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绪论1

第一部分 光纤光学实验7

实验一 光纤的基本特性演示7

【实验原理】光纤结构与光传播原理7

1.光纤的结构7

2.光纤的种类与光传播模式8

【实验内容】光纤光场传播实验操作9

1.观察光纤（波导）内的光场传播9

2.观察光纤基模场的远场分布9

3.观察光纤输出的近场和远场图案10

实验二 光纤切割与熔接实验11

【实验原理】光纤切割与熔接实验原理11

1.光纤切割11

2.光纤熔接12

【实验内容】光纤切割与熔接实验操作12

1.光纤切割12

2.光纤端面检查12

3.光纤熔接13

实验三 光纤与光源的耦合实验18

【实验原理】光纤与光源耦合实验原理18

【实验内容】光纤与光源耦合实验操作19

1.直接耦合19

2.透镜耦合19

实验四 光纤数值孔径的测量21

【实验原理】光纤数值孔径实验原理21

1.光纤数值孔径21

2.光纤数值孔径的计算21

【实验内容】测量光纤数值孔径22

实验五 光纤传输损耗特性及测量实验24

【实验原理】光纤传输损耗测量实验原理24

1.光纤产生损耗的原因24

2.光纤传输损耗的含义和表示方法25

3.光纤传输损耗的测量方法26

【实验内容】光纤的传输损耗测量的实验操作26

1.用截断法测量光纤的传输损耗26

2.考察光纤的弯曲损耗27

实验六 光纤偏振状态的控制28

【实验原理】光纤偏振控制原理28

【实验内容】光纤偏振控制29

1.实验装置29

2.实验步骤29

附件 光纤偏振控制器的使用31

1.MPC-1-1三环型机械式光纤偏振控制器31

2.F-POL- IL挤压型光纤偏振控制器32

实验七 光纤偏振特性的测量33

【实验原理】光纤偏振特性测量原理33

1.光纤的传输模式和偏振特性33

2.光纤偏振特性的测量34

【实验内容】测量光纤偏振特性34

1.实验装置34

2.实验步骤35

实验八 光纤连接器的性能参数测量36

【实验原理】光纤连接器的工作原理与性能指标36

1.光纤连接器简介36

2.光纤连接器的对接37

3.光纤连接器的主要性能和指标38

【实验内容】光纤连接器性能测试38

实验九 光纤分束器的性能参数测量39

【实验原理】光纤分束器工作原理及特性参数39

1.光纤分束器及其用途39

2.光纤分束器主要特性参数39

【实验内容】光纤分束器性能测试40

实验十光纤耦合器的性能参数测量41

【实验原理】光纤耦合器的工作原理和性能指标41

1.光纤耦合器介绍41

2.光纤耦合器的制作41

3.光纤耦合器的主要性能和指标42

【实验内容】光纤耦合器的性能测试43

实验十一 可调光衰减器的性能参数测量44

【实验原理】光衰减器的工作原理44

1.光衰减器简介44

2.固定光衰减器44

3.可调光衰减器45

【实验内容】可调光衰减器性能测试46

实验十二 光隔离器的性能参数测量47

【实验原理】光隔离器的工作原理及性能指标47

1.光隔离器及其分类介绍47

2.光隔离器原理48

3.光隔离器的主要性能和指标49

【实验内容】光隔离器性能测试49

实验十三 光纤光开关的性能参数测量50

【实验原理】光开关的工作原理及性能指标50

1.光开关简介50

2.光开关的种类50

3.光开关的特性参数52

【实验内容】光开关性能测试53

实验十四 光发射/接收机的性能指标测量54

【实验原理】光发射/接收机的工作原理与性能指标54

1.光发射机工作原理54

2.光发射机的性能指标55

3.光接收机工作原理55

4.光接收机的性能指标55

【实验内容】光发射/接收机性能测试56

1.光发射机消光比的测量56

2.光接收机灵敏度的测量56

实验十五 波分复用系统原理性实验58

【实验原理】光波分复用技术原理58

1.光波分复用技术简介58

2.光波分复用系统原理59

【实验内容】光波分复用实验60

实验十六 掺铒光纤放大器原理性实验61

【实验原理】光纤放大器的实验原理61

1.光纤放大器的种类与用途61

2.EDFA的基本结构和工作原理61

3.EDFA的分类62

4.EDFA的主要特性63

【实验内容】掺铒光纤放大器性能测试63

实验十七 开路音频模拟信号传输实验65

【实验原理】无线光通信实验原理65

1.无线光通信系统的构成65

2.无线光通信系统的特点及优势66

3.无线光通信系统存在的问题66

4.FSO研究的发展趋势67

【实验内容】开路音频模拟信号传输实验68

实验十八 马赫-曾德尔光纤干涉实验69

【实验原理】马赫-曾德尔光纤干涉仪工作原理69

1.马赫-曾德尔干涉原理69

2.马赫-曾德尔光纤干涉仪69

【实验内容】马赫-曾德尔光纤干涉实验71

实验十九 温度和应力测量光纤传感实验72

【实验原理】光纤传感器实验原理72

1.传感的意义及光纤传感技术72

2.光纤传感器的原理及分类72

3.相位型光纤传感器73

【实验内容】温度与应力测量75

1.实验光路75

2.温度测量75

3.应力测量76

实验二十 布喇格光纤光栅传感实验78

