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1、 1 光信息专业实验报告：全光纤耦合器件 六、数据处理 （1） IN 1 端口为输入端，记录各端口输出功率，并计算其均值和标准差，数据如表 1 所示： 表 1 IN 1 为输入端 次数 1 2 3 均值P 标准偏差 光源 inP/mw 1.578 1.565 1.578 1.574 0.005 inP/dBm 1.97 1.94 1.97 1.96 0.01 1outP outP/uw 730.9 734.5 723.5 729.6 4.00 outP/dBm -1.35 -1.34 -1.40 -1.36 0.02 2outP outP/uw 720.8 720.1 709.8 716.9
2、4.00 outP/dBm -1.410 -1.420 -1.48 -1.44 0.02 2inP inP/uw 22.88 22.69 22.03 22.53 0.30 inP/dBm -16.37 -16.43 -16.57 -16.46 0.06 均值公式： 11nkkxxn 标准偏差公式： 211()(1)nkxkxxnn 利用表 1 中的数据，代入公式可以得到 IN 1 为输入端时的插入损耗、附加损耗和分光比如表 2 所示： 表 2 IN 1 为输入端时各项指标 用W 计算 用 dBm 计算 平均值/dB 标准误差/dB 平均值/dB 标准误差/dB 插入损耗 . I L 1 1.
3、I L/dB 3.340 0.003 3.32 0.02 2 1 2. I L/dB 3.42 0.02 3. 41 0.02 附加损耗.E L /dB 0.367 0.007 - - OUT1 与 OUT2 分光比. S R/dB 101:100 0.004 - - 其中计算公式如下: W : inoutPPLIlg10. .E L=-10lgoutiinPP . S R=outioutjPP dBm: outinPPLI. 加入偏振片后，调节三个偏振片的方向，测得各接口功率的最大最小值作如下记录，并计算偏振相关损耗如表 3 所示： 表 3 IN 1 为输入端时加偏振片测得数据 Max Mi
4、n P.D.L 1outP outP/W 470.4 450.1 0.122/dB outP/dBm -3.27 -3.38 0.110/dB 2outP outP/W 464.7 454.9 0.112/dB outP/dBm -3.33 -3.43 0.100/dB （2） 当 IN2 端口为输入端时，记录各端口输出功率，如下表 4 所示： 表 4 IN2 端口为输入端测得数据 次数 1 2 3 均值P 标准偏差 光源 inP/mw 1.578 1.565 1.578 1.574 0.005 3 inP/dBm 1.97 1.94 1.97 1.96 0.01 1outP outP/uw
5、721.8 721.1 708.8 717.2 4 outP/dBm -1.406 -1.403 -1.473 -1.427 0.003 2outP outP/uw 731.8 735.1 724.8 730.6 4 outP/dBm -1.401 -1.415 -1.44 -1.419 0.002 1inP inP/uw 21.88 21.69 21.03 21.53 0.03 inP/dBm -16.27 -16.23 -16.43 -16.31 0.07 均值公式： 11nkkxxn 标准差公式： 211()(1)nkxkxxnn 利用表 4 中的数据可得以 IN2 为输入端时的插入损耗
6、、 附加损耗、 分光比的均值与标准误差如下： 表 5 IN2 为输入端的各项指标 计算值 用W 计算 用 dBm 计算 平均值/dB 标准误差/dB 平均值/dB 标准误差/dB 插入损耗 . I L 12.LI/dB 3.347 0.003 3.323 0.002 22.LI/dB 3.423 0.002 3. 41 0. 02 附加损耗.E L /dB 0.357 0.005 - - OUT1 与 OUT2 分光比. S R/dB 100:101 0.002 - - 其中计算公式如下: W : inoutPPLIlg10. 4 .E L=-10lgoutiinPP . S R=outiou
