實(shí)訓(xùn)五-熔融拉錐光纖耦合器的制作

實(shí)訓(xùn)五熔融拉錐光纖耦合器的制作光纖耦合器功能：用于光信號的分路與合路，是光纖無源器件。制作方法：微光學(xué)、光波導(dǎo)、熔融拉錐〔FBT：制作簡單、本錢低廉、附件損耗小〕。兩根光纖的歸一化輸出光功率：P2/P1=cos2(△β(λ)L)P3/P1=sin2(△β(λ)L)其中(△β(λ))為耦合常數(shù)、L是拉錐長度從公式可知P3和P2互補(bǔ)，且符合能量守恒。但這兩個(gè)公式一般只適合理論指導(dǎo)，不可用于計(jì)算使用，因?yàn)?△β(λ))不可確定，隨時(shí)變化。所以實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)用軟件對兩個(gè)輸出端進(jìn)行實(shí)時(shí)的功率檢測，直接輸出P2和P3。實(shí)驗(yàn)流程SCS-4000型全功能光纖拉錐系統(tǒng)是一種集成了光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)及制作、檢測、控制等多項(xiàng)功能于一體的高度自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)步驟：主、副光纖的準(zhǔn)備工作：剝除涂覆層，酒精擦拭，插入拉錐機(jī)光功率監(jiān)測通道。主副光纖中間局部剝除涂覆層，酒精擦拭，打結(jié)兩次，抽氣固定。調(diào)至工作長度模式，點(diǎn)火熔融，進(jìn)行耦合器的拉錐，并觀察軟件上的耦合圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果【第一次實(shí)驗(yàn)】分析：從實(shí)驗(yàn)效果圖可以看出，在中間交匯線處，綠白兩條線恰好接觸，但是卻在之后的過程中分別返回到其他值保持不變，導(dǎo)致最終輸出功率之和大于輸入功率，明顯不符合能量守恒定律。出現(xiàn)情況原因：可能由于輸入功率過高，使得計(jì)算機(jī)光功率監(jiān)測系統(tǒng)不能標(biāo)注出真正的功率值，即輸入的0.98數(shù)值不準(zhǔn)確，所以在最后的熔融拉錐之后，輸出功率之和高于了輸入功率。代表“附加損耗〞的紅色線條數(shù)值一直很低，說明實(shí)驗(yàn)中損耗較小。為了使附加損耗小，需要在剝除涂覆層時(shí)更加認(rèn)真，既不能把光纖弄斷，還要把涂覆層完全剝干凈，并且一定要記得用酒精擦拭，條件允許的話，酒精擦拭用紙不可循環(huán)利用。本次實(shí)驗(yàn)熔融效果較好，但是由于輸出功率值不正常，仍有缺陷。【第二次實(shí)驗(yàn)】從實(shí)驗(yàn)效果圖可以看出，在熔融初期階段，由于打結(jié)處光纖涂覆層沒有剝除干凈，使得輸出圖像上下波動(dòng)較大。但是當(dāng)熔融結(jié)束后，兩根光纖耦合效果很好，耦合器正常?？煽闯鼍G白線在接觸后變化不大，呈間隔小的兩條平行線，即兩個(gè)輸出端口的輸出功率成一定比例。且輸出功率之和不大于輸入功率。出現(xiàn)情況原因：在進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)之前，為解決實(shí)驗(yàn)一問題，在輸入光處參加功率限制裝置，使得輸入功率減小到0.16左右，較實(shí)驗(yàn)一的0.98有很大差異。這樣輸出端口的功率監(jiān)測設(shè)備就能夠正確監(jiān)測到功率數(shù)據(jù)并精確反應(yīng)。這是本次實(shí)驗(yàn)成功的重要一步。本次實(shí)驗(yàn)“附加損耗〞過大，即圖中紅線一直處于高數(shù)值狀態(tài)，這是因?yàn)樵谔幚砉饫w時(shí)，沒能夠完全剝除掉涂覆層，使光纖耦合器工作時(shí)產(chǎn)生了更大的額外損耗。本次實(shí)驗(yàn)耦合過程成功，且輸出功率與輸入功率數(shù)值正常，光纖耦合器能夠正常工作?！舅伎碱}】在光纖固定步驟中，將剝?nèi)サ墓饫w放置在夾具上的時(shí)候需不需要旋扭？答：不需要。光纖固定是在將主副光纖打結(jié)兩次后的步驟，所以切不可在固定過程中再旋扭，如果旋扭使結(jié)的數(shù)量增多，會(huì)導(dǎo)致光纖不能良好接觸，熔融不徹底，最終導(dǎo)致拉錐失敗。光纖拉錐實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，并沒有出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，問題出在哪個(gè)環(huán)節(jié)？答：可能會(huì)出現(xiàn)在主副光纖打結(jié)環(huán)節(jié)。如果在打結(jié)環(huán)節(jié)中，并沒有打結(jié)或者打結(jié)數(shù)量不適，在熔融過程中，可能使兩根光纖沒能完全融合或者局部融合，這樣輸入的光可能在兩個(gè)輸出端都有輸出，但是輸出曲線可能不交叉。實(shí)驗(yàn)心得通過本次實(shí)驗(yàn)，對光纖耦合器又有了更為直觀的認(rèn)識。光纖耦合器的應(yīng)用范圍很廣，既可以用于光纖通信，還能夠應(yīng)用到光纖傳感領(lǐng)域，是各種光纖應(yīng)用系統(tǒng)中使用最多的光無源器件之一。學(xué)習(xí)到上文所述的功率表達(dá)公式，并不能夠?qū)嶋H應(yīng)用到計(jì)算中，在需要確定輸出輸入功率的關(guān)系時(shí)，需要利用實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。且在結(jié)果分析時(shí)，必須要遵守能量守恒定律，否那么耦合系統(tǒng)的輸出效果不理想或者產(chǎn)生錯(cuò)誤。熔融拉錐光纖耦合器的優(yōu)勢：附加損耗低、偏振相關(guān)損耗低、穩(wěn)定性好、小體積、分光比任選。在處理脆弱的光纖時(shí)，需要有耐心與細(xì)心。尤其在將光纖插入拉錐機(jī)光功率監(jiān)測通道時(shí)，不僅需要格外小心，也需要技巧。而且實(shí)驗(yàn)步驟中提及的“酒精擦拭〞步驟，切不可省略。因?yàn)橹挥杏镁凭珜兂扛矊拥墓饫w處理潔凈，才能夠在最終的熔融拉錐中得到正確圖像，否那么不僅可能會(huì)使氫氣燃燒裝置損壞，還可能會(huì)造成耦合器的制作失敗。本實(shí)驗(yàn)對于光纖的處理方法與技巧需要格外注意。例如主副光纖中間局部涂覆層的剝除，長度在2-3cm適合，過長可能會(huì)在打結(jié)過程中使光纖斷掉，過短可能會(huì)使