放大镜实验

放大镜实验（共11篇）

放大镜实验 篇1

等待放大镜把阳光聚焦起来真是件十分漫长的事。

经常在“荒野求生”节目里见人们用放大镜生火，好奇心突发，也想学着试一试。

准备一柄放大镜，就兴冲冲地进了公园。用什么来“烧火”，我举着放大镜在草地上找，有了!一片枯叶被握在了手中，放大镜举得很高，两只胳膊配上身子成了“K”型。可等了半天，阳光依旧没有投到叶子上。我稍稍合拢了手，又并拢一点。。。终于，阳光透过放大镜，只剩一格瓶盖大小的光团，蹭亮得发白，投到叶子上。

等了许久，手都举痛了，叶子顽固地没有一点动静。我睁大了眼睛，探过去仔细看，谁知一下子遮住了阳光，叶子连同放大镜一起陷入了黑暗。我懊悔地慌忙挪开，摸摸叶子，已经发烫了，心里更加惋惜。

再挑一片新鲜的叶子?我趁人不备，悄悄推推树干，摇下来几片绿油油的嫩叶，赶紧“若无其事”的拾起。做贼心虚，于是，我躲到一片湖的边上，看着“战利品”得意又愧疚的笑。

突然，叶子两端皱了起来，阳光的中心钻出一个小洞，小洞逐渐扩大。我屏住了呼吸，生怕一呼气就将刚燃起的火苗吹熄。寂静的湖畔，仿佛能听到树叶燃烧的“嗞嗞”声，火苗吞噬叶肉的“咔嚓”声。

来不及欢呼，我把放大镜移开了。阳光骤然分散，小洞的边缘被烧灼得焦黑，漫延到绿色之中，显得很醒目。

一个大胆的念头在脑中乍现：用“阳光”作画!

我兴奋地抬起放大镜向左边移，不出一会儿，小洞已从光团中钻出，继续向左，小洞也追随阳光向左边靠拢。突然，这一串的洞“断了”，我又连忙把放大镜移回来，耐心地把它接上。。。几分钟后，阳光在叶片上描绘出一幅美丽的曲线图。

放大镜真是神奇极了，记起电影里的人们野外求生时用它生火的样子，又由衷地在心里感谢放大镜!

等待或许漫长，但等待后那一刻的惊喜足以使漫长幻化为美妙。

公众号：一缕辰郗

放大镜实验 篇2

差动放大电路有两个输入端子和两个输出端子,因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时,信号同时加到两输入端;单端输入时,信号加到一个输入端与地之间,另一个输入端接地。双端输出时,信号取于两输出端之间;单端输出时,信号取于一个输出端到地之间。因此,差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。

本文研究了射极偏置和恒流源偏置两种差动放大器电路,分析了两种差动放大器电路在双端输入双端输出方式下的静态工作点的估算、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数、共模抑制比,讨论了恒流源偏置差动放大电路的其余三种接法的差模电压放大倍数,并给出实验实测结果。实验结果验证了理论知识。

2 理论分析与实验结果

图1是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时,构成射极偏置差动放大电路。调零电位器RP用来调节T1、T2管的静态工作点,使得输入信号Ui=0时,双端输出电压UO=0。RE为两管共用的发射极电阻,它对差模信号无负反馈作用,因而不影响差模电压放大倍数,但对共模信号有较强的负反馈作用,故可以有效地抑制零漂,稳定静态工作点。当开关K拨向右边时,构成恒流源偏置差动放大电路。它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE,可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。下面先讨论两个差动放大器电路均为双端输入双端输

出方式下静态工作点的估算及动态性能,再讨论恒流源差动放大电路的其余三种接法的差模电压放大倍数。

2.1 静态工作点的估算

零点调整:使输入信号为0,调节RP,用万用表直流电压档测量输出电压,使得输出电压为0。

1)当开关打向左边时,电路为射极偏置差动放大电路。

A、理论计算有:

