光纤端面处理、耦合与焊接技术

1. 光纤端面处理、耦合与焊接技术
一、实验目的
1.掌握光纤头平端面处理技术；
2.掌握光纤与光纤之间的耦合调试技术，体会光纤横向和纵向偏差对光纤 耦合损耗的影响；
3.掌握光纤焊接的基本技术。

二、实验原理
1.平头光纤端面处理
在光纤的各种应用中，光纤端面处理是一种最基本的技术。

光纤端面处理 的形式可分为两种：平面光纤头与微透镜光纤头，前者多用于各种光无源器件以 及光纤的连接与接续；后者则多用于光纤和各种光源及光探测之间的耦合。

本实 验要求掌握平头光纤端面处理技术。

光纤端面处理的基本步骤为：1）涂覆层剥 除；2)光纤头制备；3)光纤头检验。

1.1 涂覆层剥除
在制备光纤头之前， 首先要剥除一段光纤的套塑层与预徐覆层(约20—30mm 长)，使光纤的包层裸露出来。

剥除套塑层的方法之一是用刀片(如剃须刀片)切 削；使光纤头与刀口之间成一小角度，用左手拇指将光纤头压在刀口上，右手拉 动光纤即可剥除套塑层．另外一种方法是将光纤头在塑料溶剂中浸泡几分钟，然 后用脱脂棉擦除套塑层。

预涂覆层的剥除也可采用类似的方法进行。

在剥除套塑 和预涂覆层之后，要用脱脂棉蘸乙醇／乙醚混合液将光纤头清洗干净，才能进行 下一步光纤头的处理。

1.2 平面光纤头的制作
对于平面光纤头的基本要求是，光纤端面应是一个平整的镜面，且须与光 纤纤轴垂直．因此，将光纤简单地“一刀两断”是不行的，必须根据光纤的材料 与品种选择合适的端面处理技术。

对于石英系光纤，制备平面光纤头的常用方法 有：加热法、切割法和研磨法。

本实验采用切割法。

“切割法”又称“刻痕拉断法” ，因为它是利用钻石或金刚石特制的光纤切
割刀先在光纤侧表面垂直于光纤轴轻轻刻一小口， 然后施加弯曲应力拉动光纤使 其折断。

利用这种方法制备平面光纤头的成功率一般较高，稍加训练即可获得满 意的效果，因此已成为自前最常用的光纤头处理技术。

而且技术人员已利用“切 割法”的原理制成了“光纤切剥钳”
，集剥除与切割于一体，使用十分方便。

1.3 光纤头质量的检验
检验平面光纤端面的最直观的方法是向光纤中注入 He-Ne 光，观察由光纤 输出的光斑质量，即可判定光纤端面的质量。

一个好的光纤端面，其输出光斑应 是圆对称的、边缘清晰且与光纤轴线方向垂直；如果端面质量不高，则输出光斑 就会发生散射或倾斜。

另一种更为精密的方法是利用高倍率显微镜来进行检验。

首先正面观察光纤端面，其表面应均匀、无裂纹，圆周轮廓清晰；然后侧 面观察光纤并转动光纤， 其端部边缘应齐整， 无凹陷或尖劈， 且边缘与纤轴垂直。

2.光纤之间的耦合
光纤线路的传输距离一般都较长，多模光纤系统的中继距离可达数公里至 十几公里，单模光纤系统中继距离则达数十公里，而每根光纤(光缆)的长度一般 只有一公里左右，最长不超过三公里，因此必须将光纤(光缆)连接起来。

光纤(光缆)的连接并不象电线(电缆)的连接那样简单，后者只需使两根导 线紧密接触即可，其传输特性并不受接头的影响；光纤(光缆)则不同，其接续的 质量直接影响光传输性能，即增加光纤的损耗，因此其连接技术远比电线(电缆) 复杂得多。

