上海大学课程光纤通信基础教材.docx

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1、上海大学精品课程上海市教委重点课程光纤通信基础实验教材王叶余曷鳏编著2006年6月物理系电子信息科学与技术专业目录绪论2一光纤基础知识2二Newport光学组合仪简介9附录：一些光学和光电子仪器的使用方法11实验一光纤的操作，光纤数值孔径测量25实验二半导体光源与光纤耦合31实验三半导体激光器特性测量41实验四单模光纤模场测量54实验五光纤连接器59实验六3dB光纤耦合器66实验七保偏光纤拍长测量73实验八强度调制型光纤传感器791 .光纤位移传感器2 .光纤液位传感器3 .光纤应力传感器4 .光纤微弯传感器实验九光纤Mach-Zehnder干涉仪89光纤温度传感器绪论一光纤基础知识1光纤的构

2、造与制备通常认为，光纤是一根细玻璃丝、根二氧化硅制成的圆柱体玻璃纤维、一段光频段的 波导结构，它的材料组成可能是：纤芯f GeO2- SiO2、包层一SiO2,或着是：纤芯一SiO2、 包层一B.O.-SiO,. GeO2 -SiO2的意思是在二氧化硅中掺错，实际上就是使光纤纤芯 的折射率大于光纤包层的折射率令光在纤芯与包层的界面上发生全反射而能够长距离传输。八包层.不 保护层(触层)_QQ图1光纤的结构均匀介质的折射率沿空间各个方向保持常数，光在各个方向的行进轨迹是直线，而当折射率 在某处突变或渐变时光线才从它的当初方向发生弯折或弯曲。图2显示的是裸光纤剖面(纤 芯与包层的横断面)上的折射率

3、沿径向呈不同柱对称分布时光在纤芯中走的行迹。从图2可知，单模阶越折射率光纤的纤芯半径在微米量级，光线基本上沿着中心轴线传 播，它的径向折射率分布为nx r an(r) = a2 _ 2其中 = I 一, 2是纤芯与包层之间的相对折射率差，对于所谓弱导光纤，A O 2n多模梯度折射率光纤的芯半径为几十微米，光线在纤芯中的传输路径一般是曲线，它的折射 率分布为n(r)=1(r) r a(2)纤芯中的（r）常取抛物线型(3)其中是纤芯轴线上的折射率。不同取向的光线大致代表光纤中的不同模式，可以预见对于多模阶越折射率光纤来说，光线走的是折线。玻璃光波导的制备现多采用汽相沉积方法，康宁公司（Coming

4、 Glass Work）首先使用外部 汽相氧化法（OVPO）制成损耗低于20dB/km的光纤，光纤的制作过程如图3所示，玻璃预制棒SiCU（a）粉尘沉积加热炉玻璃预制棒8,预制棒烧结拉丝加热炉曲粉尘伏预制棒裸光纤口光纤测径仪外层涂覆机卷丝机（c）拉制光纤图3使用OVPO方法制备预制棒及拉纤过程汽相氧化过程是将高纯度的金属卤化物（SiCL和GeC。等）和氧气反应生成0。2及其它掺杂组分的微粒并沉积在玻璃饵棒上（图3a）,饵棒匀速旋转的同时来回平移使粉尘状玻璃 微粒均匀沉积,然后将疏松的粉尘状预制棒烧结成玻璃预制棒（图3b）,直径约为1025 mm, 长约60-120 cm,最后将它拉制成光纤（图

5、3c）。除此之外，改进的化学汽相沉积法（MCVD） 是目前制造低损耗梯度折射率光纤的流行方法,还有与它相似的等离子体活性化化学汽相沉 积法（PCVD）等。2光纤模式的电磁场理论一般有两种方法用于讨论光在光纤中的传播，建立并解光线路径方程或电磁场方程。实际上 前者是后者的短波长极限，由于单模光纤的工作波长已经和其尺寸相比拟，几何光学的处理 方式已不合适，而将光在光纤中的传播看作一个电磁场边值问题则能得到一个，几个或一系 列严格解，并且此方法对单模和多模光纤都适用。光纤模式就是光纤波导中可能的一个电磁 场形式，它必是一个满足电磁场方程及其边界条件的解或场形结构。光传播模式的主体是导波模（亦称传导模