B、实测:

接通+VCC和+VEE,用万用表直流电压档测量晶体管T1集电极电位,实测UCQ1=6.38V。理论分析与实验实测结果相一致。

2)当开关K拨向右边时,电路为恒流源偏置差动放大电路。

A、理论计算有:

通过计算出R2两端的电压UR2,可得到开关K拨向右边时,差动放大电路的恒定输出电流

B、实测:

接通+VCC和+VEE,用万用表直流电压档测量R2两端的电压,实测UR2=8.25V。理论分析与实验实测结果相一致。

2.2 差模电压放大倍数和共模电压放大倍数

由函数信号发生器产生一个频率f=1KHz的正弦波信号作为输入信号源。

2.2.1 测量差模电压放大倍数Aud

输入差模信号ui1=-ui2=50m V,即ui=uid=ui1-ui2=100m V

操作:信号源接A端与B端之间,构成差模输入方式,调节输入信号,用万用表交流电压档测量,使A端与B端之间电压为100m V。

1)当开关打到左边时,用万用表交流电压档测量输出电压uo,实测uo=5.12V,则射极偏置差动放大电路的差模电压放大倍数为:(注意,Aud仅为电压放大倍数的绝对值)。

2)当开关打到右边时,用万用表交流电压档测量输出电压uo,实测uo=5.53V,则恒流源偏置差动放大电路的差模电压放大倍数为:。。

结论:差动放大电路对差模信号有放大作用。实验结果与理论相一致。

2.2.2 测量共模电压放大倍数Auc

输入共模信号ui=uic=ui1=ui2=50m V

操作:将放大器A、B两端短接,信号源接A端与地之间,构成共模输入方式,调节输入信号,用万用表交流电压档测量,使接A端与地之间电压为50m V。

1)当开关打向左边时,用万用表交流电压档2V档位测量输出电压uo=0.002V,则射极偏置差动放大电路的共模电压放大倍数为:。。

2)当开关打向右边时,用万用表交流电压档2V档位测量输出电压uo=0.001V,则恒流源偏置差动放大电路的共模电压放大倍数为:。。

结论:差动放大电路对共模信号有抑制作用。实验结果与理论相一致。

2.3 共模抑制比

1)当开关打到左边时,射极偏置差动放大电路的共模抑制比。。

2)当开关打到右边时,恒流源偏置差动放大电路的共模抑制比。。

从而可以得出的结论是:恒流源偏置差动放大电路比射极偏置差动放大电路对共模信号有更强的抑制作用。实验结果与理论相一致。

2.4 恒流源偏置差动放大电路的其余三种接法的差模电压放大倍数

上面已经讨论了双边输入、边输出的情况,下面讨论恒流源偏置差动放大电路的其余三种接法的差模电压放大倍数。将开关K打到右边,构成具有恒流源的差动放大电路。

2.4.1 双端输入、单端输出情况

双端输入差模信号:

操作:信号源接A端与B端之间,构成双边输入的差模输入方式,调节输入信号,使A端与B端之间电压为100m V。

测量单端输出电压:uo1=2.7V

则:

2.4.2 单端输入、双端输出情形

单端输入差模信号:。。

操作:将B端与地之间短接,信号源接A端与地之间,构成单边输入的差模输入方式,调节输入信号,使A端与地之间电压为100m V。

测量双端输出电压:uo=5.7V

则:

2.4.3 单端输入、单端输出情形

单端输入差模信号:

操作:将B端与地之间短接,信号源接A端与地之间,构成单边输入的差模输入方式,调节输入信号,使A端与地之间电压为100m V。

测量单端输出电压:uo1=2.8V

则:

