北交大学物理光纤技术专题实验论文

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1、光纤技术专题论文光纤技术实验的探讨摘要：本文描述了作者做光纤技术实验的主要过程以及该实验的相关原理和注意事项，并提出了自己实验过程中遇到的主要问题和对它们的思考。同时，也对该项技术的发展前景提出了一些自己的看法。关键词：光纤技术实验对实验的思考一、相关背景光纤是一种通信电缆，由两个或多个玻璃或塑料光纤芯组成，这些光纤芯位于保护性的覆层内，由塑料PVC外部套管覆盖。沿内部光纤进行的信号传输一般使用红外线。光纤通信是现代信息传输的重要方式之一。它具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。本专题实验的目的

2、在于了解光纤的结构和一般性质，学习光线的耦合、传输及传感特性及其在通信和传感领域的应用。二、实验的简单原理1、半导体激光器的电光特性半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，也称激光二极管。它通过受激辐射发光，具有体积小，效率高等特点。半导体激光器是一种阈值器件，当正向注入电流较低时，增益小于0，此时半导体激光器只能发射荧光：随着电流的增大，注入的非平衡载流子增多，使增益大于0，但尚未克服损耗，在腔内无法建立起一定模式的震荡，这种情况被称为超辐射；当注入电流增大到某一数值时，增益克服损耗，半导体激光器输出激光，此时

3、的注入电流值定义为阈值电流，阈值电流是半导体激光器非常重要的参数。2、光纤结构与传光原理光纤是利用全反射原理使光线和图像能够沿着弯曲路径从一端传送到另一端的光学元件。3、模拟信号的调制、传输和解调以及光在光线中传输时间的测量脉冲频率调制是目前模拟信号传输质量较高的一种方式。被调制的信号经光纤传输后，在远端经解调后恢复。利用光在光线中传输的时间延时测量传输时间。4、反射式光纤传感器强度性反射式光纤传感器的基本原理是对所传输的光能量进行调制。反射式调制采用一块具有高反射率的反射平面，从发送光纤端面射出的光束经反射平面反射后，

4、部分进入接收光纤。当改变发送光纤和接受光纤相对于反射平面的间距时，即对所传输的光能进行了调制。因此，接收光纤得到的反射光能量是光纤端面到反射面距离的近似线性函数。5、微弯式光纤传感器微弯式光纤传感器是根据微弯变形引起纤芯或包层中传输的光载波强度变化的原理制成的全光纤传感器。微弯式传感技术可以分为亮场型和暗场型两种。前者是通过对纤芯中光强度的变化来实现信号性能的转换；而后者则检测包层中的光信号。本实验就是利用光纤微弯变形引起纤芯中传输的光波强度的变化来实现位移或压力的检测。三、实验方法1、光源与光纤特性该实验的基础是将激光

5、有效地耦合进光纤并使耦合效率提高。许多同学都会在耦合时遇到各种各样的问题。我所在的小组就碰到了很多棘手的问题。通过这个实验，我总结了一些注意事项如下：（1）光纤端面的处理很重要剥去光纤的护套时，要小心不要把光纤弄断，只要把护套剥下来就可以。切光纤时一定要注意不要直接用光纤刀把光纤切断，这样切出的光纤端面可能会不平整。正确的做法是用光纤刀轻轻划一下光纤，然后轻轻弯曲光纤，使其断裂。处理过的端面尽量不要用手去接触，以免损坏和污染。我们小组刚开始时就是因为光纤端面没有处理好，导致在耦合时效率过低，出了很多问题。成功地将光纤耦合

6、好之后就可以正式开始后面的实验了。接下来是光纤耦合效率的测量和数值孔径的测量。这两个实验相对而言都比较简单，做的过程中我们也没有遇到太多的困难和问题。只要严格按照书上的操作步骤和注意事项去做就可以了。最后用测量到的数据完成相关的计算。2、光信号传输该实验的第一个小实验是观察了解音频信号的调制、传输和解调过程。它要求我们熟悉示波器的基本操作，要了解示波器的基本原理。否则即使我们看懂了书上的操作过程，在具体操作的过程中也不会完全明白每一步的作用。这会对实验的成功有较大的影响。第二个小实验是测量光在光线中的传输时间，同样需要我

7、们会熟练使用示波器。我在做这个实验的过程中由于忘记了一些示波器的基本操作，使得我刚开始毫无目的地调了很久也不知道要怎样才能得到要求的图像和数据。后来我们小组成员互相讨论才终于完成了这个实验。3、光纤传感本实验需要做出反射式和微弯式光纤唯一传感器的调制特性曲线。实验过程中，我们需要注意调节螺旋测微器时一定要严格地每次调节0.1mm，否则会导致实验数据不够精确。读数时也要调一次读一次，千万不要读串了。四、实验结论光纤技术这一专题实验使我对光纤的基本知识有了一个全面的了解和认识，使我对光纤技术这一新兴技术的应用和原理有了更加深

8、刻的认识。同时，在实验的过程中，我也遇到了很多困难和挫折，通过跟队友的讨论和合作，我们最终成功地完成了实验。也使我们以前学过的相关仪器如示波器的使用方法等得到了相应的复习和深化。通过不断的失败，我们对实验过程中需要注意的问题和细节都有了比较详细的了解。主要的注意事项在前文已经详细介绍过了，希望我们的亲身实践和经历以及