光纤通信实验：探索半导体激光器与光纤电光特性

"本实验讲义详细介绍了光纤光学与半导体激光器的电光特性，旨在让学生理解光纤通信的重要性和半导体激光器的工作原理。通过实验，学生可以了解半导体激光器的电光特性和阈值电流测量，熟悉光纤的结构、分类及光传输基本规律，掌握光纤数值孔径的概念和测量方法，同时对光纤的光学特性进行初步研究。实验中使用了包括GX-1000光纤实验仪在内的多种专业设备，提供了具体的设备参数，如半导体激光器的类型、工作电流、输出功率和波长等。实验主机由电源模块、发射模块和接收模块组成，每个模块都有其特定的功能，例如电源模块中的电流调节旋钮可调整半导体激光器的工作电流。此外，实验还涉及到不同工作模式的选择，如直流和脉冲频率档，以及信号源的频率范围。通过这样的实验教学，学生能深入理解和应用光纤通信的基本原理和技术。" 实验内容详述如下： 1. 半导体激光器电光特性： 半导体激光器是基于半导体材料的发光原理，当施加适当电流时，电子和空穴在半导体晶格中复合，释放出光子形成激光。实验中，学生将学习如何测量半导体激光器的阈值电流，这是激光器开始产生激光输出的最小电流。阈值电流的测量有助于理解激光器的工作机制。 2. 光纤基础知识： 实验涵盖了光纤的结构和分类，包括多模光纤和单模光纤的区别，以及它们在光传输中的性能差异。学生还将学习光在光纤中的传播原理，如全反射和模式色散，以及光纤损耗的概念。光纤数值孔径是衡量光纤接收光的能力的一个关键参数，其测量方法的掌握有助于理解光纤的耦合效率。 3. 光纤损耗与耦合效率： 实验中提到的光纤损耗率为每千米70%，在实际实验中，学生将通过计算和测量来确定经过一定长度光纤后的光功率衰减，并计算耦合效率，这有助于理解光纤通信的实际性能和限制。 4. 实验设备与操作： 实验使用的设备包括GX-1000光纤实验仪、半导体激光器、光纤调整架、光探头等，这些设备的使用将使学生熟悉光纤通信系统中的实际操作和测试步骤。 5. 主机功能模块： 主机分为电源模块、发射模块和接收模块，各模块的功能包括电源供应、激光器状态控制、信号频率调整和信号检测等，为学生提供了一个全面了解光纤通信系统组件和操作的平台。 通过这个实验，学生不仅能深化理论知识，还能提升动手能力，为未来在通信工程、光电技术等相关领域的研究或工作打下坚实的基础。