光斑法测光纤

光斑法测光纤第一页，共十二页，2022年，8月28日实验目的1学会光纤端面处理技术2学会光斑的调试，掌握光纤与光源的耦合方法3了解并掌握远场光斑测量光线数值孔径的方法4了解光纤数值孔径的物理意义实验目的第二页，共十二页，2022年，8月28日一数值孔径定义数值孔径是多模光纤的一个重要光学参数，它表征多模光纤集光能力大小及与光源相和难易程度，同时对连接损耗、微弯损耗、宏弯损耗、衰减温度特性和传输带宽都有影响。通常，根据折射率分布测量方法将数值孔径定义如下：根据光纤折射率分布得出的最大理论数值孔径定义：n1——光纤芯的最大折射率N2——包层的折射率实验原理与装置第三页，共十二页，2022年，8月28日1.最大理论数值孔径NAth

2.远场数值孔径NAff数值孔径第四页，共十二页，2022年，8月28日2）远场数值孔径NAff

远场数值孔径是通过测量光纤远场分布确定的。远场数值孔径NAff的定义为光线远场辐射图上光强下降到最大5%的半角的正弦值。

（3）NAth与NAff之间的关系

NAth与NAff之间的关系与测量波长有关。测量远场光强分布大多在850nm波长上进行，而测量折射率分布通常则在540nm或633nm波长上进行。对于这些波长，它们间的关系如下：第五页，共十二页，2022年，8月28日步骤将几根光纤成股扎在一起。（由于光纤直径比较小，单根处理不仅效率低而且端面质量不好。）端面研磨（一般都要经过二道基本工序：粗磨、精磨。）端面抛光（对于光纤应用而言，比如光纤传感和光纤照明，光纤端面抛光非常重要。）塑料光纤端面处理第六页，共十二页，2022年，8月28日端面研磨方法：

把砂纸放在平整的水平面上，一手那光纤，另一手按住砂纸，使端面与砂纸垂直，然后研磨光纤，纤粗磨再精磨，要求光纤轨迹是圆，并且先顺（逆）时针后逆（顺）时针运动；

端面抛光把抛光材料放在平整的水平面上，一手拿光纤，另一手拿抛光材料表面，使端面与抛光材料表面垂直，然后抛光光纤，要求光纤轨迹是圆，并且先顺(逆）时针后逆（顺）时针运动；端面处理方法第七页，共十二页，2022年，8月28日实验步骤打开半导体激光器电源，校正实验系统；测试输出孔径角；计算光纤数值孔径；关掉He-Ne激光器电源，实验结束；第八页，共十二页，2022年，8月28日实验装置：半导体激光器及电源、读数旋转平台、光纤微调架、游标卡尺、观察屏实验系统如下图

测量步骤：对上图做粗略的估测，在暗室中将光纤出射的远场通过坐标格投影到观察屏上，测量出射光纤到观察屏的距离L和光斑直径D而求得测量方法第九页，共十二页，2022年，8月28日1.打开半导体激光器电源，校正实验系统（1）调整半导体激光器，使激光束平行于实验台前；（2）调整旋转台，使半导体激光器发出的激光束通过旋转轴线；（3）取待测光纤，处理光纤两端面之后，一端经旋转台上的光纤微调架与激光束耦合，另一端对准观察屏；（4）调节光纤微调架上的聚焦透镜，使透镜出光光速尽可能细，且使光束耦合进入光纤；（5）仔细调整5维光纤微调架，使光纤端面准确位于旋转台轴心线上，并辅助调节调节架各部分装置，是光纤输出功率最大，衡量标准是观察屏上出现一个很亮、圆形、红色光斑；（6）当光纤出光端比较亮时，不要长时间直视光纤出光端，以免伤害眼睛；实验步骤第十页，共十二页，2022年，8月28日2.测试输出孔径角

（1）固定光纤输出端；

（2）置遮光屏距光纤输出端L处，则在遮光屏上显示出光纤输出光斑，其直径为D；

（3）用游标卡尺准确测量L和D的值（测量多次取平均值），则得输出孔径角为