光斑法测量数值孔径NA.pptVIP

武汉职业技术学院 ——光纤光缆实训 实训内容：光斑法测量数值孔径NA 组员: 祝李、何江武 指导老师: 张森 时间：2010.5.27 地点:光电创新实验室 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法测量光纤数值孔径的方法 4、 了解光纤数值孔径的物理意义 1、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 传输带宽等都有影响。通常，根据折射率分布测量方法将数值孔径定义如下：（1） 最大理论数值孔径NAth 式中 P（0）与 P（θ）分别是 θ=0 和 θ=θ 处远场辐射功率，g 为光纤折 射率分布参数，计算结果表明，若取 P（θ）∕P（0），在 g2 时 Kα的值大于 0.975。 因此可将对应与P （θ） 曲线上功率下降到中心最大值的5%处的角度 θe的 正弦值定义为光纤的数值孔径，称之为有效数值孔径：NAeff =sinθe （4-4） 有效数值孔径与理论数值孔径的关系由（4-3）和（4-4）两式给出。 式中： k—修正系数， 取值为0.95 和0.96， 它们分别对应的测量波长为540nm 和633nm。 通常，我们应将650nm波长上测得的NAff 作为光纤数值孔径。光纤数值孔径 可直接通过测量850nm波长上的远场光强分布获得，或间接由NAth 获得。 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。 实验系统如图4-1所示  如图 4-1 作粗略的估测，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θe 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面； (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，使透镜出光光束尽可能细，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，使光纤输出功率最大，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。 四、实验有收获！ 通过此次实验，使我们深刻地了解了解光纤数值孔径的物理意义，并掌握了远场法测量光纤数值孔径NA的方法，更加熟练掌握光纤端面处理技术 * * 一、做这个实验有何目的? （4-1） 二、这个实验的原理和装置是什么？ （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（θm） 的正弦值。 NAff=sinθm （4-2） (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， NAth与NAff之间的关系如下: NAff= KαNAth （4-3） 其中θ是远场辐射半角，Kα是比例因子，由下式给出 （4-4） 2、哪些实验装置? 测量方法 三、实验是按这些步骤做的！ 2、测试输出孔径角θm (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值（测量多次取其平均值） ，则得输出孔径 角为: 3、计算光纤数值孔径： NA=sin θm 4、关掉Hｅ—Nｅ激光器电源，实验结束。