 【实验感想】 通过学习，我接受了基本的实验技能训练，学会了一些基本的测量的方法，熟悉了常规仪器的基本原理、性能和用法，学会了正确记录实验数据和处理实验数据，分析实验结果，以及书写实验报告。 在实验中，要积极动手去做，积极动脑去想才能更好地了解实验、掌握实验，还要善于提出问题并自己多琢磨，从而培养自己的探索创新精神。

  15. 谢谢！

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