【实验原理】布喇格光纤光栅传感原理78

1.光纤光栅及其基本特性78

2.光纤光栅传感的基本原理79

3.光纤光栅传感测量系统的工作过程81

【实验内容】布喇格光纤光栅传感实验81

1.实验测量系统81

2.光纤光栅温度传感实验82

3.光纤光栅应变传感实验83

实验二十一 锥形光纤的制作及其传感实验84

【实验原理】锥形光纤制作方法与传感实验原理84

1.实验意义84

2.锥形光纤制作方法84

3.锥形光纤Mach-Zehnder干涉传感原理85

【实验内容】锥形光纤制作与传感实验85

1.锥形光纤制作85

2.锥形光纤Mach-Zehnder干涉传感测量87

实验二十二 长周期光纤光栅的制作及传感实验89

【实验原理】长周期光纤光栅的特性及传感原理89

1.长周期光纤光栅及其基本特性89

2.长周期光纤光栅传感的基本原理90

【实验内容】长周期光纤光栅的制作与传感实验91

1.长周期光纤光栅的制作方法与步骤91

2.长周期光纤光栅的折射率传感实验92

第二部分 导波光学实验95

实验一 硅基衬底涂覆制作聚合物薄膜95

【实验原理】匀胶机的工作原理95

【实验内容】匀胶机的使用95

1.熟悉匀胶机的结构95

2.样品溶液的制作96

3.衬底片的制作96

4.衬底片的清洗和烘干96

5.匀胶96

6.烘片96

7.注意事项97

实验二 二氧化硅薄膜的热氧化生长实验98

【实验原理】二氧化硅薄膜的性质及热氧化生长原理98

1.二氧化硅薄膜的性质98

2.二氧化硅薄膜的热氧化生长原理98

【实验内容】二氧化硅薄膜热氧化的生长99

1.熟悉热氧化装置的组成99

2.热氧化装置的使用方法100

3.衬底硅片的制作101

4.二氧化硅薄膜样品的制备101

5.注意事项101

实验三 光纤频谱仪测量薄膜厚度102

【实验原理】OSM-400UV/VIS光谱仪简介102

【实验内容】薄膜厚度测试103

1.系统连接103

2.软件安装103

3.运行薄膜厚度测量软件和设定软件参数103

4.测量标定104

5.薄膜厚度计算105

实验四 平板波导制备与膜层参数测量106

【实验原理】介质平板波导理论与棱镜耦合原理106

1.介质平板波导理论106

2.棱镜耦合原理107

【实验内容】平板波导的制备与参数测量108

1.热氧化法制备二氧化硅薄膜108

2.旋涂法制备聚合物波导层108

3.导波层厚度与折射率的测量108

实验五 平板波导传输损耗的测量110

【实验原理】波导传输损耗测量的原理110

1.介质波导传输损耗的机理110

2.测量原理110

3.传输损耗的计算111

【实验内容】测量波导传输损耗111

实验六 微细光刻技术与工艺实验112

【实验原理】光刻技术原理112

【实验内容】紫外光刻机的使用113

1.熟悉URE-2000/17型紫外光刻机的结构113

2.光刻机的操作步骤114

3.光刻工艺流程115

实验七 聚合物条形波导制备实验117

【实验原理】条形介质波导结构与等离子体刻蚀原理117

1.条形介质波导结构117

2.等离子体刻蚀原理117

【实验内容】聚合物条形波导的制备119

1.热氧化法制备二氧化硅薄膜119

2.旋涂法制备聚合物波导层119

3.条形波导图形光刻119

4.条形波导的制备119

5.条形波导制备整套流程示意图120

6.条形波导制备质量的检查121

实验八 真空蒸镀法制备金属膜层123

【实验原理】真空镀膜技术原理123

【实验内容】真空镀膜台的使用124

1.熟悉DM220型真空镀膜台的结构124

2.高真空镀膜台的操作步骤125

3.镀膜工艺流程126

实验九 离子交换法制备玻璃条形波导128

【实验原理】离子交换技术128

【实验内容】玻璃波导的制备128

1.玻璃片的制作128

2.玻璃片的清洗和烘干128

3.坩埚的清洗和烘干129

4.硝酸钠和硝酸银熔融液样品的配置129

5.熔融液样品预热129

6.离子交换129

7.蒸镀金属膜层130

8.光刻条形波导图形130

9.湿法刻蚀铬金属膜层130

10.干法刻蚀条形波导131

11.波导样品清洗131

实验十条形波导的模式特性测量132

【实验原理】马卡提里方法与波导模场分布132

【实验内容】条形波导模式特性的测试133

1.测量装置133

2.操作步骤134

3.导模特性分析135

实验十一 条形波导传输损耗的测量137

【实验原理】条形波导传输损耗的测量方法137

1.截断法137

2.光纤扫描法和数字成像法138

【实验内容】条形波导传输损耗的测量138

1.测量装置138

2.测量步骤139

3.光纤扫描法的测量数据处理139

4.数字成像法的测量数据处理139

实验十二 有机化合物的拉曼光谱检测142

【实验原理】光散射现象与拉曼散射原理142

【实验内容】拉曼光谱测试143

1.拉曼光谱测试实验光路143

2.BWS415i型拉曼光谱仪144

3.酒精溶液的拉曼光谱测量144

附录1常用物理常数、单位及换算关系147

附录2实验室安全常识150

参考文献152