6、或导模）一般可分为1） TE模（E=0 ）和TM模（；=0 ）,对应光线理论中子午光线（包含中心轴的平面 内的折线）的行为，在发生反射时，TE波的电场偏振方向不变，TM波的磁场电场偏振方 向不变。2） EH模和HE模，对应光线理论中偏斜光线（其它方向的空间折线）的行为，每次反射都 将产生轴向分量。阶跃折射率光纤的一些较低阶的模式，对应的线偏模（弱导近似）及其归一化截止频率 列表如下：表1： 一些低阶光纤模式（矢量模和线偏模的对应）模式组（矢量解）匕模式数线偏模附02X1=2%TE。I TM0】 HE?、2.4051 + 1+2X1=4L%(EH I、, HE31), HEn3.8322X 1+

7、2X 1+2X 1=6LP2l, LP02EH2l, heai5.1362X1+2X1=4LPmTEg，TMQ2, HE225.5201 + 1+2X1=432EH“, HE5l6.3802X1+2X1=4LP*(EH2, HE32), HE137.0162X1+2X1+2X1=6LP?2，LP03EH 2 HEm7.5882X1+2X1=4模式组显示的是从光纤电磁场方程得出的精确矢量解，每组模式中的每个模式具有相同 的归一化截止频率，光纤的归一化频率V定义为：V =卜0Q6 = koaNA（4）NA =（5）它是一个将工作波长，光纤参数和波导属性联系起来的物理量，NA是光纤的数值孔径。如 果

8、已知V,可以由光纤特征方程（相当于边界条件）求出导波模的两个横向特征常数U, W（决定电磁场的径向位相），再由下面的方程确定光纤导波模的纵向特征参数夕（决定纵向(6)山此可得电磁场传播的相速度和群速CD VcV -=/P /3any v2A(7)(8)dco c dVv =/dp a;7) v2A dp从这个式子出发可以讨论光纤的波长色散。3单模光纤及其乙模式图4入模的光斑图（微米尺度）当归一化频率0P 2.405时，光纤仅以主模HE”运转，其它模式均截止。例如N ewport公司生产的型号为F-SV的单模光纤,数值孔径0.11,芯半径2,工作波长633nm,V数为27r27rK = -a-A

9、C4 =-=-x 2x0.11 = 2.18420.633截止波长儿=574nmc 2.405厂方实测为580nm。工作波长是否越大于截止波长就越好呢？不是的。当波长增加时，V数 减小，这时由于场形的变化将会有更多的光功率从纤芯转移到包层而导致传输损耗增加。在弱导条件下，阶跃单模光纤LP0l模式解的形式可以写成E, =Jo(r) raKo(匹)a(10)其中，o（）是第一类贝塞尔函数，K。（）是第二类变态贝塞尔函数，都是零阶，场形与高 斯分布非常接近。模可以分解为两个本征线偏振模式L用和L纬；，两者传播的时延差A 11 dpx dftv dp d，、B A八、Ar = = %8) a =(对石

10、央光纤) (11)v； v； dco da dco da c cLp其中B -= w n(12)v： v： x p p是单模光纤的双折射，4是拍长，即偏振状态经历一个周期变化的光纤长度。的含义 是单位距离产生的时差，也就是单位距离的脉冲展宽，它称为偏振模色散（PMD）。4光纤通信一个采用波分复用（WDM）和掺饵光纤放大器（EDFA）的数字通信系统如图4所示图5 WDM-EDFA光纤通信数字编码信号可以是数字调制信号（比如MSK,最小频移键控）或模拟信号脉码调制（如 PCM）等，WDM技术和微波通信系统所用的电载波FDM技术（频分复用）在概念上类似, 其目的都是为了增加信道容量，WDM的技术优势