综上所述:实验验证了不管是双端输入还是单端输入,单端输出的差模电压放大倍数都是双端输出的二分之一。实验结果与理论相一致。

3 结论

由实验结果可知,差动放大电路对差模信号有放大作用;差动放大电路对共模信号有抑制作用;恒流源偏置差动放大电路比射极偏置的差动放大电路对共模信号有更强的抑制作用;不管是双端输入还是单端输入,单端输出的差模电压放大倍数都是双端输出的二分之一。实验结果验证了理论知识。本文的分析和实验研究对学生学好模拟电子技术课程有很好的辅助作用,可作为模拟电子技术课程的实验,利于学生深入学习差动放大电路。

参考文献

[1]任骏原.单端输入差分放大电路输入信号的等效变换[J].电气电子教学学报,2008,30(6):1-5.

[2]牛滨,陈松景,等.差动放大电路共模干扰抑制能力的研究[J].哈尔滨理工大学学报,2009,14(1):92-95.

[3]桂静宜.基于Multisim的差动放大电路的性能研究[J].山西电子技术,2009(6).

[4]韩春光.模拟电子技术与实践[M].北京:电子工业出版社,2009.

放大镜聚光燃烧实验 篇3

3倍光学放大镜、各色彩纸、手机（计时、拍照用）、笔、记录本。

实验开始前，我手持放大镜先做试验，由于手持放大镜有轻微晃动，无法获得稳定的聚光点，始终无法使物体燃烧。

由于没有合适的固定装置，看来实验将要失败了。这时，我看到爸爸将放大镜稳稳当当地安置在了我的小自行车踏脚板上，这才长长地舒了一口气！

一切准备就绪，实验开始了：

1.我缓慢地移动自行车踏脚板，以便调整放大镜的位置，直至太阳光线在地面上汇聚成一个小小的亮点。

2.将不同颜色的纸张分别放置在聚光亮点处，观察它们在聚光点下的状态。

3.为了保证实验准确，我们反复试验了三次，并且每一次都进行认真观察，而且还用秒表记录下聚光燃烧所需要的时间。

不同颜色纸张聚光燃烧所需的平均时间排序如下：红色（0.4秒）<蓝色（1.6秒）<绿色（2.33秒）<粉红色（3.5秒）<浅绿色（4.86秒）<浅黄色（7.13秒）<白色（20.7秒）

通过亲自做的小实验，并分析实验数据，我得出了以下几个结论：

1.稳定的聚光能够使物体容易获得燃烧所需要的热源。

2.阳光的强度会影响聚光能量。

3.在相同情况下，颜色越深的纸张聚光燃烧所需时间越短，颜色越浅的纸张聚光燃烧所需时间越长。

“哇，真的太惊奇了，原来聚光可以使物体燃烧！”我兴奋地说。

“是啊，聚光燃烧在生活中还有许许多多的应用，以后要好好体验哦！”爸爸微笑着说。

已是汗流浃背的我看着爸爸，认真地应答道：“好的，我一定要学习更多的科学知识来为大家做贡献！”

指导教师：詹林芳

高频小信号放大器实验报告 篇4

高频电子线路实验报告

作者 徐飞 学号 20092334925 系部 电子工程系 专业班级 通信三班

实验一 高频小信号放大器实验

一、实验原理

高频小信号放大器的作用就是放大无线电设备中的高频小信号，以便作进一步变换或处

理。所谓“小信号”，主要是强调放大器应工作在线性范围。高频与低频小信号放大器的基 本构成相同，都包括有源器件（晶体管、集成放大器等）和负载电路，但有源器件的性能及负载电路的形式有很大差异。高频小信号放大器的基本类型是以各种选频网络作负载的频带 放大器，在某些场合，也采用无选频作用的负载电路，构成宽带放大器。

