光电检测实验指导书

目录实验一磁光效应实验

实验二电光效应实验

实验三声光效应实验

实验四光纤位移传感技术

实验一 磁光效应实验

一、实验目的

1．理解磁光效应的物理意义。

2．掌握一种法拉第旋转角的测量方法。 3．测出磁旋光玻璃的θ-B 关系。 二、实验内容

1. 掌握法拉第旋光效应的原理；

2. 理解倍频法的原理并使用该方法测量所给样品的法拉第旋转角。（直流磁场的励直电流固定为1.4A ）；

3. 测量被测材料的θ-B 的关系。 三、实验仪器

激光器、起偏器、磁光调制器、示波器、检偏器、光电探头、直流磁场及被测样品、特斯拉计和磁光效应仪

四、实验原理

外加磁场作用所引起材料的光学各向异性称为磁光效应。至今对磁光现象的研究远不及电光效应那样成熟，其应用也不甚广泛。研究较多的有法拉第旋转和横向克尔效应等，本实验主要介绍法拉第旋转。

磁致旋光——法拉第旋转

一束线偏振光通过具有磁矩的物质后，其偏振面相对于入射线偏振光发生了一定的旋转，这个现象称为法拉第磁光效应。法拉第旋转角为：

VBd d n n d F L R ==-=θλ

πθ)(

θF 为光传播方向单位长度的旋转角，称为法拉第旋光率；V 叫维尔德尔数；B 为磁场强度。

应当注意：当光传播方向反转时，法拉第旋转的左右方向互换，这一点与自然旋光物质很不同，那里左、右旋是由旋光物质决定的，与光的传播方向是否反转无关。

关于法拉第旋转角测量已有一些报导，本实验采用倍频法[2]，该法测量方便，精度

和重复性较好。下面介绍该法。

根据Malus 定律 经过起偏器，再经检偏器输出的光强为：

a I a I 20cos )(=

式中a 为起偏器和检偏器光轴之间的夹角，I 0为a =0时的输出光强。在两个偏振器之间插入一个由磁化线圈交变磁化了的磁光石榴石单晶式单晶薄膜样品，构成一个磁光

调制器，如图3所示。设由交变电流产生的变磁场H

引起的交变法拉第旋转角为θ′，则如图3系统的输出光强度为：

)](2cos 1)[2/()(cos )(020θθθ'++='+='+a I a I a I （1）

当用正弦电流输入调制线圈，则在垂直石榴石单晶薄膜平面的方向上产生一个正弦变化交变磁场，由此引起的交变法拉第旋转角θ′为：

t ωθθsin 0

'=' 式中0

θ'是交变法拉第旋转角θ′的幅度，称为调制幅度。由上可知，当α一定时，输入光强I 仅随θ′变化，而θ′是受磁场H 控制的，因此I 随H

而变化，这就是光强

的磁光调制。

（3）当α=90o，即两偏振器处于正交位置时，输出光强为：

)2cos 1)(2/()90(cos )90(020θθθ'-='+?='+?I I I （4）

此时，I 是θ′的偶函数，输出光强仅与θ′的大小有关，即与交变磁场H

的大小有

关，与磁场的方向无关。显然，此时输出调制信号的频率是输入调制信号频率的两倍（如图4（d ）所示）。由此可见，当我们用图5所示的测量装置检测出倍频信号时，即可确定

两偏振器处于正交（“消光”）位置。而0

θ'=90o时，其幅度最大。 法拉第旋转测量装置如图5所示，由激光器出射的激光通过起偏器后成为线偏振光，经磁光调制器调制后进入被测样品，出射后偏振面旋转了θ角。被调制和旋转后的线偏振光入射到检偏器，转换成交变的光电流，经放大器放大后输入示波器的y 轴，在示波器荧光屏上就显示出被调制的信号。

旋转测角仪，检偏器就与之同轴旋转，当α+θ=90o（“消光”位置）时，示波器上再次出现倍频信号。根据被测样品放入前后两次出现倍频信号时的测角仪位置，即可确定被测样品的法拉第旋转角θ。这个测量方法我们称之为磁光调制倍频法。

