单模光纤数值径孔的测量 电科091 高亚超
【实验目的】 （1）熟悉光纤的结构特点及分类 （2）掌握光纤数值孔径的定义和测量方法
【实验原理】 光纤数值孔径（NA）是光纤能接收光 辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤 和光源、光检测器及其它光纤耦合时的耦合 效率的重要参数，同时对连接损耗、微弯损 耗以及衰减温度特性、传输带宽等都有影响
光纤的数值孔径大小与纤芯折射率及纤芯— 包层相对折射率差有关。从物理上看，光纤 的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA 越大，则光纤接收光的能力越强。从增加进 入光纤的光功率的观点来看，NA越大越好 ，因为光纤的数值孔径大些对于光纤的对接 是有利的。
NA的定义常见的有两种，简单的定义如下： （1）最大理论数值孔径NAmax： 其中n1、n2分别是光纤纤芯中心处最大折射 率和包层折射率； 为纤芯—包层最大相 对折射率差。NAmax的物理意义是光纤最大可 能接受角的正弦值，反映了光纤收集光的能力
（2）远场强度有效数值孔径NAeff 远场强度有效数值孔径是通过光纤强度远 场强度分布确定的，它定义为光纤远场辐射 图上光强下降到最大值5%处的半张角的正弦 值。
数值孔径的测量原理图
远场光强随角度分布的关系图
【实验器材】 光纤数值孔径测试仪，光纤光源 【实验步骤】 1．打开电源，稳定光强大约5min； 2．按复位键将电机复位，设定合适的步长；
3．通过步进控制键分别测量记录1310nm波长下的G652光纤的远场功率随角度变化的关系 4．按复位键复位点击，关机。 5．利用三波长光源，重复1~4步，测量 1550nm的光纤数值孔径。
【数据处理】
从图中可知，最大角度为90 则，有效数值孔径NAeff =sin 90 ≈0.156 一般情况下，梯度光纤接近抛物线分布 则，NAmax =NAeff/0.975=0.16
【思考题】 （1）光纤的数不胜数值孔径的的物理意义是什么？ （2）实验中的测量方法是否和数值孔径的定义相冲突，为什么这么做？ （3）还有哪些方法可以用来测量数值孔径？
【实验感想】 通过学习，我接受了基本的实验技能训练，学会了一些基本的测量的方法，熟悉了常规仪器的基本原理、性能和用法，学会了正确记录实验数据和处理实验数据，分析实验结果，以及书写实验报告。 在实验中，要积极动手去做，积极动脑去想才能更好地了解实验、掌握实验，还要善于提出问题并自己多琢磨，从而培养自己的探索创新精神。
谢谢！