光纤(光缆)的连接方式有固定连接与活动连接两种。

活动连接所用的“光 纤连接器”是一种光无源器件，一般多用于端机上的线路测试和调度。

光纤线路 上所用的连接多为固定连接。

按照CCITT规定的标准多模光纤固定连接的平均接 头损耗应小于 0.1～0.2dB／个，单模光纤平均接头损耗应小于 0.05～0.1dB／ 个。

在光纤固定连接中造成光纤连接损耗的主要因素有：(1)两光纤纤轴错位；
(2)两光纤芯径不同；(3)两光纤数值孔径不同；(4)两光纤因折射率分布不同而 造成的场分布差异；(5)两光纤角向位移；(6)两光纤包层与纤芯不同心造成的纤 芯轴错位。

为获得最低的连接损耗，必须对待连接的光纤进行参数配对筛选，并 在连接过程中进行精心调节，使几何位移误差减到最小。

3.光纤的焊接
活动接头的损耗一般比较高，且性能不稳定。

对于工程应用而言，几乎所 有的正式永久性连接都必须采用熔焊法连接。

光纤熔焊连接是在光纤熔接机上进 行的。

目前常用的光纤熔接机一般包括五个部分：1）程控电源，提供电弧放电 所必需的高频高压和照明用的电源，同时也可对光纤焊接过程中的预熔、融熔、 续熔三个阶段所需的不同放电电流实行程序控制；2)可移动电极，用以改变加热 部位；3)自动推进V型槽，使光纤在熔接过程中自动贴紧；4)光纤微调架，用以 精密调节光纤使其对准；5)带照明显微镜，用以观察光纤的对准情形，通常还配 一V型反射镜，使其不但可以观察左右方向是否对准，而且可以观察上下方向是 否对准，这时向下调节显微镜头可看到两对光纤像，当两对光纤分别对准时即说 明光纤对的上、下、左、右均已对准。

光纤熔接的过程如下：1）制备光纤端面，利用上一节介绍的“切割法”对 光纤端面进行处理，处理好了的无涂覆层裸光纤长度一般为 15—20mm，应强调 的是，光纤端面处理对于接续质量至关重要；2)在光纤上套上保护用套管(不锈 钢管或热缩管)并置于自动推进 v 型槽中，调节光纤使端面紧密接触，保持一定 压力(使压力显示灯熄灭)，然后将放电电极移到光纤接头处，调节其高度使略低 于光纤对，即可进行放电熔焊(可用自动或手动)。

3)熔焊完毕，检测确定焊接损 耗符合要求，即可取下光纤，将保护套管移至接头处，涂胶或加热(对于热缩管) 使其固定，以保护光纤接头及去掉涂覆层的部分不受局部应力，并使其与外界空 气隔离。

三、实验仪器和装置
实验装置包括光纤熔接机及电源；尾纤输出半导体激光器(LD)及及电源； 光探测器及功率计；刀片与金刚刀；显微镜。

实验系统如图1.1所示。

图 1.1 光纤耦合和焊接实验系统
四、实验内容和步骤
1.光纤端面处理，按下列步骤处理 LD 尾纤及待焊接光纤端面：
(1)用刀片剥除光纤套塑层与预涂覆层，使光纤包层裸露出20～30cm 长；
(2)用脱脂棉蘸乙醇／乙醚混合液将裸光纤头清洗干净；
(3)用金刚刀在距光纤端约5cm 处垂直于纤壁轻刻一小口；
(4)对光纤端施加拉力使其折断形成平整端面；
(5)在显微镜下观看光纤端面，应为圆周整齐的完整镜面(可以有较小的切 口)，若不理想，则应重复步骤(1)－(4)各项，直至满意为止。

2.光功率测试及光纤调试
(1)开启LD 电源，调节电流大小至规定的电流值；
(2)测试LD 尾纤输入功率，记为Pin；
(3)将 LD 尾纤置于焊接机平移 V 型槽中，将待测光纤置于微调 V 型槽中， 应保持两光纤平直；
(4)开启焊接机电源，向下调节观察显微镑直至看到两对平行光纤像，然后 调节微调旋扭。