频带放大器最典型的单元电路如图所示，由单调谐回路做法在构成晶体管调谐放大器。

图电路中，晶体管直流偏置电路与低频放大器电路相同，由于工作频率高，旁路电

容Cb.、Ce可远小于低频放大器中旁路电容值。调谐回路的作用主要有两个：

晶体管单调谐回路调谐放大器

第一、选频作用，选择放大ff0的信号频率，抑制其它频率信号。

第二、提供晶体管集电极所需的负载电阻，同时进行阻抗匹配变换。

高频小信号频带放大器的主要性能指标有：

（1）中心频率 f0：指放大器的工作频率。它是设计放大电路时，选择有源器件、计算

谐振回路元件参数的依据。

（2）增益：指放大器对有用信号的放大能力。通常表示为在中心频率上的电压增益和

功率增益。

电压增益 AVOVO/Vi

功率增益 APOPO/Pi

式中 VO、Vi分别为放大器中心频率上的输出、输入电压幅度，PO、Pi分别为放大器中心频率上的输出、输入功率。增益通常用分贝表示。

（3）通频带：指放大电路增益由最大值下降 3db 时对应的频带宽度。它相当于输入不

变时，输出电压由最大值下降到 0.707 倍或功率下降到一半时对应的频带宽度。（4）选择性：指放大器对通频带之外干扰信号的衰减能力。通常有两种表征方法： 其一，用矩形系数说明邻近波道选择性的好坏。

其二，用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率 fn信号抑制能力的大小，其定义为中心频率上功率增益 APf0与特定干扰频率fn上的功率增益 APfn之比：

df0

ApfnAp还有其它一些性能指标参数，如工作稳定性，噪声系数等。

高频小信号谐振放大电路如图所示：

高频小信号谐振放大器

晶体管基极为正偏，工作在甲类，负载为 LC 并联谐振回路，调谐在输入信号的频率

465khz 上。该放大电路能够对输入的高频小信号进行反向放大。

在 Multisim 7 电路窗口中，创建如图所示的高频小信号放大电路图，其中晶体管

Q1 选用虚拟晶体管。单击“防真”按钮，就可以从示波器中观察到输入与输出的信号波形。

二、实验内容

（一）频带放大器的测量

1.观察高频小信号放大器输入输出信号的波形，注意幅度变化和相位关系。

高频小信号放大器输入输出信号

2.高频小信号的选频作用

观察输入输出波形，分析产生此种现象的原因

3.高频小信号放大电路的通频带和矩形系数

利用 Multisim 7 仿真软件中所提供的波特图仪观察上述高频小信号放大电路的通频

带，将波特图仪接入高频小信号谐振放大电路，观察幅频特性。

4.观察双调谐回路高频小信号放大器输入与输出波形，分析幅频特性。

（二）宽带放大器的测量

鉴定放大镜 篇5

文章简介

人类在历史发展过程中遗留下来的许多珍贵的瓷器、字画、玉器、珠宝等艺术作品。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗保产。文物的保护管理和科学研究，对于人们认识自己的历史和创造力量，揭示人类社会发展的客观规律，认识并促进当代和未来社会的发展，具有重要的意义。

文章详细内容

人类在历史发展过程中遗留下来的许多珍贵的瓷器、字画、玉器、珠宝等艺术作品。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗保产。文物的保护管理和科学研究，对于人们认识自己的历史和创造力量，揭示人类社会发展的客观规律，认识并促进当代和未来社会的发展，具有重要的意义。

放大镜是一种光学设备，其实是一种高精度的光学设备。廉价的放大镜，成像模糊，特别是放大镜边缘的成像非常模糊并且变形。长期使用，会影响人的视力。短时使用，比如使用超过1分钟，廉价的放大镜，由于成像不稳定，会让人有恶心的感觉。

放大镜原理

放大镜，用来观察物体细节的简单目视光学器件，是焦距比眼的明视距离小得多的会聚透镜。物体在人眼视网膜上所成像的大小正比于物对眼所张的角(视角)。视角愈大，像也愈大，愈能分辨物的细节。移近物体可增大视角，但受到眼睛调焦能力的限制。使用放大镜，令其紧靠眼睛，并把物放在它的焦点以内，成一正立虚像。放大镜的作用是放大视角。

