近代物理实验讲义 为△-(m-m)m1。 2)光纤的数值孔径： 为了表征入射光线在光纤中的激发、祸合的难易程度，经常采用光纤的数值孔径NA这一参 量。按照光学的习惯，它定义为NA=nsine。在阶跃光纤中，对于子午光线有NA=sqrt(m2 n1sqrt(2△)，对于斜光线来说，N4=sqrt(m2-2/cosy。 在光纤耦合中，为了有效地把光入射到光纤中，应采用数值孔径满足光纤数值孔径要求的物 镜，否则会因为光在接续部位辐射，而使损耗增大。 在高斯光束近似下，我们可以取光强最大值的1的地方为数值孔径。 【实验内容】 1.测量半导体激光器的电光特性： 2.光纤的夹持： 3.光纤的耦合与模式： 4光纤传输时间和光纤长度的测量： 5.模拟（音频）信号的调制、传输和解调还原（选做）。 【实验步骤】 1.半导体激光器的电光特性。 将实验仪功能档置于“直流”档，用功率计测量激光器的输出功率 注意：为防止半导体激光器因过载而损环，实验仪中含有保护电路，当电流过大时，光功率会保 持恒定，这是保护电路在起作用，而非半导体激光器的电光特性， 2.光纤的辆合与模式。 1)将实验仪功能挡置于直流挡，调整工作电流，使激光不太明亮（建议3040mA)。 2)用一张白纸在激光器前确定激光焦点的位置（激光太强会使光点太亮，不易观察）。 3)调整三维光纤调整架，使光纤端面尽量通近焦点。此时，激光应该能进入光纤，使整条 光纤发亮。 4)将激光器工作电流调至最大，仔细调节三维调整架和激光器的水平、垂直旋钮，使激光 褐合进光纤。用白屏或功率指示计监测输出光强的变化，反复调整各旋钮，直到光输出 功率达到最大为止。如果出射激光始终不大(200W以下)，说明光纤端面不在焦点上， 应前后微调三维调整架，再调节水平、垂直旋钮达到最大功率。反复多次调节，应该能 够调节到200uW以上（可达1mW左右）。 5)如果出射光强很强，但光强分布杂乱无章，则应按步骤3处理输出端面。 6)记下最大功率值。此值与输入端激光功率之比即为耦合效率（不记吸收损耗）。 3. 观察光纤的模式 1)取下功率计探头，换上显示屏，轻轻转动各耦合旋钮，观察光斑形状变化（模式的变化） 2)轻轻触动光纤或弯曲光纤，观察光斑形状变化。近代物理实验讲义 88 为Δ≈(n1-n2)/n1。 2) 光纤的数值孔径： 为了表征入射光线在光纤中的激发、耦合的难易程度，经常采用光纤的数值孔径 NA 这一参 量。按照光学的习惯，它定义为 NA=n1sinφC。在阶跃光纤中，对于子午光线有 NA=sqrt(n1 2 - n2 2 )≈n1sqrt(2Δ)，对于斜光线来说，NA=sqrt(n1 2 -n2 2 )/cosγ。 在光纤耦合中，为了有效地把光入射到光纤中，应采用数值孔径满足光纤数值孔径要求的物 镜，否则会因为光在接续部位辐射，而使损耗增大。 在高斯光束近似下，我们可以取光强最大值的 1/e 2 的地方为数值孔径。 【实验内容】 1. 测量半导体激光器的电光特性； 2. 光纤的夹持； 3. 光纤的耦合与模式； 4. 光纤传输时间和光纤长度的测量； 5. 模拟（音频）信号的调制、传输和解调还原（选做）。 【实验步骤】 1. 半导体激光器的电光特性。 将实验仪功能档置于“直流”档，用功率计测量激光器的输出功率。 注意：为防止半导体激光器因过载而损坏，实验仪中含有保护电路，当电流过大时，光功率会保 持恒定，这是保护电路在起作用，而非半导体激光器的电光特性， 2. 光纤的耦合与模式。 1) 将实验仪功能挡置于直流挡，调整工作电流，使激光不太明亮（建议 30~40mA）。 2) 用一张白纸在激光器前确定激光焦点的位置（激光太强会使光点太亮，不易观察）。 3) 调整三维光纤调整架，使光纤端面尽量逼近焦点。此时，激光应该能进入光纤，使整条 光纤发亮。 4) 将激光器工作电流调至最大，仔细调节三维调整架和激光器的水平、垂直旋钮，使激光 耦合进光纤。用白屏或功率指示计监测输出光强的变化，反复调整各旋钮，直到光输出 功率达到最大为止。如果出射激光始终不大（200µW 以下），说明光纤端面不在焦点上， 应前后微调三维调整架，再调节水平、垂直旋钮达到最大功率。反复多次调节，应该能 够调节到 200µW 以上（可达 1mW 左右）。 5) 如果出射光强很强，但光强分布杂乱无章，则应按步骤 3 处理输出端面。 6) 记下最大功率值。此值与输入端激光功率之比即为耦合效率（不记吸收损耗）。 3. 观察光纤的模式 1) 取下功率计探头，换上显示屏，轻轻转动各耦合旋钮，观察光斑形状变化（模式的变化）。 2) 轻轻触动光纤或弯曲光纤，观察光斑形状变化