11、在于波长分割与信号格式的无关联性（本 质上是光频载波FDM）,因此一根光纤上的集群信号实际上是各自独立传输的。波长复用器 的作用是将各个独立的数字光调制输出（来自光发射机）复合并耦合进一根光纤，在接收端, 解复用器将不同波长的光信号分离并送入各自的检测通道。实际的WDM无源器件一般是 星型耦合器或波长选择耦合器（波长复用器），包含熔融光纤，制作光栅等一系列微光和集 成光学技术，可完成复用，解复用，分插复用和波长路由等功能。掺钥光纤放大器是一种全光放大器（取代过去的光-电-光中继器），它在1550nm波长处 几十纳米内可获得3dB的增益，EDFA由掺供光纤，泵浦激光器（980或1480nm）,无

12、源波 长复用器，光隔离器及抽头耦合器组成，如图5所示。光隔离器的作用是防止放大光的反馈 对原器件的影响（它使噪声增加）。图6同向泉浦掺锐光纤放大器结构光纤通信是一项系统工程，涉及光学，微电子学，信号与系统，机械，计算机与自动 控制，材料以及它们之间的交叉，集成和综合，此外还有光网设计，标准化，成本核算等软 层面上的工作，比如设计一个单信道光纤通信系统，将系统粗略地划分为发射-信道-接收三 部分，需要考虑的诸多因素如图6所示。 光源的输出功率 光源的光谱线宽 光源和发射机的响应时间 信号编码光纤的衰减和色散光纤纤芯直径光纤的数值孔径接收机灵敏度误码率和信噪比发射机的直接调制和间接调制.工作波长接

13、头、耦合器和连接器的数目光发射光纤信道光接收耦合器的类型光放大器系统结构 成本 设计的升级能力图7单信道光纤通信系统设计光纤信道本身是一个复合体，它向前延伸至光发射机，向后和光接收机连接。按照一般通信 信道的划分，若不考虑信号编码部分，可以将光发射-光纤信道-光接收称为光调制信道，如 果包括信号编码和解码及其载波调制和解调，则称为编码信道，广义的光纤通信系统应该覆 盖整个编码信道。5光纤传感光纤的导光能力是显然的，光纤还能传感其它物理量则不那么明显。从上面有关光纤 的基础知识可知，光纤本质上的传输特性完全可以加以变换和利用。例如单纯的光强变化, 偏振及相位变化等，光纤传感器就是通过光纤的这些变

14、换特性和外在或联合的传感对象(温 度，压力，电流，角度，波导结构，波导模式或方式等)产生相互作用。可以说光纤传感器 能够延拓至一切传感器领域，并向着更高级和特有的方向发展，比如光纤陀螺和所谓光纤智 能结构，这里将光纤陀螺作为例子展现光纤传感器的潜在价值。光纤陀螺是一种新颖的角速率传感器，1976年由Vali和ShorthiU首次报道，发展至 今已逐步应用于飞机、导弹和舰船的导航系统中，是当前最有发展潜力的惯性制导器件，也 是最成功的光纤传感器之一。它基于所谓萨格奈克(Sagnac)效应，如图7,由光波的多普勒效应可知，在H上（实验室坐标系）观察到的介质内顺时针和逆时针方向的光波频率匕 和匕B分

15、别为(13)(14)嚓w=Y（l上）和 匕5=丫（1+上CCv = RC1y是光纤切线方向的速度，设为顺时针方向。那么频差就是相位差就是其中是小三角形面积,若光纤为N匝_ vA v = v -v = 2v=CCW CWC2vRQd(p = 27r/v = 4兀二RQdl = 8 乃二 c ccdA=-Rdl 2绕行一周总的相位差为k(p= d = 8;r*Qj以 = 8%=3 = 8-Q(15)(16)(17)(18)(19)L是光纤总长。图8是一种干涉式光纤陀螺的实验装置，光在进入光纤绕组之前用3db光纤 耦合器对光进行均衡的分束，设在入射点返回的两束相干光分别为A cos 和4 cos(/

16、 + 0)(20)其中。为光波的角频率，。为两束光波的相位差，A为光波的振幅。当他们发生干涉时，光 强可表示为/ = 4 sin & + 力 sin(& +(21)若利用响应时间常数为r的探测器检测光强，则探测器上得到的光强为1 (i+rId = (22)r-一般有rL,并且认为。在r内几乎不变，则有COId = 4T cos2 J Tcos1 (tot + )dt = Tt(1 + cos。)=/(I + cos O)若。仅由sagnac相移引起，则有Id = /(I + COS A)(24)图9光纤陀螺实验装置实际测量时，为了提高测量灵敏度，用PZC对光强进行相位调制，另外还需考虑偏振互易