首先说明几个概念：凸透镜对光线具有会聚作用，平行于主光轴的光线通过凸透镜会汇聚成一点。这点是凸透镜的焦点，焦点与光心（凸透镜的中心）的距离是焦距。当物体在凸透镜焦距以内,呈一个正位放大的虚像。当物体在凸透镜1倍至2倍焦距之间,呈一个倒立放大的实像。当物仃在凸透镜2倍焦距以外时,呈一个倒立缩小的实像。我们使用放大镜时，是把物体放在焦距以内，这时通过凸透镜看到的便是物体放大的虚像，而且放大镜离物体越远,虚像越大（在1倍焦距以内）。

放大镜历史

基本上，没有一个明确的资料显示放大镜是何时发明的，但可以肯定是不晚于十三世纪末发明的。早于千多年前，人们已把透明水晶或宝石磨成“透镜”，这些透镜可放大影像。有传闻这项杰作是某些人于13世纪末发明的。1260年，马可波罗曾描述过中国老人家们看字时，戴着眼镜加大字体，大椭圆形，把水晶石、石英、黄玉、紫晶磨制成镜片，并镶在龟壳内作镜框，眼镜脚一用铜制卡在鬓角上，二把细绳栓在耳朵上，三将镜脚固定在帽子上。这种放大镜造价不斐，身份地位的象征，曾有记载一乡绅用一匹马换一副眼镜。

在全球，知名的国际品牌主要集中在欧洲，全球前三大知名品牌都在欧洲。在美国和日本基本没有知名的放大镜品牌。

所以本文将重点介绍这三个知名的欧洲牌子，如果你要选择优秀的放大镜品牌，从这三个品牌中选一个就OK，三个品牌在国外的售价基本相当，国内的售价也许是由于代理渠道的不同，三个品牌的价格有一定的差异。

1.英国COIL柯尔放大镜

COIL是全球第一大放大镜品牌，根据欧盟2014年2月发布的贸易白皮书，COIL放大镜2013年全球销量达到1000万具以上，占据了全球近40%以上的放大镜市场份额。这是COIL放大镜连续10年蝉联全球放大镜销量冠军。

COIL公司座落于英国的伯金翰，欧洲规模最大，最有活力的工业基地之一。COil总部离伦敦的希思罗机场仅仅15分钟车程。于1936年由Arthur Kingston公司并购了Optical Industries公司而成并成为塑料光学原件的引领者。公司率先使用精密注塑技术来成型塑料光学元件，当越来越多的低视力产品进入市场，COIL品牌也逐渐被全球市场认知，通过全球超过600家经销商在30多个国家销售COIL产品.COIL放大镜之所以能够长期占据全球市场份额第一，COIL是全球放大镜技术派品牌的领军人物，公司每年投入大量的人力物力进行放大镜技术的研发，如果你对比COIL柯尔放大镜，你会发现在其并不是特别引人注目的外观下，其清晰度会明显优于其它品牌：

<1>.COIL专利镜片材料和涂层

保证高通光率及清晰度，更为重要的是保证了成像不会因为放大而变现。从而让COIL成为世界上最为优秀的放大镜产品。

<2>.超大镜片和视场

COIL放大镜在同样的倍率下，相对另外品牌，拥有更

大的镜片和视场。这种设计源于COIL独特的镜片技术。这样使用者更易方便快捷的使用放大镜。

比如作为鉴宝级的便携式放大镜，COIL 10倍左右的产品，比如COIL全球销量第一的鉴宝专用放大镜8271，11倍放大倍率，其镜片大小为40MM，而同级别的另外品牌放大镜，如宜视宝1511系列如151112和151110的镜片大小仅35MM.镜片和视野都小很多。这样COIL的8271将更适于观测目标。

