1,、對于一般的多模光纖來說,,彎曲對光纖損耗的影響有什么規(guī)律呢?
答:對于一般的多模光纖來說(1)當(dāng)彎曲半徑R是光纖半徑r的100倍以上時就可以不考慮彎曲損耗了;(2)光纖彎曲促進了光束模式間的混合,在R足夠大的情況下,,彎曲半徑越小,,光斑內(nèi)的能量分布越均勻,截面曲線越平滑,。同樣直徑的光纖,,當(dāng)光纖彎曲半徑相同時,數(shù)值孔徑越大彎曲損耗越小,。
2,、激光能量通過單透鏡耦合進光纖時,耦合效率取決于哪些條件?
答:用透鏡耦合元件的耦合效率取決于三個條件:(1)激光束通過透鏡聚焦后光束腰斑半徑必須小于光纖的纖芯半徑,;(2)選擇合理的透鏡焦距,使光束的發(fā)散角小于光纖的數(shù)值孔徑角,;(3)透鏡的通光孔徑一般要比光束直徑大一倍,以減少衍射損耗,。
3,、圓錐形光纖兩端的數(shù)值孔徑角一樣嗎?
答,、不一樣,,大端的孔徑角小,小端的孔徑角大,。當(dāng)從大端向小端傳播時,,對于同一光線來說使其傳播模式從低次模向高次模轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致全反射條件被破壞,,部分高次模泄露出光纖造成損耗,。光線從錐形光纖小端向大端傳播時,光線傳播模式由高次模向低次模轉(zhuǎn)變,,光纖纖芯包層界面的入射角越來越大于臨界角,,大部分能量集中在纖芯中傳播。
4,、影響光纖傳輸激光能量效率的因素有哪些,?
答:影響光纖傳能效率的因素有:入射光束的參數(shù)、光纖端面的粗糙度,、光纖的芯徑,、光纖的長度、光纖的徑向折射率分布,、光纖的彎曲,、入射光束與光纖的耦合連接等。
5,、什么是光學(xué)不變量
光學(xué)不變量是光學(xué)成像的一條基本定律,。在一個只由透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)中,,像的尺寸與光束和光軸之間夾角的乘積是一個常數(shù),稱之為光學(xué)不變量,。
這個結(jié)果對任意個數(shù)的透鏡都是成立的,,也稱之為拉格朗日不變量或史密斯-亥姆霍茲不變量。
這個定律基于近軸近似和理想的無像差透鏡,。如果考慮現(xiàn)實中透鏡的像差,,上述方程中的等號需要換成大于等于號,也就是說相差可以使這個乘積有所增加,,但沒有任何因素可以使它減小,。
6、激光通過透鏡后光斑的大小
假定ω為激光入射到透鏡表面光斑的半徑,,λ為入射激光的波長,,f為透鏡焦距,當(dāng)激光束正入射到透鏡時,,ω'為經(jīng)過透鏡后聚光斑的半徑,,那么ω'=λf/πω。實際的光斑可能因為透鏡的像差,、衍射等原因比通過此公式計算的光斑大。
光纖損耗表示的是某一波長光強信號的相對變化情況,。用“dB/km”表示光信號每公里的損耗常數(shù)A,它與光纖傳輸率T,、光纖損耗率R的關(guān)系如下:
A=-10lg(T)=-10lg(1-R)(dB/km)
其中,,T=I0/Ii,R=(Ii-I0)/Ii=1-T,,Ii,、I0分別為光纖輸入與輸出端的光強。
例如,,傳輸損耗為10dB,,說明輸出端的信號為輸入端信號功率的10分之1,即傳輸損耗了90%,。
8,、脈沖激光的能量換算
脈沖激光器的發(fā)射的激光是不連續(xù)的,發(fā)射的能量以功的單位焦耳(J)計,。連續(xù)激光器發(fā)射的能量一般以瓦特(W)計量,,即每秒做的功多少焦耳,表示單位時間內(nèi)做功多少,。1W=1J/秒,。
例如1,,一臺脈沖激光器,脈沖發(fā)射能量1焦耳,,脈沖頻率50Hz,那么每秒鐘激光做功的平均功率為:50x1=50(焦耳),;
例如2,一臺激光脈沖能量是0.1mJ/次,,每次的脈寬20ns,脈沖頻率100KHz,。
那么,平均功率為:0.1x10-3x100x103=10J/s=10W;
峰值功率為:0.1x10-3/20x10-9=5000W
9、光纖跳線端面的粗糙度對光的反射和透射是否有影響
有影響,,當(dāng)光纖跳線端面不平整時,,入射到光纖表面上的光線經(jīng)光纖粗糙的表面的反射和透射,會造成光程差,,就會影響光纖傳輸?shù)姆€(wěn)定性,。
10、什么是衍射極限
衍射極限是指一個理想的點物經(jīng)過光纖系統(tǒng)成像,,由于衍射的限制不能得到理想的像點,,而是得到一個以像點為中心的夫朗和費衍射像。因為一般光學(xué)系統(tǒng)的口徑都是圓形,,夫朗和費衍射像就是所謂的艾里斑,。每個物點的像是一個彌散斑,兩個彌散斑靠近后就不好區(qū)分,,就限制了系統(tǒng)的分辨率,,這個斑越大,分辨率越低,。這個分辨率的限制由光的衍射造成,,跟成像系統(tǒng)的像差沒有關(guān)系。衍射極限限制了系統(tǒng)的分辨率,。