- 1 - 光纤光学与半导体激光器 的电光特性实验 实 验 说 明 书 北 京 方 式 科 技 有 限 责 任 公 司 - 2 - 实验目的 1.了解半导体激光器的电光特性和测量阈值电流。 2.了解光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。 3.掌握光纤数值孔径概念、物理意义及其测量方法。 4.对光纤本身的光学特性进行初步的研究。 一 半导体激光器的电光特性 半导体激光器是近年来发展最为迅速的一种激光器。由于它的体积小、重量轻、效率高、成本低,已进入了人类社会活动的多个领域。因此对半导体激光器的了解和使用就显得十分重要。本实验对半导体激光器进行一些基本的实验研究,以掌握半导体激光器的一些基本特性和使用方法。 当半导体激光器电流小于某值时,输出功率很小,一般我们认为输出的不是激光,只有当电流大于一定值(I0),使半导体增益系数大于阈值时,才能产生激光,电流 I0 称之为阈值电流。半导体激光器的电流与光输出功率的关系如右图,当电流大于 I0 时,激光输出功率急剧增大。激光输出功率急剧增大。半导体激光器的电流与输出功率的关系如图1 所示。激光工作时电流大于 I0,但也不可过大,以防损坏激光管(本实验加了保护电路,防止功率过载)。对激光器的调制电流应在 I0 附近,此时光功率对电流变化的灵敏度较高 二 光纤的结构与分类 一般裸光纤具有纤芯、包层及涂敷层(保护层)的三层结构,如图2 所示。①纤芯:由掺有少量其他元素(为提高折射率)的石英玻璃构成,对于单模光纤。直径约为 9.2 微米。而对于多模光纤,纤芯直径一般为 50 微米。②包层:由石英玻璃构成,但由于成分的差异它的折射率比纤芯的折射率略微低一些,以形成全反射条件。直径约为 125 微米。③涂覆层:为了增加光纤的强度和抗弯性、保护光纤,在包层外涂覆了塑料或树脂保护层。其直径约245 微米。激光主要在纤芯和包层中传播。 按纤芯径向介质折射率分布的不同,可将光纤分为均匀和非均匀两类。如图3,均匀光纤的纤芯与包层介质的折射率分别呈均匀分布,在分界面处折射率有一突变,故又称阶跃型光纤;非均匀光纤纤芯的折射率沿径向成梯度分布,而包层的折射率为均匀分布,故又称为梯度折射率型光纤。按照传输特性的不同,又可将光纤分为单模和多模两种。单模光纤较细, b 阶跃型多模光纤 c 梯度折射率型光纤 n nna 阶跃型单模光纤 图2 图3 I0 图1 I P - 3 - 只允许一种传播状态(...