另外COIL的ATMAX系列可以称为全球放大镜的经典，其三款产品非常知名，这三款产品都是全球唯一的带LED灯的超大镜片便携式放大镜。其中8273的83*59超大镜片，特别适合老人使用。这款品。也是老人使用的最佳产品，也是老人放大镜的顶级产品。

<3>.超稳定光源电路系统

COIL 部分高级产品，包括AT8系列，ATMAX,RAYLITE系列，比如其知名的8271鉴宝专用放大镜，8273老人专用高级放大镜，内部采用稳定的电路系统，不像其他品牌的放大镜直接通过直流电源连接LED等，正是因为内部的稳定电路系统，保证了光源的稳定性和均匀性，提供放大镜的清晰度。

<4>.触控开关，方便使用

COIL 的ATMAX和AT8系列都采用触控开关。并且AT8系列比如8271鉴宝专用放大镜还采用的是充电电池，使用非常方便。

2.德国宜视宝ESCHENBACH 放大镜

ESCHENBACH是全球第二大放大镜品牌，2013年占据全球15%左右的市场份额。宜视宝放大镜最大的特点是外观设计比较新颖，这也是它能成为全球第二大放大镜品牌的原因。

宜视宝品牌从成立之初，就以外观新颖设计为公司的发展方向，虽然在放大镜的技术研发方面与COIL柯尔有比较大的差距，在清晰度上与COIL也有一定的差距，但是其独特时尚的造型，还是会吸引你的注意力。

由于宜视宝放大镜其自身各系列产品在技术上没有什么差别，不像COIL柯尔各系列产品在技术上有比较大的区别，故宜视宝的放大镜价格区别主要来自外观的不同，而COIL的各系列放大镜的价格区别主要来自不同的技术或者说清晰度的不同

宜视宝的整个产品系列，没有高清晰度的产品，不像COIL有稳定电源系统，触控开关，大镜片等技术鲜明的高级产品。所以宜视宝的产品在清晰度上，基本相当于COIL的中级产品7

系列，如7271这样的产品。

3.德国SCHWEIZER视维德放大镜

视维德是全球第三大放大镜品牌，2013年占据全球8%左右的市场份额。视维德在产品定位上与宜视宝非常类似，二者都是以产品外观设计作为放大镜的方向。所以这两个品牌在全球市场相互之间的竞争比较激烈。在技术上其与宜视宝一样，与COIL柯尔是没法相比的。近年来，视维德成长速度比较快，对宜视宝全球第二的位置构成了比较大的威胁。近年来视维德在外观设计方面，已经明显领先于宜视宝。

在欧美市场，这三个品牌同档次产品的价格基本相当。当然COIL柯尔的部分高端高清机型，比如ATMA和AT8系列价格会略高一些。放大镜在鉴宝领域的使用，无论是国内还是国外都相当广泛。鉴宝对放大镜的要求很高，鉴宝爱好者一般都选用比较顶级的便携式鉴定放大镜。英国COIL 柯尔8271鉴定放大镜

全球顶级的鉴定放大镜，是全球唯一一款自带稳定电路系统的鉴定放大镜，稳定的电路为LED辅助光源提供了更为稳定的输出，从而保证放大图像清晰均匀且不失真。从而保证鉴宝时能够观测到每个细节。

同时COIL 柯尔8271 也是唯一一款采用触式开关，充电设计的鉴宝放大镜。方便鉴宝者使用。更为重要，作为一款11倍的鉴宝放大镜，柯尔8271采用的是40mm 镜片，而其他品牌10倍左右的放大镜采用的是35MM的镜片。大镜片，保证观测时有更大的视野，也更能清晰全面的发现宝物的细节。

正是因为以上原因，柯尔8271一直是全球鉴宝爱好者的首选，也是全球销量第一的鉴宝放大镜，全球累计销量超过100万部。占据全球鉴宝放大镜将近50%的市场份额。是名副其实的全球顶级鉴宝放大镜，国外售价大约在120美金左右。

