强度法测量光纤数值孔径.ppt

武汉职业技术学院 光纤光缆实训五,实验内容：强度法测量光纤孔径 组员：余新旺 贺义贵 指导老师：张森 实验时间：2010年5月28日,实验目的,1.了解透射式光纤传感器工作原理及其特性 2.了解并掌握透射式光纤传感器测量光纤数值孔径的方法 3.学会光纤传感器的制作,实验装置,光纤数值孔径实验仪 1台 透射式光纤传感器 2根 连接导线 若干 电源线 1根 机械系统 1套,实验原理（一）,光纤数值孔径NA（Numerical Aperture） 定义 当光线射到两种不同的界面上时将产生发射和折射。在纤芯包层界面上，临 界角c （即折射角为/2时的入射角）按斯涅尔折射定律可得出： c= arcsin n1 / n2 （5-1） 其中：n1 是纤芯折射率，n2 是包层折射率,实验原理图,实验原理（二）,（2）远场强度法测量光纤数值孔径 光纤数值孔径的另一种定义是远场强度法定义的有效数值孔径 NAeff。NAeff 是通过测量光纤远场强度分布来确定的。 它被定义为光纤远场光强辐射图上光强 值下降到最大值的5处半张角的正弦值， CCITT规定的就是这种光纤数值孔径， z P d d 5% 5% x2 光纤端 c 光纤端面和接收（输出）光纤端面对芯时的两光纤端 面间的距离；d 为（当 z 一定时）接收光强下降到最大值的 5时，接收光纤沿 着 x轴移动时所对应的位移值之间差值的1/2。,实验步骤（一）,光路机械组装，按照所提供的电路图组装。 按照图把对射式光纤传感器一端（钢管封装端）安装在光纤 支架上，发射光纤、接收光纤另外一端（塑料光纤连接器封装端）分别插入实验 板上的光源座孔和探测器PD座孔上。 完成对芯。 调节中螺旋测微丝杆、与光纤支架锁紧螺丝，使两光纤端 面接触在一起，且大致共轴。然后打开电源开关，继续微调调节图5-3和5-4中 螺旋测微丝杆与光纤支架锁紧螺丝， 并且调节光纤卡架上的白色圆形螺栓来调 整两光纤竖直方向的高度，直到电压表读数最大，则认为两光纤已经对芯完成。调节图5-8中螺旋测微丝杆使两光纤端面间距（z）在1.5-2mm间。,实验步骤（二）,打开电源开关，电路板上相应的线路接好，调节测螺旋测微丝 杆使发射光纤与接收光纤间距大于6mm，调节调零旋钮使得电压表读数为零。 调节测螺旋测微丝杆使接收光纤移动，档位开关调节到“20V”档位， 把增益调节到适当档位，对芯时最大电压不要超过5V为宜，每隔0.05mm观察电 压表读数变化，把位移与电压记录在表一中。 根据表一在Excel绘制曲线。 分析曲线。 计算出 % 5 max ? I （或者 % 5 max ? U ） 在得到的曲线中，找到 % 5 max ? I （或者 % 5 max ? U ）所对应的x2 与 x1。 根据图5-1计算出光纤数值孔径NA。 关闭电源。,注意事项,1、影响测量精度的因素有哪些？如何避免？ 2、根据特性曲线，试想一下透射式光纤传感器可以用于哪些环境中测量？ 3、室内光线对测试数据有何影响？如何解决？ 4、比较远场强度法与光斑法测量NA的优缺点？ 5、如果发射光纤采用石英光纤，接收光纤采用塑料光纤，测量