17、性 等问题。二Newport光学组合仪简介为了提高实验教学水平，我校从美国NEWPORT公司全套引进教学用光学组合仪 (Education Kits),其中专为光纤光学和光纤通信设计的基础实验20项，内容涉及光纤的基 本操作及基本特性，一般光纤无源与有源器件，各类光纤，3dB光纤耦合器，光纤通信链路, 光纤波分复用(WDM),光纤传感器和光纤陀螺等。该组合仪的特点是将所有光学,机械，电子仪器或设备在实验时实行工具化的现场组合, 工具是分通用性和专门性的，示波器是通用仪器，半导体光源作为常用仪器，既用于光纤通 信，又用于光纤传感，但当需要研究通信带宽或光纤传感器的灵敏度时，半导体光源的动态 调制

18、特性或光强稳定性就需要深入研究，它就成了专业性要求很高的仪器。一项实验或许很 快就能完成，但其实现过程所依托的东西，大到光学平台，程控半导体激光驱动电源，双踪 数字示波器，小到偏振分束器，中心转条，自聚焦透镜等，实验者是否掌握了其真谛呢？比 如你手中的小尺，在阅读时经常可以用它去遮挡下一行字，但用它去量头发的粗细时反而会 感到不妥，工具的意义在于实用和适用，这需要作为主体的实验者去拿捏直到熟练，这样才 能赋予仪器设备活的一面，所谓用活。这时，一旦有了新的想法，你就会产生要去实现它的 冲动，因为在你的脑子里，原理，公式及其符号参数就是可以看得到，摸得着的东西，剩下 的就是通过实验去找寻它们之间的

19、内在联系，并不时判断你当初想法的正确性。“光学组合仪”所含仪器设备(含加配部分比如计算机等)及部件可基本划分为1 .常用仪器设备包括光学平台，各类激光器、各类光源及电源，光功率计，数字双综示波器，立体变倍显微 镜，多媒体计算机等。2 . 一般元器件包括一般通信单模，多模光纤，各类光学透镜、棱镜、光学调整架，光纤定位器，光纤连接 器等。3 .特殊元器件包括特种光纤，各类光纤耦合器、光纤传感器等。4 .辅助仪器设备包括光纤切割刀，内六角螺刀，内六角螺丝，红外传感探测器或镜头，专用化学去敷层试剂, 激光防护眼镜等。以“光学组合仪”作为硬件平台，我们开发了光学实验多媒体辅助平台应用软件以支持实验 教学

20、。基于Newport光学组合仪的光学实验的主线条为：图10实验过程框图问题集所涉及的范畴可能是：实验项目的内容及要求；仪器的组成，存放点与操作方法(光 学调整架还涉及到如何装配)；仪器结合相关实验内容的使用方法；光学仪器布局，协调性 以及注意事项；光学，机械，电子，电工学原理及参考资料等。光纤通信基础面向本科学生开设的光纤实验如下：1)光纤的操作，光纤数值孔径测量(Handling fibers, numerical叩erture)2)半导体光源与光纤耦合(Coupling fibers to semiconductor sources)3)半导体激光器特性测量(Semiconductor l

21、aser diode characterization)4)单模光纤模场测景(Measurement of Fiber-mode)5)光纤连接器(Fiberconnector)6 ) 3分贝光纤耦合器(3dB Fiber coupler)7 )保偏光纤拍长测量(Beat-length measurement of polarization-preserving fibers)8)强度调制型光纤传感器(Fiber-optic intensity sensors)a)光纤位移传感器b)光纤液位传感器c）光纤应变传感器9）光纤马赫-曾德尔干涉仪及其应用（Fiber Mach-Zehnder inte

