实验一 光纤的几何特性测试实验
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一、实验的目的和意义
1、了解光纤的基本结构
2、学习光纤的处理方法，包括光纤的剥线、端面切割和清洗等等方法 3、利用显微镜并结合探测器放大分别观察单模和多模光纤端面结构 4、学会Matlab处理实验数据
5、掌握光学实验注意事项和实验室安全隐患及事故处理方法
光纤的应用越来越广泛，了解光纤的机构、性能具有十分重要的意义。光学主要有纤芯和包层组成，纤芯由高度透明的介质组成，包层是折射率低于纤芯折射率的介质，并经过严格的工艺制成光纤，光纤还要由多层保护层保护，起着增强机械性能、保护光纤的作用。
光纤的结构特性影响光纤的特性，并决定着光纤的用途，低损耗、高效率一直都是光纤的发展目标，光纤的各种特性参数（保护几何参数、传光特性、加载特性、微弯特性等）的测量时光纤应用的重要依据，同时也促进各种测量技术的发展。[1] 光纤按折射率分布可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤，按模式可以分为单模光纤和多模光纤。
光纤的损耗因素众多，包括传输损耗、连接损耗、弯曲损耗、色散吸收损耗等等，光纤损耗可以用光时域反射技术等测量。[2]
本实验希望通过观测光纤的结构参数来测试光纤的性能，并更好的理解光纤的特性，观察光纤结构分析其带来的损耗影响。因为光纤较脆弱，所以日常使用的光纤有多层保护，所以首先要获取只有包层和纤芯的裸纤，然后采用显微镜结合电子探测器探测放大得到光纤的端面图像，从而分析其性能等。[3]
二、实验的系统结构和实验步骤 1、实验的系统结构
实验主要包括制作裸纤端面样本和观察端面结构两个部分，需借助剥线器得到裸纤，并进行端面处理，将得到的样本放在显微镜—探测器放大系统下观察，并利用计算机获取处理数据。
实验系统的基本结构图如下： 将光纤贴在载玻光学显微镜 处理光纤（包括去切割片的边缘上 和清洗）
用电脑观察，得图像处理
到端面的图像
2、实验仪器
光纤、剥线钳、剪刀、棉球、酒精、光纤切割机、基片、双面胶、显微镜、探测器、电脑
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3、实验步骤
(1) 制作光纤端面样品
日常使用的光纤都经过多层保护处理，而我们实验所需的是由纤芯和包层组成的裸纤，并且由于光纤由折射率不同的纤芯包层组成、对缺损很敏感以及连接损耗等原因，必须使用专用的光纤切割机处理端面，这样才能更好的观察或熔接等加工处理。
① 处理光纤
首先用专用剥线钳的粗口剥去最外层的保护壳，然后用剪刀剪断保护介质，再用剥线钳的小口剥去靠近纤芯的保护壳，光纤的表面还有一次涂覆层，起保护和防止光溢出的作用，应轻轻用剥线器刮去，再用剥线钳最小的小口除去涂覆层，由于裸纤叫脆弱容易折断，所以操作应小心。然后再用棉球沾少量酒将光纤擦拭干净。 ② 处理光纤端面
将光纤放入光纤切割机凹槽并加住，手扶着左下角，将中间按钮推进去，然后按下上端盖子，得到良好端面的光纤。 ③ 制作光纤端面样本
在基片（玻璃、木头等）一侧黏上双面胶，将光纤端口朝上垂直粘在在基片一侧，选择合适的长度，得到光纤端面样本。 (2) 观察端面结构
① 将处理好的光纤，粘到方形铝块的边缘，使纤芯露出一小块，一端对
准光源，另一端的纤芯通过调整显微镜进行观察；
② 调整时，先使用低倍镜
。通过调节显微镜上的粗调旋钮，使显微
镜头的中心位置对准光纤端面，此时电脑上出现模糊的影像，然后调节显微镜上的微调旋钮，使影像变得清晰。 ③ 换用高倍镜
，重复以上步骤直到出现清晰的光纤端面图像。此时
观察到的光纤纤芯的图像是明亮的圆形光斑，而包层的像是它周围较暗的圆形阴影。
（3）实验中，先使用多模光纤进行实验；然后换单模光纤，实验步骤相同。
三、实验数据的分析和处理 1、实验结果
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（a）单模光纤的实验结果图
（b）多模光纤的实验结果图
2、图像分析
从图像可以看出，单模光纤的纤芯较细而多模光纤的纤芯较粗，可以发现一般情况下单模光纤的纤芯较多模光纤的纤芯细很多，单模光纤
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实验一光纤的几何特性测试实验