宜视宝151112放大镜

宜视宝151112是一款12倍放大倍率的放大镜，外观设计新颖。但是内部没有稳定电路设计，采用普通2节5号电池。相对来说镜片较小，镜片仅35MM，视野偏小。

宜视宝151112在国外作为一款中端的鉴定放大镜，是宜视宝产品系列中销量最大的，虽然在清晰度以及视野方面与柯尔8271有一定的差距，但是最为普通鉴宝使用，这款产品还是基本足够的。宜视宝151112鉴宝放大镜如下图，这款国外售价大约70美金。

英国COIL 柯尔7271鉴定放大镜

柯尔7271是一款11倍鉴宝中端专业鉴定放大镜，相对其同门师兄8271，其没有采用先进的电源稳定系统，以及触控开关等设计，但是其依然是一款非常优秀的带灯鉴定放大镜。

柯尔7271采用40MM超大镜片，比其全球主要竞争对手宜视宝151112，具有更好的视野范围。在清晰度等方面二者基本相当。柯尔7271和宜视宝151112可以说是一对冤家，长期在全球市场进行正面的竞争。在国际市场上，二者价格基本相当，都在70美金左右。柯尔凭借更大的镜片，销量大约是宜 视宝151112的1.5倍左右。

英国COIL 柯尔7329/30鉴宝专用放大镜

柯尔7329/30鉴宝放大镜，采用30.8mm的镜片，其放大倍数高达14.7倍。这款鉴宝放大镜镜采用罩式边框，使用时可以避免LED灯光的泄露。

柯尔7329/30鉴宝放大镜以其独特的设计更适合字画的鉴定。

英国COIL柯尔放大镜使用说明：

1）确定眼睛与镜片距离（请参考下表），放大镜的倍数越大，眼睛越贴近镜片。具体距离还与眼睛的视力有关，所以数字仅作为参考。

2）移动文字（或者其它目标物）直到影像最大最清晰（请参考下表），目标物靠近镜片时是正像，隨着距离的远离影像逐渐变大，太远时影像将变成倒影。

3）尽量置影像于所观察的实际物体的两至三倍的距离，这时的影像最大且格外清晰。镜片直径/尺寸放大镜屈光度放大镜倍数眼睛与镜片距离31mm55D15x35mm40mm40D11x40mm48mm32D9x50mm58mm24D7x60mm60mm16D5x140mm

注意事项：

1.不要将放大镜直接暴露在阳光之下和不要用眼睛对准焦点避免眼珠被烧。

2.太阳直射的时候，不要在焦点之下放置易燃物品。

3.勿裸放于潮湿空气中。

4.勿用硬物擦拭，以免划伤镜片。

5.防止曝晒和靠近火源放置。

放大镜作文 篇6

“叮叮叮，起床了。”我起来一看日历，是29的一天，这时我的水杯从桌子上大叫道“喝水了!”水杯会说话?大家会问这是怎么回事?别急，我一一的给大家解答。

这个水杯是个有“思想”的水杯。如果你渴了，它会自己跳上来，杯子里也会有水。而且，如果是夏天的话，杯子里装的就是凉水，如果是冬天的话，杯子里装的就是热水。如果它叫你喝水你不喝，它就会一直跟着你，因为它是有翅膀的哦!这个水杯还会“变形”、“烧水”、“玩耍”。先说说“变形”这是让我最喜欢它的一点，它可以变大变小，换一个图案用的。如果它摔碎了，就自己恢复原形，厉害吧!再说说“烧水”，它是水杯的杀菌功能，以免有病毒。再说一下“玩耍”要是你时常不喝水，它就出去玩三天，不让你喝水，三天后看你还喝不喝水了。所有的功能只需要你对它说就可以了哦。

看看，这水杯多好呀!如果想要的话，你就去2999年的“水杯店”里购买哦!