22、rometer）我们在这里倡导实验教学的专业化模式，它是指具有特定作用及效应的模式，它体现普 遍的实验教学理念，进而有更明确的整体和系统性要求，它是为同类或专业实验所遵循的， 就光纤通信基础整个实验架构而言，每个实验的内容互有内在的联系，任何单一仪器的 作用和使用超越了其在某个实验中的孤立地位（这和近代物理实验中某些仪器只具一项用法 或只用一次不同），光纤通信基础实验教学遵循的专业化模式或总的标准是： 1）实验项目的开设应是综合性和层次化的结合； 2）仪器安装与调整应是细分化与整体性的统一； 3）实验过程的进行应是重复性与延伸性的并列.第一条是专业化模式的内核，分层的概念不仅在整个实验与每个实

23、验的内容上，而且在 仪器的作用与使用复杂性、教学方法套路与作业评价方式等方面都可以展开，专业化模式的 概念是笼统的，在实施过程中会形成细则、方案或标准化系统，有些是成文或编制的，有些 则是老师的经验或心得，他们贯穿于教学过程中，学生应该在学的同时深入体会并发挥其主 观能动性，方能有所领悟。参考文献lGerd Keiser著，李玉权等译，光纤通信M.电子工业出版社，20022 Jeff Hecht著,贾东方等译，光纤光学国.人民邮电出版社，20043李玉权，崔敏，光波导理论与技术M.人民邮电出版社，20024 Vali,V.,and Shorthill,R.W. Fiber ring inter

24、fcromcterJ.67/?p/zet/optics, 1976 （15）5 Projects in fiber optics M.Newport Corporation, 1791 Deere Ave, Irvine, CA .USA, 1993 6Herv6 C. Lefevre,张桂才，王巍译，光纤陀螺仪M.国防工业出版社，2002附录：一些光学和光电子仪器的使用方法光学平台（包括内六角螺刀，内六角螺丝）光学平台是进行高水平光学实验的基本条件，高级光学平台的制作和使用都有严格的要 求，在教学及一般应用中，将小型标准光学平台置于稳定桌面上也能满足一定的精度要求， 稳定性可达亚微米量级，光

25、学平台上分布着很多6nlm螺孔，要用相应大小的螺丝和螺刀将各 种光学器械（主要为各种支架、架杆或衬板等）安装在光学平台上，Newport公司提供了整 套内六角螺刀和内六角螺丝，可选用其中的6mm规格处理所有直接固定在光学平台上的光 学器械的安装问题，因为有些光学器械是组合型的，可能需要一个接一个连起来，这些器械 上螺孔大小不一，因此会用到不同规格的内六角螺刀和内六角螺丝，这是一项训练动手能力 的活儿。光功率计和其他一些电子仪器也可以放置在光学平台上，但要注意其对稳定性的影 响，不要加入额外的震动，放置光学平台的房间应保持适当的干燥度，以免安放在平台上的 光学仪器，尤其是光学透镜、棱镜、光栅等受

26、潮损坏，另外温度对平台的机械形变影响较大, 在进行与光干涉有关的实验时要特别注意。有关平台螺孔的使用方法见二。二.633nm He-Ne激光器（美国JDSU产品）激光器激光器电源图11激光，激光器电源，激光器装置实物图1 .规格品质激光器型号：1101, 1101P.前一种为非偏振的，后一种为偏振激光。最大输出功率（TEA/ooGBSmM ）： 1. 5wfT光束直径（束腰，加的?处，3%）： 0. 63ww发散角（TEMqq , 3%）： 1.3 mrad最小削光比：500:1纵模间隔：73QMHz最大噪声（rms30Hz 10MHz ）： 0. 1%8小时以上相对平均功率的最大漂移：2.

27、5%最大模拖贡献：3%最大预热时间（到达95%功率）：10分钟期望点燃寿命：15000小时所使用的电源型号：1201-22 .警告事项1）切勿直视激光器出光口2）勿将眼睛或皮肤置于强激光的照射下3）严格遵照操作规程使用激光器4）确定所有的反射镜及光学装置处在合适的位置，避免激光从这些装置上散射和失去控制5）避免个人用品，如戒指，钢笔等对激光进行反射或散射6）如果要调整一组光学装置，可先使激光衰减变小以减小杂散光7）用一块不透明物品终止激光的非用途传播8）使用良好接地的插座9）在移走某个光学装置前先关闭电源，这是起码要求，拔掉连接线将更为安全10）勿自行修理激光器和电源，请使用配套的电源3 .使