使两对光纤像分别成一直线则说明两光纤上、下、左、右均基本 对准，这时测试待测光纤输出端功率，应有显示；
(5)仔细调节微调旋扭，使待测光纤输出功率为最大，记为Pc，它应尽量接 近Pin 值。

3.光纤焊接
(1)调节平移旋扭使两光纤端面紧密接触并使压力显示灯刚好熄灭；
(2)将焊接机放电电极移至两光纤接触点，即可利用“自动”或“手动”方 式进行电弧放电焊接，同时监测光纤输出功率值，使其最大，记为 Pout 它应大 于 Pc 值，否则说明焊点损耗较大，应重复进行上述 1-3 项各步聚，直至焊点损 耗满足要求为止。

4.焊点损耗计算
焊点损耗 a 可由下式给出：
10(/) out in Log P P a =- （dB）
5.将 LD 电流缓慢调至零，关 LD 电源，关焊接机电源，实验结束。

五、思考题
1.光纤的纵向与横向偏差哪种对光纤耦合效率的影响大?结合实验谈谈感 性认并作理论解释。

2.在光纤焊接实验中，为什么焊接后的光功率应比焊接之前大?
3.就本实验而言，按(1.1)式测得的焊点损耗是否是焊点实际损耗?为什么?
2.光纤损耗谱测试
一、实验目的
1.零握“剪断法(差值法)”光纤损耗测试技术；
2.了解光纤稳态功率分布概念及其对光纤损耗的影响；
3.了解光纤损耗与波长之间的关系和光纤通信“窗口”的实际意义．
二、实验原理
1.光纤的损耗
光波在实际光纤中传输时，光功率将随传输距离增加而作指数衰减，即
()(0)exp()
P z P z a =- 其中 a 即为光纤的衰减系数，单位为 1/km。

以 dB/km 为单位的光纤损耗系数可 以表示为：
10log(/)/ out in P P L a =- (dB/km)
产生光纤损耗的机理主要有三个方面：吸收、散射和弯曲所引起的损耗。

吸收损耗是指由于光纤材料的量子跃迁，使得光功率转换成热量。

光纤的吸收损 耗包括基质材料的本征吸收、杂质的吸收和原子缺陷的吸收。

本征吸收是指紫外 和红外电子跃迁与振动带跃迁引起的吸收， 这种吸收带的尾端延伸到光纤通信波 段。

但引起的损耗一般很小（0.01～0.05dB／km）。

杂质吸收主要是各种过渡金 属离子（Fe3+、 Cu2+、 Ni 3+、Mn3+、Cr6+等等）的电子跃迁以及氢氧根离 子（OH-）的分子振动跃迂所引起的吸收，通过适当的光纤制备工艺可以得到纯 度很高的光纤材料，使过渡金属离子的含量降到ppb（10-9）量级以下，从而基 本上可以消除金属离子引起的杂质吸收，而OH-所引起的吸收则难以根除，它构 成了光纤通信波段内的三个吸收峰（1.39m m、1.24m m 和0.95m m）和三个通信窗 口（0.85m m、1.31m m 和1.55m m），如图2.1所示，其中1.55m m 是光纤的最低损 耗波长。