五、实验步骤

（1）将各仪器摆到适当的位置，仔细调节光路，使激光射入光电探头。

（2）连接各实验仪，并旋转测角仪使其显示正弦信号。（使其幅度最大）

（3）用本实验所述倍频法，测量所给样品的法拉第旋转角。

1. 旋转测角仪并观察示波器中的图像，使信号的频率为（2）中频率的两倍，

记录此时的角度值θ0

2. 将被测样品放入直流激励磁场中，再次旋转测角仪，使示波器中的图像为倍

频信号，然后记录此时的角度值θ1

3. 计算被测样品的法拉第旋转角θ（θ=θ0 -θ1）

（4）依照上述所述的方法测量被测样品的θ-B关系。（测5个点，B使用特斯拉计进行测量）。

六、实验结果

1.测量所给样品的法拉第旋转角θ（固定励磁电流为1.4A）。

2.（1）测量被测样品的I、B、θ的值。（测5个点，B使用特斯拉计进行测量）。

（2）按照测得值，画出θ-B的关系曲线（3）按照测得值，画出I-B 的关系曲线

实验二 电光效应实验

一、实验目的

1．理解电光效应的物理意义。

2．掌握电光晶体（LN ）半波电压的测量方法。

3．掌握利用四分之一波片调节电光调制的工作点的方法。 二、实验内容

1. 掌握电光效应的原理；

2. 测电光晶体（LN ）半波电压

3. 利用四分之一波片调节工作点，观察输出波形。 三、实验仪器

He －Ne 激光器、起偏器、电光晶体、检偏器、四分之一波片、光电探头、示波器、电光效应仪、白观测屏、Nicolet 5700红外光谱仪。

四、实验原理 1．晶体的折射率椭球

光波在晶体中的传播性质可以用一个折射率椭球来描述，在晶体的主轴坐标系中，折射率椭球的表达式写为：

（1）

其中i n =i = x ，y ，z ）, 是晶体的主折射率。

对于单轴晶体（如本实验所用的LN 晶体）有n x = n y = n o ， n z = n e ，于是单轴晶体折射率椭球方程为：

222

2

21o e

x y z n n ++= （2） 由此看出，单轴晶体的折射率椭球是一个旋转对称的椭球。

2．LN 晶体的线性电光效应

以上讨论的是没有外界影响时的折射率椭球，也就是晶体的自然双折射。当晶体处在一个外加电场中时。晶体的折射率会发生变化，改变量的表达式为：

2

2220

111(

)E pE n n n γ?=-=++ （3） 其中n 是受外场作用时晶体的折射率，n 0是自然状态下晶体的折射率，E 是外加电场

222

2

221x y z

x y z n n n ++=

强度，γ和p 是与物质有关的常数。（3）式右边第一项表示的是线性电光效应，又称为普克尔效应，因此γ叫做线性电光系数；第二项表示的是二次电光效应，又称为克尔效应，因此p 也叫做二次电光系数。本实验只涉及到线性电光效应。

晶体的线性电光系数γ是一个三阶张量，受晶体对称性的影响，LN 晶体的线性电光系数的矩阵形式为：

（4）

可以看出，独立的电光系数只有13γ、22γ、33γ和51γ四个。由于γ的存在，晶体在外

电场E

的作用下其折射率率椭球会发生形变。可以推出，对于LN 晶体，加电场后折射率椭球的方程为：

22

2213221322002335122211(

)()1

(

)2()21y z y z z y x x e

E E x E E y n n E z E yz E xz E xy n γγγγγγγ-++++++++-= （5）

LN 晶体通常采用横向加压，z 向通光的运用方式，即在主轴y 方向加电场E y 而E x = E z

= 0 ，于是

222

222251222

11121y y y o o e E x E y z E yz n n n γγγ????-+-++= ? ?????

（6） 跟无外电场时的折射率椭球相对比，就会发现这时的方程出现了交叉项，这就意味着有外电场时折射率椭球的主轴一般不再与原坐标轴重合。从数学上知道，如果将坐标系经过适当的旋转后得到一个新的坐标系（x ′，y ′，z ′），就可以消去交叉项，使折射率椭球变为：

122

222

2='+'+''

''z y x n z n y n x （7） 这里x n '、y n '、z n '是有电场时的三个主折射率。叫感应主折射率，坐标系（x ′，y ′，

z ′）叫感应主轴坐标系。

当外电场的方向平行于y 轴时（即E y ≠ 0，E x = E z = 0），选择图1所示的坐标变换绕x 轴使y 轴和z 轴旋转θ角，于是坐标x ，y ，z 变换为x ′，y ′，z ′的关系为：

22

1322

133351

5122

000

00000

0γγγγγγγγγ-??

??????

=?

???????-????

'

'cos 'sin 'sin 'cos x x y y z z y z θθθθ=??

=-??=+?

