光纖技术基础实验指导书2013.doc

光纤技术基础 实验指导书 编写：刘安玲 陈 英 长沙学院电子与通信工程系 光电信息科学与工程教研室 光电通信实验室 2013年9月  目录 GCS-FIB 光纤技术基础实验仪简介 1 实验一 光纤的端面处理与直径测量 2 实验二 光纤数值孔径测量 8 实验三 光纤耦合效率与衰减系数测量 12 实验四 光纤模式的观察 17 实验五 光分路器特性与参数测量实验（选开） 19 实验六 可调光衰减器特性实验（选开） 22 实验七 光纤通信实验（选开） 25 注：本课程实验学时为10学时，选开实验中必选1个。 GCS-FIB 光纤技术基础实验仪简介 一、实验仪组件型号、名称与规格 序号 型号 名称 规格 1 DH-HN250 HeNe内腔激光器 632.8 nm、2 mW、TEM00 2 GCSO-310301 台式光纤视频放大器 放大倍率400，600线CCD接收，FC/PC接口 3 GCI-1601 监视器 靶面尺寸1/3 CCD，灵敏度0.5lux，传输速率40MB/S 分辨率768 × 576 × 24Bit（PAL）四路复合视频输入1 路S-Video 4 DH-JG2 功率指示器 6波长标定650/632.8/532/514.5/488/473nm， 量程2μW/20μW/200μW/2mW /20 mW/200mW 5 GCX-L010-FCPC-f40AC 光纤输出准直镜 10mm光斑 6 GCC-401102 宽带分光棱镜 25.4，450-650nm 7 GCX-XMM- 多模光纤跳线 62.5/125-FC/PC-FC/PC-1m 8 GCX-XSM-4/ 单模光纤跳线 125-FCPC- FCPC-1m 9 GC0-2105 显微物镜 40倍，L45mm 10 其他配件：裸光纤夹持器、可调棱镜支架、侧升降台、二维精密平移台、光纤调整架、多孔固定板、干板架、调节支座、支杆及底座。 二、使用注意事项 1、光纤及光纤跳线皆为易损物品，严禁大力拉扯和剧烈弯折。跳线插拔时应手握卡口轻拉轻拔，使用完毕应大于10cm直径规则缠绕并妥善放置。 2、各种光学镜头和光纤端面皆为易污染表面，严禁直接用手触摸和擦抹。清洁需用脱脂棉或镜头纸蘸少许乙醚与酒精混合液轻轻擦拭，禁止大力、来回反复擦拭。 3、禁止用尖锐物品接触监视器和光学镜头。 4、各种精密调整架和平移台都有一定的调整行程，请勿超出行程使用，以免损坏。 实验一 光纤的端面处理与直径测量 预习要求： 要求能回答下列问题： 1、光纤平端面处理的目的是什么？ 2、切割光纤前，为什么要先剥除涂覆层并清洁光纤头？ 3、清洁光纤时，为什么不能来回反复擦拭？ 4、光纤端面处理合格的标志是什么？ 一、实验目的 了解光纤的基本结构； 掌握光纤平端面的处理方法，会用高倍显微镜观察光纤端面处理效果。 掌握利用GCS-FIB实验仪测量光纤的纤芯直径、包层直径和模场直径的方法。 二、实验原理 1、裸光纤的结构 图1.1 光纤结构示意图 裸光纤的结构如（图1.1）所示，由纤芯、包层和涂敷层三部分组成。以阶跃型光纤为例，纤芯的折射率大于包层折射率，光以某一角度进入光纤后，在纤芯和包层的界面上发生全反射，从而沿光纤全长传输。 2、裸光纤平端面的处理方法 本实验采用“切割法”制作裸光纤的平面光纤头。“切割法”又称“刻痕拉断法”。它是利用钻石或金刚石特制的光纤切割刀先在光纤侧表面垂直于纤轴轻轻刻一小口，然后施加弯曲应力拉动光纤使其折断。因为石英的自然解理面为光滑的平面，利用这种方法制备平面光纤头的成功率一般较高，稍加训练即可获得满意的效果，因此已成为目前最常用的光纤头处理技术。 3、光纤模场直径（MFD） 在光纤中，光能量不完全集中在纤芯中传输，部分能量在包层中传输（如图1.2所示），纤芯直径不能反映光纤中的能量分布。所以用模场直径(MFD--Mode Field Diameter) 来表征在单模光纤中的基模光分布状态。基模在纤芯区域轴心线处光强最大，并随着偏离轴心线的距离增大而逐渐减弱。一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1/(e2)的各点中两点最大距离。如图1.3所示。 模场直径的大小与所使用的波长有关系，随着波长的增加模场直径增大。 图1.2 电场强度在光纤中的分布 图1.3 模场直径定义 三、实验所需器件 GCS-FIB实验仪、高倍率读数显微镜 裸光纤（单模光纤、多模光纤、塑料光纤） 光纤跳线（单模、多模） 乙醚与酒精混合液 光纤切割刀（金刚刀）、双口光纤剥线钳（CFS-2