原子缺陷吸收主要是光纤材料受到热幅射或光辐射作用所引起的吸收， 对于以石英为纤芯材料的光纤，这种吸收可以忽略不计。

散射损耗是光纤中由于某种远小于波长的不均匀性(如折射率不均匀、掺杂
粒子浓度不均匀等等)引起的对光的散射所造成的光功率损耗。

其中，在小信号 功率传输时，最基本的散射过程是“瑞利散射” ，其特征是散射光强正比于 1／ l 4。

正因为如此，目前光纤通信的光源波长逐步向长波长发展。

当光纤中传输的 光功率超过一定值(阈值功率)时，还会诱发另外两种散射过程，即受激喇曼散射 与受激布里渊散射，引起光纤的非线性损耗。

因此在光纤通信中，一般要求解功 率低于非线性散射的阈值功率。

多模光纤弯曲损耗是指出于光纤的弯曲，使一部分高阶模从光纤纤芯中辐 射出去所引起的损耗。

光纤的弯曲损耗随着光纤弯曲的曲率半径的减小而指数增 大，当曲率半径小于某一个临界曲率半径 Rc 时，所引起的损耗将大至不能忽略 的量级。

对于多模光纤 Rc 约 10cm，对于单模光纤弯曲损耗主要是基模 LP01 模 的功率泄漏所致，其临界曲率半径Rc 可近似表示为
3
00 3/2 20 2.7480.996 c Rc l l l - æö »- ç÷ D èø 除了上述三种损耗机理之外，实际光纤在包层之外的涂覆层也会产生附加 损耗，这是因为导模的功率(尤其是高阶模)有相当一部分是要在包层之中传输 的，如果涂覆层材料折射率与包层材料折射率相近，这部分光功率就会进入涂覆
层之中，而涂覆层材料的损耗是非常高的，这就带来导模光功率的损耗。

图 2.1 光纤损耗谱
2.剪断法(差值法)测试原理
根据损耗的定义式可以建立损耗的测试方法，这就是切断法。

如图 2.4 所 示。

在这种测量方法中，首先测试待测长光纤的输出光功率 Pout；然后在距输 入端约2m 处将光纤剪断， 测试短光纤输出光功率作为注入功率Pin； 将Pin、 Pout 和光纤长度L 代入式定义式，即求得光纤损耗。

改变单色仪的波长，可以得到损
a l 。

耗谱 ()
切断法测光纤损耗的关键是在测 Pin、Pout 时要保证注入条件不变。

通常 采用稳态注入方式，经扰模器和滤模器以及包层模剥除器来实现模式稳态分布。

切断法具有较高的测试精度，误差可低于0.1dB。

3.注入条件与稳态分布
光功率进入光纤有两种注入方式：
(1)稳态注入，又称限制注入。

通过适当的光学系统，使注入光本身接近于 光纤的稳态分布，即仅激励损耗较低的低阶模，因为只有低阶模才能够在光纤中 远距离传输。

(2)满注入，就是要激励所有的导模，所以又叫全激励。

对于芯径／包层直径为50／125m m， 最大理论数值孔径NA=0.2的多模光纤， 稳态注入的条件是注入光近场光斑-3dB 直径不大于 20m m，远场过 20m m 光斑中 心的-3dB 数值孔径不大于 0.2；满注入的条件是注入光近场光斑-3dB 直径不小 于 70m m，远场-3dB 数值孔径不小于 0.3。