（8）

把上式代入（6）式中，如果有, 由于51y E γ，122<

（9）

由于0θ≈，说明LN 晶体在y 轴方向加上电场时，感应主轴系的方向与原主轴系基本相同。

将（9）式同（7）式比较，就可得出：

222211y x o E n n γ'=-， 2222

11

,y y o

E n n γ'=+ e z n n =' 一般情况下有y E 22γ<<2

0n ，于是

（10）

上述结果表明，在LN 晶体的y 轴方向上加电场时，原来的单轴晶体（n x = n y = n 0，

n z = n e ）变成了双轴晶体（n x ′≠ n y ′≠ n z ′），折射率椭球在x ′y ′平面上的截线由原来

3

223

'22'1212

x o o z

y o o z

z e

n n n E n n n E n n γγ'=+=-=222

2222222111'''1

y y o o e E x E y z n n n γγ????-+-+= ? ?????

5122222tan 211

y

y o

e E E n n γθγ=-+

的圆变成了椭圆，椭园的短轴x ′（或y ′）与x 轴（或y 轴）平行,感应主轴的长短与

E y 的大小有关，这就显示了晶体的线性电光效应。

3．LN 晶体的横向电光相移

由以上讨论可知，当入射光沿晶体光轴z 方向传播时，电矢量在x ′方向振动的光波与y ′方向振动的光波传播速度不同（这是因为n x ′≠n y ′），因此通过长度为l 的电光晶体后要产生位相差?：

'3

'2222()y x o l

n n l n V

d

π

π

?γλ

λ

=

-=

（11） 其中l 是晶体的通光长度，d 是晶体在y 方向的厚度，V = E y d 是外加电压，此式表明，由y E 引起的位相差与加在晶体上的电压V 成正比，这种以电场方向和光传播方向相互垂直方式工作的电光调制器称为横向调制器。

在电光效应中，将两个光波产生位相差为π时晶体上所加的电压称为“半波电压”，记为V π，于是

3222()

o l

n V d

ππ

?πγλ

==

所以有 3

22(/2)o

d

V n l

πλγ= （12） 4．电光调制器的工作原理

LN 晶体横向电光调制器的结构如图2所示。

当光经过起偏器P 后变成振动方向为OP 的线偏振光，进入晶体 (z = 0) 后被分解为沿x ′和y ′轴的两个分量，因为OP 与x ’轴、y ’轴的夹角都是45o，所以位相和振

幅都相等。即E x ′(0)= E y ′(0)=A ，于是入射光的强度为：

I i ∝E ·E *=|E x ′(0)|2+|E y ′(0)|2=2A 2，当光经过长为l 的LN 晶体后，x ′和y ′分量之间就产生位相差?，即：

?????==-?

i y x Ae

l E A

l E )()('' （13） 从检偏器A （它只允许OA 方向上振动的光通过）出射的光为)('l E x 和)('l E y 在OA 轴上的投影之和

()(/1)i y o E A e ?-=- （14）

于是对应的输出光强为：

2

*22()()()[(1)(1)]2sin /22

i i o y o

y o A I E E e e A ???-∝=--= （15）

将输出光强与输入光强比较，再考虑（11）式和（12）式，最后得到：

22sin sin ()22o i I V I V π

?π== （16） i I I /0为透射率，它与外加电压V 之间的关系曲线就是光强调制特性曲线，见图3。

本实验就是通过测量透过光强随加在晶体上电压的变化得到半波电压V π。

由图3可知，透过率与V 的关系是非线性的，若不选择合适的工作点会使调制光强发生畸变，但在V = V π/2附近有一直线部分（即光强与电压成线性关系），这就是线性调制部分。为此，我们在调制光路中插入一个λ/4波片，其光轴与OP 成45o角，它可以使x ′和y ′两个分量间的位相有一个固定的π/2位相延迟，这时若外加电场是一个幅度变化不太大的周期变化电压，则输出光波的光强变化与调制信号成线性关系，即

211sin [()][1sin()]222o i I V V I V V ππ

πππ=+=+ （17） 其中V 是外加电压，可以写成sin m m V V t ω=，但是如果V m 太大，就会发生畸变，输出光强中将包含奇次高次谐波成份。当1/<<πV V m 时

五、实验步骤 1.调节光路

（1）首先将起偏器P 与检偏器A 调节成相互垂直（即偏振方向相互正交），此时透过A 的光强应为最小（如果P 和A 都是理想的话，则应无光通过）。

1[1sin ]2o m m i I V

t I V π

πω=+

（2）将装有LN晶体的支架放在P与A之间，调节LN支架，使LN晶体的光轴（z 轴）与激光束平行。方法为：在A之后放一白纸，可看到，由于锥光干涉产生的十字阴影，使激光束处在黑十字阴影的正中时，就可以认为大体调好了。

