光纤通信实验报告.pdf

光纤通信
姓名 徐礼 学号 200911141926
试验时间 2011年9月20日 指导老师 关系
2. 光纤特性
a) 光源与光纤偶和效率
光源与光纤耦合时，为了降低耦合损耗，使更多的光功率注入光纤，获得最大的耦合效
率，必须考虑光纤和光源的特性以及具体耦合方法 。He-Ne 激光器输出的高斯光束经过透镜
后任然为高斯光束。仔细选择透镜的焦距 f，使经透镜耦合后的高斯光束的束腰与纤芯直径
相等，如图 2，即 ，只要将光纤的端面置于高斯光束的焦点处 ，即可获得最佳耦合
效率。
p
γ =
耦合效率定义为 p 0
p
式中， 0 是光纤输入功率，p 是经光纤耦合后的输出功率。图 2 光纤耦合效率示意图
b) 光纤的数值孔径
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可
以。这个角度就称为光纤的数值孔径。 光纤的数值孔径（NA）是表征光纤集光能力大小的
重要参数。由于光纤传播具有可逆性 ，因此数值孔径既反映了光纤的入射性质 ，也反映了光
φ
纤的出射性质。NA 越大，则光纤端面接收或会聚光的能力越强 。设 max 为入射到光纤端面
的光线能被光纤捕捉的最大角度。阶跃型光纤的数值孔径为常数。
图 3 跃阶光纤数值孔径的推导
如图 3 所示， φ 角是入射光纤与光轴之间的夹角，则
ANA = sin φ
由于 φ 一般比较小因此 NA = sin φ ，由折射定律及上图的角度关系可得
2 2
Ann n n − = NA = sin φ 2 1
值得注意的是，基于几何光学的数值孔径概念 ，只是
用于芯径比较大的多模光纤。
实验中，我们采用远场光斑法测量光纤的数值孔径，
原理图如图 4 所示。此方法是基于光路的可逆性，
光纤的数值孔径可以在光纤的输入端测量 。测量出光纤端
面与观察屏之间距离 h 以及观察屏上的光斑直径 2R 后，
R