7、tjPP dBm: outinPPLI. 加上偏振片后的偏振相关损耗的测量数据如下表 6 所示： 表 6 IN2 为输入端时加上偏振片之后测得数据 Max Min P.D.L 1outP outP/W 453.9 431.1 0.254/dB outP/dBm -3.42 -3.67 0.250/dB 2outP outP/W 473.8 463.2 0.116/dB outP/dBm -3.24 -3.34 0.100/dB 七、实验误差分析 A、实验中，光纤型偏振控制器的三个活动片应该循序改变，活动片的改变导致光纤的扭曲，从而产生双折射现象，引起偏振态的改变。动作不能太块或太重。在实验中，
8、我们细致改变三个活动片的相对位置，以得到尽可能大的损耗变化量。在我们实际操作过程中，发觉慢慢细致改变活动片其读数变化很缓慢，可能因此错过了最大或者最小值。 B、实验中读数的方法也可能造成误差。读数具有随机性，极大或极小值不一定出现在比较大的值或比较小的值之中，我们寻找到的是一些极值，并从中确定了最大最小值。但真正的最大最小值不一定包括在我们的极值内，于是可能造成误差。 C、光源的发光功率并不稳定，所以也会给实验带来误差，体现在数据的分布上。 八、思考题 1分光比为 1:1的耦合器为什么叫3dB耦合器？ 答：1:1耦合器的插入损耗为： 1. .10lg10lg31 1outinPI LdBP 所
9、以，1:1耦合器又叫 3dB 耦合器。 5 2真正体现耦合器对整个系统影响的参数是插入损耗还是附加损耗？ 答：是插入损耗，它体现的是光路中无源器件（如耦合器）指定输入输出光功率之比。而附加损耗只是体现耦合器本身的损耗，通常比较小，对系统影响不大。 3标准跳线的作用和测量方案的关系。 答： 标准跳线使得各光学器件的连接变得简便易行， 大大拓展了全光学器件连接的功能，使得复杂的光学系统成为可能。 4由于存在连接器的插损误差，在测量中怎么更好的减少测量误差？ 答：用镜头纸把接头擦拭清洁，避免光纤弯曲或者受挤压。且在测量光源功率时中间加上一光纤，把损耗也包括在内测量。 5单模光纤之间的横向耦合与多模光
10、纤之间的横向耦合的差异？ 答：单模光纤的耦合只有一种传导模，不同的输出端的光的模是一样的。但是在多模光纤的耦合中，由于传导模是若干个分立的模式，当纤芯变粗时高阶模以一定比例从耦合臂输出，而大多数低阶模则从直通臂输出而不参与耦合，因而两输出端模式不同。 6熔融拉锥技术的原理与特点？ 答： 熔融拉锥技术的具体方法是把两根或多根光纤除去外面的覆层， 以打绞或夹具等方式邻接在一起，然后加热使其熔融并同时向两侧拉伸，利用计算机等手段实时监测其光功率的耦合比直至获得期望的耦合性能，最后形成双锥结构。当你拉伸加热的光纤时，光纤限制光的能力随着其半径的减小而减小，更多的光将泄漏到光纤的包层中，从而耦合到非常靠
11、近的另一根光纤的芯层中。控制不同的拉伸长度，可以得到不同的分光比。 7WDM 波分复用器的工作原理，各种分光元件的特点比较 答：WDM 光波分复用器的基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用） ，并耦合到同一根光纤中进行传输， 在接收端又将组合波长的光信号分开 （解复用） 。 8熔融拉锥型全光纤 WDM 波分复用器原理 答： 其工作原理是， 将若干条光纤拉成锥型并熔融一起， 或者采用去除包层研磨、 抛光、粘接的方法，促使光纤中的光场间发生耦合，从而达到分波和合波的目的。熔融拉锥型全光纤 WDM 波分复用器的插入损耗可以做的非常小，因此很有竞争力。 9偏振控制器自身的插损对 PDL 的测量影响有多大大？ 答：因为我们测量的是对于所有的偏振态，损耗的最大值和最小值之差，偏振控制器自身的插损应该是一个定值或者不随着偏振状态的变化而有较大的变化，作差相减后就可以略去其影响，所以对偏振损耗的计算结果影响太大。