（3）调节LN晶体的感应主轴x′和y′与P和A的偏振方向成45o夹角。调节方法可参考如下步骤：首先在晶体上加上直流电压（约50V），然后使P和A向同一方向转过同样的角度，直到通过A的光强为最小时为止，记下此时P和A度盘上的角度值。这时外加电压的变化不能改变透过A的光强。这样P和A的方向与x′和y′轴平行。然后当需要测量半波电压时，就使P和A向同一方向转过45o，这样就调节完了。

（4）将λ/4波片加入光路，在P和A的方向与Xˊ和Yˊ轴平行的状态下，当晶体上不加电压时，旋转λ/4波片，使透过A的光强最小，此时波片的光轴与P平行或者成90o。记下此时波片刻度盘上的角度值。

（5）当需要将调制器的工作点放在如图3中的B点处，就将λ/4波片旋转45o。

2.测LN晶体的半波电压。

（1）在光路调好的前提下，将光电探测器接于④→光电输入端,

开关指向光功率。

（2）将LN接于②→输出端。

（3）打开电源开关①，则②③④

数显表亮。

（4）调节直流电压从0伏到约

300V，每步间隔10V，记录

每步光功率I o显示）及V（直

流电压）数据。根据此组数

据画出LN晶体I o—V曲线图，由图确定LN晶体的半波电压。

3.观察电光调制器的工作性质。

(1)将②→输出端直流电压调为零，再将LN接于③→输出端。

(2)将示波器连接于④→监测端，开关指向调解。

(3)将λ/4波片加入光路，调节交变电压，在示波器上观察被交变电压调制的

光强波形，看一看在什么情况下会发生畸变，畸变波形的特点是什么？

(4)调节交变电压至一合适值，分别将工作点调到图3中的B点和O点处，在

不同工作点上观察输出光强的波形。看看会发生什么现象？

4.语音信号传递

(1)将③→输出端交流电压调为零，再将LN接于⑤→输出端。

(2)将示波器连接于④→监测端，同时将开关置“解调、喇叭”位置。

(3)调制信号⑤→信号源开关置“内”位置, 就可在示波器上看到语音信号的

波形，同时听到语音信号。

六、实验结果

1.测量LN晶体的半波电压：

2.不同工作点上观察输出光强的波形，看看会发生什么现象

3.观测语音信号的波形

()

y k t S S s s -=ωsin 0()()y k t n n t y n s s -?+=ωsin ,0()PS

n 2

1?

实验三 声光效应实验

一、实验目的 1.了解声光效应的原理

2.了解喇曼—纳斯衍射和布喇格衍射的实验条件和特点

3. 测量声光偏转和声光调制曲线

4. 模拟激光通讯实验 二、实验内容

1．观察喇曼—纳斯衍射和布喇格衍射

2．在布喇格衍射下，测量声光偏转量，测衍射效率与超声波频率及功率的一组数据 3. 模拟激光通讯实验 三、实验仪器

声光器件(声速V = 3632m/s,介质折射率n = 2.386)，功率信号源，CCD 光强分布测量仪，USB100计算机数据采集盒，模拟通信发送器，模拟通信接收器，光电池盒，半导体激光器，光具座，示波器和频率计，电缆若干。

四、实验原理

当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应的变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。有超声波传播着的介质如同一个相位光栅。

设声光介质中的超声行波是沿у方向传播的平面纵波，其角频率为ws ，波长为λs ，波矢为ks 。入射光为沿х方向传播的平面波，其角频率为w ，在介质中的波长为λ，波矢为k 。介质内的弹性应变也以行波形式随声波一起传播。由于光速大约是声波的105倍，在光波通过的时间内介质在空间上的周期变化可看成是固定的。

由于应变而引起的介质折射率的变化由下式决定

1）

式中，n 为介质折射率，S 为应变，P 为光弹系数。通常，P 和S 为二阶张量。当声波在各向同性介质中传播时，P 和S 可作为标量处理，如前所述，应变也以行波形式传播，所以可写成

（2）

当应变较小时，折射率作为y 和t 的函数可写作

（3） 式中，n0为无超声波时的介质折射率，△n 为声波折射率变化的幅值，由（1）式可求出

3

21PS n n -=?

