光斑法測量數(shù)值孔徑

光斑法測量數(shù)值孔徑第一頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日1、學(xué)會光纖端面處理技術(shù)2、學(xué)會光斑的調(diào)試、掌握光纖與光源的耦合方法3、了解并掌握遠(yuǎn)場光斑法測量光纖數(shù)值孔徑的方法4、了解光纖數(shù)值孔徑的物理意義一、做這個(gè)實(shí)驗(yàn)有何目的?第二頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日1、數(shù)值孔徑定義

數(shù)值孔徑是多模光纖的一個(gè)重要光學(xué)參數(shù)，它表征多模光纖集光能力大小及與光源相和難易程度，同時(shí)對連接損耗、微彎損耗、宏彎損耗、衰減溫度特性和傳輸帶寬等都有影響。通常，根據(jù)折射率分布測量方法將數(shù)值孔徑定義如下：（1）最大理論數(shù)值孔徑NAth

（4-1）二、這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和裝置是什么？第三頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日（2）遠(yuǎn)場數(shù)值孔徑NAff遠(yuǎn)場數(shù)值孔徑是通過測量光纖遠(yuǎn)場分布確定的。遠(yuǎn)場數(shù)值孔徑NAFF的定義為光線遠(yuǎn)場輻射圖上光強(qiáng)下降到最大5%的半角（θm）的正弦值。

NAff=sinθm（4-2）(3)NAth與NAff之間的關(guān)系NAth與NAff之間的關(guān)系與測量波長有關(guān)。測量遠(yuǎn)場光強(qiáng)分布大多在850nm波長上進(jìn)行,而測量折射率分布通常則在540nm或633nm波長上進(jìn)行。對于這些波長，NAth與NAff之間的關(guān)系如下:NAff=

KαNAth（4-3）其中θ是遠(yuǎn)場輻射半角，Kα是比例因子，由下式給出（4-4）第四頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日式中P（0）與P（θ）分別是θ=0和θ=θ處遠(yuǎn)場輻射功率，g為光纖折射率分布參數(shù)，計(jì)算結(jié)果表明，若取P（θ）∕P（0），在g>2時(shí)Kα的值大于0.975。因此可將對應(yīng)與P（θ）曲線上功率下降到中心最大值的5%處的角度θe的正弦值定義為光纖的數(shù)值孔徑，稱之為有效數(shù)值孔徑：NAeff=sinθe（4-4）有效數(shù)值孔徑與理論數(shù)值孔徑的關(guān)系由（4-3）和（4-4）兩式給出。式中：k—修正系數(shù)，取值為0.95和0.96，它們分別對應(yīng)的測量波長為540nm和633nm。通常，我們應(yīng)將650nm波長上測得的NAff作為光纖數(shù)值孔徑。光纖數(shù)值孔徑可直接通過測量850nm波長上的遠(yuǎn)場光強(qiáng)分布獲得，或間接由NAth獲得。第五頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日半導(dǎo)體激光器及電源、讀數(shù)旋轉(zhuǎn)平臺、光纖微調(diào)架、游標(biāo)卡尺、觀察屏。

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖4-1所示2、哪些實(shí)驗(yàn)裝置?第六頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日

如圖4-1作粗略的估測，在暗室中將光纖出射的遠(yuǎn)場通過坐標(biāo)格投影到觀察屏上，測量出射光纖到觀察屏的距離L和光斑直徑D而求得θe測量方法第七頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日1、打開半導(dǎo)體激光器電源，校正實(shí)驗(yàn)系統(tǒng):

(1)調(diào)整半導(dǎo)體激光器，使激光束平行于實(shí)驗(yàn)臺面；(2)調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺，使半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光束通過旋轉(zhuǎn)軸線；(3)取待測光纖，處理光纖兩端面之后，一端經(jīng)旋轉(zhuǎn)臺上的光纖微調(diào)架與激光束耦合，另一端對準(zhǔn)觀察屏；(4)調(diào)節(jié)光纖微調(diào)架上的聚焦透鏡，使透鏡出光光束盡可能細(xì)，且使光束耦合進(jìn)入光纖；(5)仔細(xì)調(diào)整5維光纖微調(diào)架，使光纖端面準(zhǔn)確位于旋轉(zhuǎn)臺軸心線上，并輔助調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)架各部分裝置，使光纖輸出功率最大，衡量標(biāo)準(zhǔn)是觀察屏上出現(xiàn)一個(gè)很亮、圓形、紅色光斑；(6)當(dāng)光纖出光端比較亮?xí)r，不要長時(shí)間直視光纖出光端，以免傷害眼睛。三、實(shí)驗(yàn)是按這些步驟做的！第八頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日2、測試輸出孔徑角θm(1)固定光纖輸出端；(2)置遮光屏距光纖輸出端L處，則在遮光屏上顯示出光纖輸出光斑，其直徑為D；(3)用游標(biāo)卡尺準(zhǔn)確測量L和D值（測量多次取其平均值），則得輸出孔徑角為:3、計(jì)算光纖數(shù)值孔徑：NA=sinθm4、關(guān)掉Hｅ—Nｅ激光器電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。第九頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日四、實(shí)驗(yàn)有收獲！通過此次實(shí)驗(yàn)，使我們深刻地了解了解光纖數(shù)值孔徑的物理意義，并掌握了遠(yuǎn)場法測量光纖數(shù)值孔