如图16-2所示，当振幅为A的偏振光垂直入射一平晶，由于晶体对O光和e光的折射率不同，二光的传播速度不同，当穿过厚度为L的晶片后，二束光将有光程差??(n0?ne)L， 相应的相位差为??2??2?(n0?ne)L，其中no、ne分别为晶片对O光和e光的折射率，?为入射?偏振光的波长。设X为光的传播方向，Y和Z分别为O光和e光的振动方向，则可列出二光的振动方程：

Y?AOcos?t

Z?Aecos(?t??)

图16-2 偏振光垂直入射平晶的变化

其中Ao、Ae分别为O光和e光的振幅，合并上面两式得光的振动方程：

z2Y22ZY?2?cos??sin2? 2AeAOAOAe

下面是几种特殊情况：

ZY??0，出射光为平面偏振光，振动方向与入射光相同 AeAOZY??0，出射光仍未平面偏振光，但振动方向相对于2. ??(2k?1)?，方程为：

AeAO原入射光转了2?。

Z2Y23. ??(2k?1)?/2，方程为：2?2?1，出射光为椭圆偏振光，且椭圆的两轴分

AeAO1.??2k?时，方程为：

别于晶体的主截面平行与垂直。

三.实验步骤 1.起偏

将激光束投射到屏幕上，插入一偏振片，使偏振片在垂直于光束的平面内旋转，观察光强变化，判断从激光器中出射的光的偏振状态。 2. 消光

在第一片偏振片和屏幕之间加入第二个偏振片，将第一片固定，旋转第二片，观察实验现象。

3. 三块偏振片的实验

使两块偏振片处于消光位置，再在它们之间插入第三块偏振片，解释这时为何有光通过，第三块偏振片取何位置时光最强？最弱？ 4. 圆偏振光和椭圆偏振光的产生

①按光路图使偏振片A和B的偏振轴正交。然后插入一片1/4波长片C

②以光线为轴先转动C使消光，然后使B转过360度观察现象

③再将C从消光位置转过15、3045、60、75、90度，每次都将B转过360度，观察实验现象，记录实验结果

5. 区分偏振光与自然光；椭圆偏振光与部分偏振光

通过以上手段，可以一般区分开线偏振光与其它状态的光，但是对圆偏振光与自然光 椭圆偏振光与部分偏振光之间用一片偏振片是无法区分开它们的。如果再提供一片1/4波长片C加在检偏的偏振光前，就可以鉴别。

利用所给的光源和装置，尝试鉴别不同光源： ① 圆偏振光与自然光

② 椭圆偏振光与部分偏振光

③ 判断光源中的圆偏振光为左旋还是右旋

四．参考数据 1.起偏 有无光强变化 有无消光 自然光 无 无 线偏振光 有 有 部分偏振光 有 无 圆偏振光 无 无 椭圆偏振光 有 无 2.消光（自然光源）

第一片偏振片角度0度，第二片偏振片角度360度 光强最强 消光 角度 0—12度，168—192度，348—360度 90度，270度 3.三片偏振片的实验（自然光源）

第一片偏振片角度0度，第二片偏振片角度90度，第三片偏振片角度360度 光强最强 消光 角度 36—53度，127—144度，216—233度，307—324度 0度，90度，180度，270度 4.圆偏振光与椭圆偏振光的产生

第一片偏振片0度，第二片偏振片中间插入一片1/4波长片，将波长片转动15度，30度，45度，60度，75度，90度，每次都将第二个偏振片转360度，观察现象 有无光强变化 有无消光 结论 15度 有 无 椭圆偏振光 30度 有 无 椭圆偏振光 45度 无 无 圆偏振光 60度 有 无 椭圆偏振光 75度 有 无 椭圆偏振光 90度 有 有 线偏振光

实验十七 光纤传输技术

一.实验目的

1.学习音频信号光纤传输系统的基本结构及部件选配原则 2.熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试 3.学习分析音频信号集成运放电路的基本方法 4.训练音频信号传输系统的调试性能

二.实验原理

光纤是光导纤维的简称，光纤是利用光的全反射现象制造的导光器件，它可使光束沿着弯曲的光纤路径传播。

常用制成纤维丝的光纤有石英光纤，塑料光纤等，其结构分两层，内层为纤芯，直径几微米到几十微米；外层称包层，其材料的折射率n2小于纤芯材料的折射率n1，包层外面常有塑料外套保护光纤。由于n1?n2，只要入射光纤头上的外来光满足一定角度要求，就能在光纤的纤芯和包层的界面上产生全反射，通过连续不断的全反射，光波就从光纤的一端传输到另一端。

光纤的主要参数有数值孔径和衰减，数值孔径是反映光纤接收入射光能力的一个参数，用NA表示，NA越大，接收光能力越强。NA?N0sin??2(n12?n2)，其中N0为

光纤头外面介质的折射率，?为光纤头对光的最大接收角，既能在光纤内产生全反射的最

大入射角。

衰减是以每公里距离上光能的衰减分贝数来表示：分贝/公里dB/km?(10lgP入)/L0 P出

三.实验步骤

1.信号的调制与发送

（1）LED传输光纤组件电光特性的测定

测试电路如图17-1所示。该电路出光功率计、LED及传输光纤外，其它元件均安装在YOF—A型音频信号光纤传输技术实验仪的光信号发送器内，测量前应把传输光纤的尾端轻轻的插入光功率计的光电探头内，并小心调整其位置使之与光功率计光电探头间的光耦合最佳，使毫安表指示为20-50毫安内任一值，并观察光功率计的读数，在保持LED偏流不变的情况下，将光电探头绕同轴插孔轴线方向转动，直到光功率计的读数足够大时为止，在以后的实验过程中注意保持光电探头的这一位置不变，然后调节w1（对应着发送器面板上的“偏流调节”旋钮）使毫安表指示从零逐渐增加，每增加5毫安读取一次光功率计的指示值，直到50毫安为止。根据测量结果描绘LLED传输光纤组件的光电特性曲线，并确定其线性度较好的线段。

图17-1 电光特性测试电路

（2）LED偏置电流与无截止畸变最大调制幅度关系的测定

在图17—2中用音频信号发生器做信号源，并把其频率调为1KHz，把双踪示波器的一条输入通道跨接在Re的两端，然后在LED偏置电流为0、5mA、10mA、15mA、

20mA和25mA各种情况下调节信号源的输出幅度，用示波器观察光讯号无截止畸变的最大

调制幅度。

图17-2 LED的驱动和调制电路

（3）光信号发送器调制放大电路幅频特性的测定

见图17-3，在保持调制放大器输入端信号不变的情况下，在20Hz~20kHz的频率范围内改变信号源频率，用双踪示波器观察放大器输入端和输出端波形的峰-峰值。由观察结果绘出幅频特性曲线，确定出带宽和增益并于理论计算结果进行比较。

图17-3 硅光电二极管光电特性的测定

四.参考数据

表1 LED传输光纤组件电光特性 0 5 10 15 20 25 30 35 40 50 偏置电流(mA) 0 3.6 9.7 15.1 20.9 25.5 30.7 35.1 39.3 45.5 光功率(μw) 表2 偏置电流I与无截止畸变最大调制幅度A关系 I(mA) 0 10 15 20 25 30 35 35以上 A(mv) 20 330 480 640 880 1000 1040 ~1000 表3光信号发送器调制放大电路幅频特性 F(Hz) 20 40 100 150 200 500 2.3 4.6 7.0 8.0 10 20 ××××××310 103 103 103 103 103 Vout(mV) 150 280 460 500 540 560 550 540 500 480 460 380