28、用规程和操作方法1）将激光器安装于光学平台上在选定激光器支架杆位于光学平台上的螺孔位置后，按图12说明固定住此杆。图12激光器支架杆安装图示用夹具来夹持激光器支架杆，夹持位置的高低取决于激光出射后的前端光路的高低，它 可以绕激光器支架杆水平旋转，因此它决定了激光的出射方向。夹具该面上的螺孔-用来和激光器 底座相连接-从这里套入激 光器支架杆后 旋紧下面的旋 钮图13固定激光器底座的夹具激光器底座用来夹持激光器（激光管），这种型号的夹具是不能调整激光器的倾斜度的, 紧固螺丝的松紧程度对以后出射光束的空间方位有一定影响。以保持自然的夹持状态为宜 （平稳放入凹槽后夹紧）。激光器从 此处插入图14安插

29、激光器的激光器底座2）激光器的使用激光管的高压输入插头和激光电源上的插座是所谓Alden型的长短连接器，有唯一的插 入方向，使用前务必确认输入电压是否为220V,钥匙开关是否处于0 （关闭）状态。型号 1201-2后面的2指220V输入，该型号激光电源可用于1101P和1101激光管，都由美国JDS-U 公司生产。开启电源钥匙前应先检查激光管前端面上的出射窗是否已经打开，可以用一把平头螺刀插入凹槽并向逆时针方向旋转即可打开出射窗。在一切连接确认后才能开启激光电源 （将钥匙拨至I）,使用后应及时关闭（将钥匙拨至0）。三.半导体激光器装置HHSIU L1SR RCianOM- WOID DRBCT

30、EJREURITOBiMAPEAK POWER 5mW W4/ELENGTH 78DnmCLASS mb LASER PRODUCTINVISIBLELASER DIODE寸IPAVOID EXPOSURE-Invivible Laser radiation is emitted a* shewn.图15半导体激光器的危险标识（美国nib标准）图16半导体激光器装配图表2：半导体激光器装配部件清单（由美国Newport公司提供型号及其英文名称）部件型号Description说明数量CMM-1Mirror mount1英寸反射镜底座DCOR-1Center of rotation piece中心

31、转条1ESP-3Support post3英寸立杆1FVPH-4Post holder4英寸立杆支撑座1L18279-01Laser diode plate半导体激光器板座1M18274-01Laser mount adaptor底座接板1N18276-01Lens holder透镜支撑座1018277-01Laser holder半导体激光器支撑座1LC18278-01Collimator lens准直透镜1LD18281-01Laser diode半导体激光器LDD505Laser diode driver半导体激光器驱动电源1AAM4Socket head screw4mm内六角螺丝2B

32、BM6Socket head screw6mm内六角螺丝1CCM4Set screw内嵌固定螺丝1EEM3Button head screw (6 mm)固定螺丝（6mm长）2FFM3Button head screw (20mm)固定螺丝（20mm长）1GG3901-174-MWSpring弹簧1HHM3Button head screw (8 mm)固定螺丝（8mm长）2装配步骤：1）将激光器LD安装在激光器板座上（L）,使激光器上的缺口部分向上。用固定螺丝（EE） 将激光器支撑座（0）固定，这样激光器就处于平稳状态。2）安装准直透镜（LC）,将透镜适配圈从透镜支撑座（N）上取下，装入透镜

33、后再装上和拧 紧适配圈。3）用一个M4内六角螺丝（AA）从中心转条（D）的一个孔内装入并固定到3英寸立杆上（E）。4）用另一个M4内六角螺丝（AA）从中心转条（D）的另一个孔内装入并固定到反射镜底座 （C）上。5）用一个M6内六角螺丝（BB）从立杆支撑座（F）内部装入并用螺丝刀将其固定于光学平 台上。6）将3）, 4）步调好的立杆装置（C-D-E）插入立杆支撑座（F）,旋紧旁边的螺丝。7）将1）调好的装置（LD-L-0）和底座接板（M）连接起来，前面再和2）调好的装置（LC-N） 连接。8）用一个长螺丝（FF）穿过透镜支撑座（N）,再穿过一只弹簧（GG）和激光器板座连接（L）。9）将激光器/透

