光信专业综合实验.PDF

光信专业综合实验 电子科学与技术学院编 2012 ．7 专业综合实验 1 半导体激光器的参数测量与调制特性………………………………………………………1 2 半导体激光泵浦固体激光器及其倍频和调Q………………………………………………7 3 He-Ne 激光器的装调及纵模测量 …………………………………………………………14 4 灯泵YAG 激光器综合实验…………………………………………………………………23 5 光学传递函数测量和透镜像质评价实验 …………………………………………………30 6 阿贝成像原理和空间滤波 …………………………………………………………………35 7 用光学方法实现图像相减 …………………………………………………………………38 8 彩色编码摄影实验 …………………………………………………………………………43 9 光源与光纤耦合实验 ………………………………………………………………………48 10 光纤参数测量实验 …………………………………………………………………………52 11 光无源器件测试 ……………………………………………………………………………65 12 单模光纤的色散和损耗特性测量实验 ……………………………………………………74 13 光纤视频综合传输系统 ……………………………………………………………………81 14 光纤网络实验 ………………………………………………………………………………87 15 掺铒光纤放大器实验 ………………………………………………………………………94 16 光纤传感实验………………………………………………………………………………100 17 用户线信令与无绳电话实验………………………………………………………………109 18 误码测试 …………………………………………………………………………………117 19 光纤通信原理实验…………………………………………………………………………125 20 液晶的电光效应实验………………………………………………………………………127 实验 1 半导体激光器的参数测量和调制特性 一、实验目的 1．通过测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流，学生通过这些参数画出P-V 、P-I 、I-V 曲线，让学生了解半导体的工作特性曲线。 2 ．学会通过曲线计算半导体激光器的阈值，以及功率效率，外量子效应和外微分效应。并对 三者进行比较。 3 ．内置四套方波信号或者外加信号直接调制激光器，通过调整不同的静态工作点，和输入信 号强度大小不同，观察到截至区，线性区，限流区的信号不同响应（信号畸变，线性无畸变）， 了解调制工作原理。 4 ．测量激光器的调制带宽。 二、实验原理 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生 激光的具体过程比较特殊。常用材料有砷化镓（GaAs ）、硫化镉（CdS ）、磷化铟(InP)、硫化锌 (ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。 半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结 激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。 半导体激光器具有体积小、效率高等优点，广泛应用于激光通信、印刷制版、光信息处理 等方面。 1．半导体激光器的结构与工作原理 现以砷化镓（GaAs ）激光器为例，介绍注入式同质结激光器的工作原理。半导体的能带结构。 半导体材料多是晶体结构。当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在 晶体能带上。价电子所处的能带称价带（对应较低能量）。与价带最近的高能带称导带，能带之 间的空域称为禁带。当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起 导电作用。同时，价带中失掉一个电子，则相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场 的作用下，也能起导电作用。因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。 掺杂半导体与 p-n 结。没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。如果在本征半导体中掺入杂 质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级 有施主能级的半导体称为 n 型半导体；有受主能级的半导体称这 p 型半导体。在常温下， 热能