采用任何一种注入方式，都不能确保 光纤中传播的模式处于稳态分布。

所谓模式稳态分布，是指光纤中全部模功率分布是稳定的，不随距离而变， 光纤输出端和输入端远场辐射角以及近场光斑尺寸均相一致(匹配)， 衰减符合长 度相加性。

为了在较短的距离内实现稳态模功率分布， 一般是根据模耦合的机理， 用强烈的几何扰动来用强烈的几何扰动来促使光纤中的模式尽快达到稳态分布。

这种方法需要用到扰模器、滤模器和包层模剥除器。

扰模器是一种用强烈的几何扰动来实现模式强耦合的装置。

如图 2.2 所示 为一种扰模器结构，是将光纤在一系列圆棒之间作正弦形弯曲，在几厘米之内即 可达到模式稳态分布。

滤模器是一种用来选择、抑制或衰减某些模式的装置。

滤模器可以采用绕 棒式的，先把光纤低张力地绕在一根20mm长的圆棒上，棒的直径为12mm，约绕 5圈即可达到滤除高阶模的目的。

也可采用如图2.3所示装置，将光纤嵌入正弦 形槽内，其中充满折射率匹配液以消除包层模。

图 2.2 光纤扰模器 图 2.3 光纤滤模器 包层模剥除器是一种促使包层模转换成辐射模的装置，以便将包层模从光 纤中除掉。

这种装置是将光纤的一小段去掉涂敷层，浸入折射率等于或稍大于包 层折射率的匹配液中来使包层模被剥除的。

匹配液一般采用丙三醇(甘油)、四氯 化碳和液态石蜡等。

如果涂敷层折射率高于包层折射率，就可以不去掉涂敷层而 直接将光纤浸入匹配液，也可达到剥除包层模的目的。

适当的光耦合系统与扰模器、滤模器及包层模剥除器一起，构成“注入系 统”
，经过注入系统的光功率应达到稳态分布。

判断是否达到稳态分布有两种方 法。

其一是看光纤输出功率与扰模程度的变化关系：刚开始扰模时由于高阶模与 包层模损耗很大，输出功率下降很快；当模式趋于稳态分布时，输出功率的变化 就很缓慢。

其二是看光纤输出近场和远场分布；按照 CCITT 的规定，对于 50／ 125m m，0.2NA的多模渐变光纤，当使用了注入系统之后，850nm的注入光在光纤 中传输2m距离后测量其远场和近场分布，应达到近场光斑-3dB全宽为26±2m m； 远场辐射图-3dB 孔径角的数值孔径为 0.11± 0.02。

模式稳态分布在光纤的衰减 (损耗)与带宽(色散)测量中尤为重要。

应注意，稳态分布是针对 2m 长的短光纤 而言的。

对于长光纤，由于高阶模在足够长的传输之后基本上可全部损耗，故自 动达到模式稳态分布。

对于单模光纤，要求光学耦合系统足以激励基模，它不需要扰模器和滤模 器，但仍要用包层模剥除器，以消除包层模对测试的影响。

三、实验仪器和装置
实验装置包括：卤素灯光源；单色仪；显微物镜；光纤微调架；扰模器； 短光（长约 2m）与长光纤（约 1km）；长波长与短波长光探测器及功率计。

实验 系统如图2.4所示。

图 2.4 光纤损耗谱测试系统
四、实验内容和步骤
1.稳态功率分布扰模参数的获得
(1)取短光纤按实验一的方法对两端面进行处理；
(2)将处理后的光纤一端经光纤微调架与单色仪输出显微物镜耦合，另一端 与光探测器相连；
(3)开启卤素灯电源， 将单色仪波长调至适当值， 仔细调节光纤微调架旋纽， 使光纤输出功率为最大；
(4)保持输入与输出状态不变，在距物镜约 1m 处加光纤扰模器，将光纤在 扰模器圆柱间盘绕，这时光纤输出功率应发生变化，且开始时变化幅度很大，随 着盘绕增多，光功率的变化幅度将减小，光功率趋于稳态分布；
(5)当光功率变化幅度小于预定值时，停止光纤的盘绕并记下光纤盘绕的匝 数N，即为光纤实现稳态功率分布所需要的扰模参数。

2.损耗谱的测试
(1)取长光纤按实验一的方法，对光纤两端进行处理；
(2)将测试系统中的短光纤换为长光纤，使光纤在扰模器上盘绕N匝；
(3)改变单色仪波长，测试长光纤功率谱
() out
P l ；
(4)保持输入状态不变，在距离扰模器约1m处剪断光纤；
(5)按实验一的方法对光纤端面进行处理，再测试短光纤输出功率谱作为长
光纤的注入功率谱
() in
P l ；
(6)分别用长波长和短波长测试 0.5～1.7m m 波长范围内光纤注入与输出功 率。