34、镜组合装置（LC-N-LD-L-0-M）通过激光器底座接板（M）上的突出物和反 射镜底座（C）连接，旋紧旁边的内嵌固定螺丝（CC）,注意不要过紧。10）在激光器的位置（沿滑杆移动）和透镜的位置（弹簧松紧）调整合适后，旋紧固定螺丝 （HH）,11）看下面的半导体激光器驱动电源使用方法。四.505型半导体激光器驱动电源1 .电源管理和开通策略1）总开关（Power）,电路工作2）管子供电使能开关（Laser Enable）,该开关控制使能管流输出的INTERLOCK极的导通， 此开关未开启时，INTERLOCK极未导通，加电控制按钮OUTPUT是不起作用的，这样就避 免了误加电操作。3）加电控制按

35、钮（OUTPUT）,必须在管子已接好和管子供电使能开关己开的情况下，此按 钮才起作用，一旦通电成功，LED会亮起。2 .显示模式1）预置由流（PRESET）,在总开关打开以后就可以调节欲输出的电流大小，一般不宜过大, 比如lOmAo预置电流时 该LED克 CURRENT FOWfR UMH尸 RANGEMODEMOUTPUTMNmAMMmAI P | I , I MOUTPUT未 开启，电流 还未加到管 子上.图17预置电流状态口 10.02）供电电流（CURRENT）,这是实际加到管子上去的电流大小，所以只有在管子通电成功后才会显示其值。图17电流供电状态3）恒定功率（POWER）4）限流（

36、LIMIT）,显示的是电路所能供给的最大电流，现为120mA,可以调节LIMIT SET 改变电流的最大值。3 .外调制（MOD）,外部信号源通过一个同轴电缆（BNC）接入电路，使得输出电流为内部 电流（CURRENT）和外部调制电流之和，外调制一般来自于函数发生器信号或者一个欲 传输的信号，内部电流是一个合适大小的直流（取决于管子的电光特性）。如果外调制 信号超过10kHz,可将后面板上的BANDWIDTH （带宽）放到HIGH位置。4 . 9mm和5. 6mm封装类型激光管的连接方法OUTPUTS出接线1,2 IHTERLOCK内部锁定3 CKASSISS GND地4 ,5 LASER C

37、ATMODE激光管负极6 PD CATHODE光电管负极7 PD ANODE光电管正极8 , 9 LASER ANODE激光管正极图18电源输出连接线的接线定义Laser Diode（激光管）Photodiode（光电管）接法举例：共阴极接法1号管脚接LD正极2号管脚接PD正极3号管脚接LD . PD负极具体接法取决于管子的型号，接前一定要仔细检查。五.1815-C光功率计光敏区图21光电探头实物图图19半导体激光器管脚图光电探头型号：818-SL,圆柱型硅，适用于0. 41. 1 “7探头及衰减器序列号：10657,衰减器型号：0D3表3：探头响应度及功率计校正因子，波长：632.8 nm响

38、应度A/W校正因子不带衰减器0. 38692. 58带衰减器2. 5126E-43.980E+31815-C功率计设置步骤和读数：1 .打开电源开关，按一下POWER按钮2 .设置校正因子，按一下CAL按钮，用螺丝刀调整CAL ADJ,使示值为3. 983 .恢复CAL4 .翻到后面板，将指拨开关的1, 3位设为1,如图2212 3 4:画图22后面板上的指拨开关1, 2位为10表示低功率，01表示高功率：第3位为1表示校正因子的指数或者是0 （不带 衰减器），或者是3 （带衰减器）。5 .功率读数配置和量程共有三种功率度数配置，每个配置各有六个挡级或量程，原则上应选择小量程测量（至 少3位有

39、效数字），数据溢出时可换高一级量程，经常使用的是带率减器的低功率配置量程, 如图。图23前面板上光功率计量程6 .注意事项1）请勿输入超过42V DC或峰值AC电压的探头或传感器信号，这会造成电击的可能。2）勿自行维修内部电路，当电池耗完时立刻用六节L5V AA电池替换（在电路板当中）, 避免电池液泄漏而损坏功率计。3）操作环境温度，18c28C。六.1830-C光功率计光电探头型号：818-SL,圆柱型硅，适用于0.41.1 “7探头及衰减器序列号：10684,衰减器型号：0D31 .探头与校正器的连接Newport公司为每种型号和系列号的探头定配了校正器，这样才能输入至1830-C光功 率