S

B i λλ

2sin =

当声光作用的距离满足L ＞2λS2／λ，而且光束相对于超声波波面以某一角度斜入射时，在理想情况下除了0级之外，只出现1级或者-1级衍射。如图10所示。这种衍射与晶体对X 光的布喇格衍射很类似，故称为布喇格衍射。能产生这种衍射的光束入射角称为布喇格角。可以证明，布喇格角满足

（13）

式中（13）称为布喇格条件。因为布喇格角一般都很小，故衍射光相对于入射光的偏转角φ为

(14)

式中，νS 为超声波波速，fS 为超声波频率，其它量的意义同前。在布喇格衍射的情况下，一级衍射光的衍射效率为

图9：声光衍射

2B s

s s i f V λλλΦ=≈

=

[]

H

LP M S 2220

sin λπη= （15）

式中，PS 为超声波功率，L 和H 为超声换能器的长和宽，M2为反映声光介质本身性质的一常数，M2= n6P2/ρνS ，ρ为介质密度，P 为光弹系数。

由（14）式和（15）式可看出，通过改变超声波的频率和功率，可分别实现对激光束方向的控制和强度的调制，这是声光偏转器和声光调制器的物理基础。

2-1 声光效应实验

五、实验步骤 （一）

1.完成安装后，开启除功率信号源之外的各部件的电源；

2.仔细调节光路，使半导体激光器射出的光束准确地由声光器件外塑料盒的小孔射入、穿过声光介质、由另一端的小孔射出，照射到CCD 采集窗口上，这时衍射尚未产生（声光器件尽量靠近激光器）；

3.用示波器测量时，将光强仪的“信号”插孔接至示波器的Y 轴，电压档置0.1~1V/格档，扫描频率一般置2ms/格档；光强仪的“同步” 插孔接至示波器的外触发端口，极性为“+”。适当调节“触发电平”，在示波器上可以看到一个稳定的类似图4所示的单峰波形；用计算机测量时，连接USB 采集盒和CCD 光强仪，再用USB 线将USB 采集盒与计算机相连。启动工作软件即可采集、处理实验波形和数据；

4.微调转角平台旋钮，改变激光束的入射角，可获得布喇格衍射或喇曼-纳斯衍射。本实验的声光器件是为布喇格衍射条件设计制造的，并不满足喇曼-纳斯衍射条件。如有条件，最好另配一套中心频率为10MHz 左右的声光器件和功率信号源，专门研究喇曼-纳斯衍射。这里为降低成本，本实验只对喇曼-纳斯衍射作定性观察；

5.实际调节时，可在 CCD 采集窗口前置一白纸，在纸上看到正确的图形后再让它射入采集窗口；

6.在布喇格衍射条件下，将功率信号源的功率旋钮置于中间值，固定，旋转频率旋钮而改变信号频率，0级光与1级光之间的衍射角随信号频率的变化而变化。这是声光偏转；

7.在布喇格衍射条件下，固定频率旋钮，旋转功率旋钮而改变信号的强度，0级光与1级光的强度分布也随之而变，这是声光调制；布喇格衍射的计算机实例如下图所示；

8.为了获得理想波形，有时须反复调节激光束、声光器件、CCD 光强分布测量仪等之间的几何关系与激光器的功率；

（二）

ξ2-2 声光模拟通信实验

完成安装后，开启各部件的电源；功率信号源的输出功率不要太大；

仔细调节光路，使半导体激光器射出的光束准确地由声光器件外塑料盒的小孔射入、穿过声光介质、由另一端的小孔射出，仔细调节转角平台旋钮，满足布喇格衍射，并将1级衍射光射入光电池盒的接收圆孔；

将模拟通信发送器的喇叭开关打在“关”上，以避免它对模拟通信接收器还原出的音乐的干扰。此时，模拟通信接收器的扬声器应送出模拟通信发送器的音乐。

图7：模拟通信实验安装图

六、数据处理

1.仔细观察布拉格衍射的图像并画在实验报告上.记录声光器件的中心频率值（中心频率：声光器件的衍射效率最大的工作频率。记为fc ）。

2.固定功率值，记录偏转角φ与超声波频率fs 的一座数值（三组）。（( ≈L /L,L 为0级光与1级光的偏转距离，L 为声光介质的光出射面到CCD 线阵光敏面的距离，注意要加上CCD 器件光敏面至光强仪前面板的距离4.5mm ，取L =424.5mm ）