3.损耗谱计算
光纤损耗谱 () a l 由下式计算
10 ()log[()/()] out in P P L
a l l l =- （dB/km）
其中L 是给定的待测长光纤长度。

4.关卤素灯电源，实验结束。

五、思考题 1.用长光纤替换短光纤之后，加扰模器会使输出光功率如何变化?为什么?
2.分析测试数据，画出 ~ a l 曲线，指出光纤在哪几个波长区损耗曲线出现 极小值。

在哪些波长区损耗较大，并简单说明原因。

3.本实验的测试精度受到哪些因素影响?说明其中最重要的两种。

3.光纤数值孔径测试
一、实验目的
1.掌握测量光纤数值孔径的一种方法。

2.了解光纤数值孔径的物理意义。

二、实验原理
光纤的数值孔径定义为
22 12
NA n n =- 其中n1为纤芯折射率，n2为包层折射率。

对渐变折射率光纤（GIOF）n1为纤轴 处的折射率。

此时NA 称为最大理论数值孔径。

NA 可以采用折射近场法、远场法 和远场光斑法。

近场法首先测量出光纤纤芯和包层的折射率分布，然后根据定义 式计算NA。

本实验采用远场法和远场光斑法。

如图3.1所示，远场法是根据
图 3.1 光纤输出端光束的远场分布
光纤输出端光束的远场分布计算 NA 的。

由光纤光学的知识知道光纤输出光束远 场功率分布P(q )与q 的关系为：
2/ 2 2 sin ()(0)1 g
m P P NA q q éù =- êú ëû 其中 P(0)为 q =0（轴线）处的功率；g 为光纤折射率分布参数；NA m 为最大理论
数值孔径。

若设Ka 为与远场功率分布有关的比例系数：
/2
1[()/(0)] g a K P P q =- 则有sin q =K a NA m 。

这表明，远场辐射角的正弦值与最大理论数值孔径成正比，比
例系数Ka 与折射率分布参数 g 和所取光强比值P(q )/P(0)有关。

若取P(q )/P(0)
＝5％时，对于不同g 值，均有Ka »1。

由此可知，若取功率下降到中心最大值的 5％时的 q 的正弦值作为数值孔径，则与最大理论数值孔径 NA m 的差别很小。

因
此，可以通过测量 P(q )来确定数值孔径，称之为有效数值孔径 NA eff 。

NA eff 可以 作为NA m 的有效近似。

由光路的可逆原理也可以通过测量P(q )/P(0)＝5％时的输
出角 mi q
来获得NA eff 。

图 3.2 远场光斑测试法
远场光斑法是远场法中的一种简易方法，如图 3.2所示装置直接测量光纤出 射光的发散角．从而求出理论数值孔径。

如图 3.2所示，测出光纤端面与观察屏 之间的距离 D，以及观察屏上光斑直径 2R 之后，就可由下式求出最大理论数值 孔径NA m ：
1 2 2
sin 1 m D NA R q - éù æö »=+ êú ç÷ èø êú ëû 虽然此方法简单方便，但难以确定强度正好降到最大值 5％处的光斑位置， 所以测试误差较大。

三、实验仪器和装置
实验装置包括：He-Ne 激光管及电源；读数旋转平台；光纤微调架；游标卡 尺；遮光屏；短波长光探测器与功率计。

实验系统如图3.3所示。

图 3.3 光纤数值孔径测试系统
四、实验内容和步骤
1.开 He-Ne 激光器电源，校正实验系统：
(1)调整He-Ne 激光管，使激光束平行于实验台面；
(2)调整旋转台。