40、计，如图同轴电线16084光电探头IIIPUTBNC插头 校正器接功率计INPUTS入口图24 10684型光电探头与1830-C光功率计的连接2 .电源开启与自动校正过程1）打开电源后，首先显示所有的显示功能，2）显示软件版本号（2. 1版本）3）显示探头及校正器的序列号（如果没有校正器，则显示000）4）显示功率计的当前波长（由上次测量决定，如果没有校正器，则显示0257nm）3 .前面板功能键及显示字符的含义(local! R/SATTNBKLTZERO UNITSRANGEAUTORANGE图25 1830-C光功率计前面板键盘远程模式控制字符命令解释LOCAL R/S ZERO UN

41、ITS STOREF AVGL0本地模式使能，在远程模式时通过此按钮激活面板GO, G1本地模式时，执行RUN/STOP切换，即HOLD功能Z0, Z1在以后的所有值中减去当前值，然后显示U1-U4在4种测量单位间循环设置（Watt,dB,dBm,Relative）S储存上次测量的值用于以后的dB或Relative测量F1-F3在3种采样数值平均（16次,4次,1次）间切换（S M F）Wnnnn波长增加，连按连增。一Wnnnn波长减少，连接连减。nNone电源开关ATTNAO, Al设置不同的响应度（探头不带或带率减器）BKLTKO, KI, K2在不同的背景光亮度间切换（暗，中亮，亮）BE

42、EPBO, Bl打开或关闭蜂鸣器AUTORO, R1-R8设为量程自动切换RANGE三Rx增加量程，自动量程功能失效Rx减小量程，自动量程功能失效其他一些显示字符的含义：SN探头序列号HOLD锁定前次采集的REM远程控制模式（IEEE488或RS232接口）LLO在远程控制模式时，本地模式处于锁定状态，功率计不响应任何面板按键动作0L数据溢出，换用AUTO或合适的高一级量程测量SA信号水平超过了探头饱和电流值，它与具体的探头有关CAL表示功率计正在进行自动校正4.显示单位（UNITS）及计算公式表4： 1830-C光功率计的单位及功率换算公式显示单位计算公式说明Whr未 ZEROWQ-IJRZ

43、EROdBmI / R %那）未 ZEROdBmioiog（q铲）ZEROdB101og（）/STOREF未 ZEROdB101og（-、-）STOREF - ZZERORELI【STOREF未 ZERORELI -【zJ-I1 STOREF 1 ZZERO其中I =探头输出光电流，z=当ZERO按下时显示的背景光电流R =探头响应度（A/W ）ISTOREF =当STOREF按下后采集到的参考光电流5.测量方法1）光功率测量公式:（I-Iz）/R在获得当前有效功率前一般应将环境杂光置ZERO。具体步骤如下 a.选择W显示模式，使用AUT。量程或自定量程，设置波长。b.确定是否用衰减器，若用，

44、则按下ATTN键。c.挡住被测光，用ZERO键将环境杂光置零。d.让信号光进入探头，读数。2）对数化光功率测量基于参考功率的对数化测量公式：101og（a.选择dB显示模式，使用AUT。量程，设置波长。b.确定是否用衰减器，若用，则按下ATTN键。c.挡住被测光，用ZERO键将环境杂光置零。d.让参考光进入探头，按下STOREF键e.让信号光进入探头，读数。基于lmW参考功率的对数化测量公式:101og(测量范围：-9QdBm（IpW-lOmW,当探头的响应度为1时）a.选择dBm显示模式，使用AUTO量程，设置波长。b.确定是否用衰减器，若用，则按下ATTN键。c.挡住被测光，用ZERO键将环境杂光置零。d.让信号光进入探头，读数3）相对值测量I -I1 STOREF 1 Z测量范围：-90四川+10四川（lpW10mW,当探头的响应度为1时）a.选择REL显示模式，使用AUTO量程，设置波长。b.确定是否用衰减器，若用，则按下ATTN键。c