3.分析超声波的功率和音乐声音大小的关系。

实验四 光纤位移传感技术

光纤传感实验仪是由多种形式的光纤传感器组成，是集教学和实验于一体的传感测量系，它具有结构简单，灵敏度高，稳定性好，切换方便，应用范围广等特点。在实验过程中，我们用光纤传感实验仪构成反射式光纤微位移传感器，可用以测量多种可转换成位移的物理量。 一、 实验目的：

l 、了解“光纤传感实验仪”的基本构造和原理，熟悉其各个部件，学习和掌握其正确使用方法；

2、了解一对光纤（一个发光、一个接收光）的反射接收特性曲线；

3、学习掌握最简单、最基本的光纤位移传感器的原理和使用方法。 二、 实验仪器：

光纤传感实验仪主机、反射接收光纤、准三维调节架。 LED ——光源输出插座； ｜ PIN ——光探测器输入插座： AUTO ——自动步进键： PRO ——编程控制键；

UP 、DOWN ——配合PRO 设定输出电流上下限: SE Υ——设置键;

UL 、DL 、mA 、mV 、μW 一仪器显示状态指示示灯。 三、 实验原理：

光纤探头由两根光纤和一个反射镜组成，两根光纤一根用于发射光，一根用于接受反射镜反射的光。系统可工作在两个区域中，前沿工作区和后沿工作区。当在后沿区域中工作时，可以获得较宽的动态范围。

就外部调制非功能型光纤传感器而言，其光强响应特性曲线是这类传感器的设计依据。该特性调制函数可借助于光纤端出射光场的场强分布函数给出

[]

[]

??

?

????

???+-+=

22/3020222

2/302020

)/(1*)/(1),(a x a r a x a I x r ξσξπσφ (1) 式中I0为由光源耦合入发送光纤中的光强；φ（ｒ，ｘ）为纤端光场中位置（ｒ，ｘ）处的光通量密度；＝为一表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃折射率光纤，= =1；ａ0为光纤半径;为与光源种类、ξ光纤的数值孔径及光源与光纤耦合情况有关的综合调制参数。

如果将同种光纤置于发送光纤纤端出射光场中作为探测接受器时，所接收的光强可表示为：

()ds x r x I ds x r x r I s

s ??????==????)(exp *)(),(,2220

ωπωφ (2)

式中：

[]2

/300)/(1)(a x a x ξσω+= (3) 这里，S 为接收光面，即纤芯面。

在纤端出射光场的远场区，为简便设计，可用接受光纤端面中心点处的光强来作为整个纤芯面上的平均光强，在这种近似下，得到的接收光纤终端所探测到的光强公式为：?

??

???-=)(exp *)(),(222

0x r x SI x r I ωπω (4) 当光纤传感器固定时，反射器可在光纤探头前作垂直于探头方向的移动。设反射面到探头的间距分别为x ，光线探头的调制函数为

?

??

???-=)2(exp *)2()(222

0x r x RSI x I A ωπω (5) 对于本系统设计采用的多模光纤，σ＝１ 光纤芯半径a0=0.1mm ， 两光纤间距ｒ≈0.34mm ，综合调制参数 ξ=0.026。

四、实验内容和要求：

l.反射式光纤位移传感器的调制特性曲线的测量 实验步骤：

（l ）将反射式光纤探头卡在纵向微动调节架上，对准反射器并使光纤探头与反射镜间距调到约0.1lmm 左右;

（2）接通电源，将LED 驱动电流调到指定电流；

（3）调整纵向微动调节架？将探测光纤推进到与反射镜表面即将接触的位置记录下螺旋测微器的读数，然后停止；

（4）沿某纵向，向远离反射镜的方向旋转微动调节架，每次调节0.lmm 并记录螺旋测微器的读数和电压输出值，直至5mm ；

（5）在坐标纸上作出一条曲线。 2.位移传感标定

由理论曲线可以看出，光纤位移传感器可工作在两个区域，既上升沿（前沿）和下降沿（后沿），前沿工作区的灵敏度高但动态范围小，而后沿工作区灵敏度低而动态范围大，可视需要而定。在作为光纤传感器使用时，对传感器要进行标定。

标定方法是：根据调制特性曲线选则线性区，然后在选好的线性区间内给出标定曲线，测试步骤类似于调制特性曲线测试的实验内容。每隔50μrn 记录下输出电压数值，作出光纤探头和反射镜间距与电压输出的特性曲线。于是，反射镜与光纤探头间的距离可由曲线的多项式拟合出来。

3.实验扩展

将光纤传感器取下，自行设计一个实验，测量下个可以转－换成位移的其它物理量。