使He-Ne 激光束通过旋转轴线；
(3)取待测光纤，按实验一的方法处理两端面之后，一端经旋转台上的光纤 微调架与激光束耦合，另一端与光探测器相连；
(4)仔细调整光纤微调架，使光纤端面准确位于旋转台的旋转轴心线上，并 辅助调节转台使光纤输出功率最大；
2.测试输出孔径角 mo q
(1)移开光探测器，固定光纤输出端；
(2)置遮光屏于距光纤输出端L 处，则在遮光屏上显示出光纤输出光斑，其 直径为D；
(3)利用游标卡尺准确测量L 和 D 值，则得输出孔径角为：
1 [/(2)]
mo tg D L q - = 3.测试输入孔径角 mi q
(1)将光纤输出端与光探测器相连；
(2)旋转读数旋转台，改变光束入射角，记录不同角度 q 下的光功率P( q )；
(3)作出P～ q 曲线， 取P( q )下降到中心最大值的5％时所对应的 q 值为
mi q 。

4.计算光纤数值孔径：
m
NA Sin q = 其中 m q
即用上述两种方法测得的 mo q 或 mi q 。

5.关 He-Ne 激光器电源，实验结束。

五、思考题
1.光纤的输入孔径角 mi q
与输出孔径角 mo q 是否应该相等?为什么? 2.光纤数值孔径的物理意义是什么?结合本实验谈谈对此的认识．
3.为什么在实验中要强调使光纤输入端准确位于旋转轴心线上?怎样判断?
4.LD／LED 功率-电流及电压-电流特性曲线测试
一、实验目的
1.测试 LD／LED 的功率－电流(P－I)和电压－电流(V－I)特性曲线，计算 阈值电流和外微分量子效率。

2.了解温度T对于LD阈值的影响，计算LD的特征温度T。

二、实验原理
LD 与 LED 都是半导体光电子器件，其核心部分均为 p-n 结，因此具有与普 通二极管相类似的 V－I 曲线，如图 4.1 所示。

由 V－I 曲线可以计算 LD／LED 的总串联电阻R及开门电压VT。

LD 与 LED 的输出功率与电流关系（P－I）曲线有很大差异：LD 的 P－I 曲 线存在着阈值，而LED的P－I曲线基本上是一条线性直线，如图4.2
所示。

图 4.1 LD/LED 的 V-I 曲线图 图 4.2 LD/LED 的 P-I 曲线
通过LD的P－I曲线可确定阈值电流Ith，还可以求出外微分转换效率 D
h ：
()
D
th
P
I I V
h=
-
其中 P 和 V 分别是电流 I 对应的输出功率与电压。

LD 的阈值电流 Ith 对温度表 现出很灵敏的依赖关系，其近似关系式为：
()()exp() r
th th r
T T
I T I T
T
-
=
式中 Tr 为室温，Ith（Tr）是室温下的阈值电流，T0 为特征温度。

不同温度下 LD的P－I曲线也在图5中示出，据此可求出 LD的特征温度To。

三、实验仪器和装置
本实验装置包括：LD／LED驱动电源；加温器和温控电源；LD／LED管芯； 电流表与电压表； 光探测器与光功率计； 光功率积分球． 实验系统如图4.3所示。

图 4.3 LD/LED 特性测试系统
四、实验内容和步骤
1.按图示线路连接LD/LED，注意不要将极性接反！
2.开启温控电源将温控仪调到20oC；
3.将积分球对准LD/LED芯片输出端；
4.开启 LD／LED 驱动电源，缓慢调节电流旋扭，使电流缓慢增大，从 0 开 始。

每隔一定电流值记录一次对应的V和P（开始时电流间隔要小，阈值之后电 流间隔可适当增大）；
5.提高温度至30℃，重复1－5各步骤
h 和To（注意，
6.根据测试数据绘制P—I和V—I曲线，求Ith，VT，R， D
由积分球测得的功率值应乘以积分球衰减倍数才是实际功率值）。

7.将LD电流缓慢调到零，然后关LD和温控仪电源，实验结束。

五、思考题
h 和R有何影响?
1.不同的温度T对于LD的 D
2.串联电阻R对于LD／LED的应用性能有何影响?。