放大镜实验 篇7

随着多媒体传输业务的飞速发展,对骨干网和城域网的通信容量提出了更高的要求,为了应对大容量通信系统的需求,目前可采用的方法主要有三种:第一种采用密集波分复用(DWDM)技术,让有限的频带能够传输更多频率的信号,如可以将现在信道间隔从几百GHz减少到100GHz、50GHz,甚至25GHz;第二种采用增加单信道通信速率的办法,如将目前的2.5Gb/s、10Gb/s提高到40Gb/s;第三种采用扩展通信带宽方法,即光纤通信频带由目前的C波段向S波段和L波段扩展,甚至覆盖整个1 200~1 600nm波段,这样一来就可以更加有效地利用光纤的整个低损耗波段。当然,也可以将三种办法同时使用,使通信容量得到最大程度增加。由于光纤拉曼放大器对提高通信容量的三种方法都能发挥极其重要作用[1,2,3],因此使它成为了下一代光通信技术发展备受关注的器件。

光纤拉曼放大器的实用化强烈的依赖于两个因素:大功率泵浦源和足够平坦的增益谱。随着大功率激光器制作工艺的日趋成熟,增益谱的平坦特性便成为了光纤拉曼放大器设计中考虑的首要问题[3,4]。目前实现光纤拉曼放大器的增益平坦主要有两种选择,第一种是采用多个不同波长的半导体激光器作为泵浦源,通过优化各个泵浦波的波长及功率来实现宽带、增益平坦的光纤拉曼放大器,这是目前国内外普遍采用的方法[2,3,4,5,6],也是光纤拉曼放大器的优点之一;第二种方法则是先采用单个高功率泵浦源(如光纤激光器,目前其成本已和多对半导体激光器及多波泵浦时所需要的消偏合波器成本总和相当,甚至更低)进行泵浦,结合光纤拉曼增益谱固有的宽带特性,利用一个合适的宽带增益平坦滤波器实现增益平坦[7]。在实际工程运用中,两种方案各有所长。本文采用单个波长高功率光纤拉曼激光器作为泵浦源,用啁啾布拉格光纤光栅作为增益平坦滤波器,然后用两种不同的光源作为信号源分别对光纤拉曼放大器进行增益平坦化实验研究。

2 实验装置及结果

实验装置如图1所示,其中信号源由平坦型宽带ASE光源+波分复用仿真器(WDM-Emulator)组成,光谱范围为1 528~1 565nm;光源的总输出光功率以及功率不平坦度分别为10m W和1.5d B;所使用波分复用仿真器包含两个相互匹配并且可以进行温度调节的法布里-珀罗干涉滤波器(Fabry-Perot interferometer filter),输出的光信号动态范围可以达40d B以上,单信道波的带宽为1.62 GHz,信号间的频率间隔为100GHz,共有46波长信号。泵浦源采用波长为1 455nm的光纤拉曼激光器,频带宽度为0.067nm,输出功率为1 200m W。泵浦信号耦合器采用FWDM,该耦合器对于1 500~1 600nm的信号光损耗为0.7 d B左右,对于泵浦源的耦合损耗为0.8 d B左右。增益介质由50 km G652光纤(标准单模光纤)+5 km DCF(色散补偿光纤)组成,增益平坦滤波器(GFF)采用啁啾布拉格光栅(CFBG)滤波器。实验所采用的光谱分析仪(OSA)的总光谱范围为600~1 700nm,光谱分辨率和动态范围分别为1pm和50d B,泵浦方式采用后向泵浦,泵浦源通过泵浦信号耦合器先进入50km的G652光纤,然后再进入5km的DCF。其初始的输出信号光谱(没有加泵浦及增益平坦滤波器之前的光谱)如图2所示。

图3是经过光纤拉曼放大器放大以后的输出信号光谱(此时未加增益平坦滤波器)。由图2和图3对比可以看出,所有输出信号光均被同时放大,但是由于拉曼增益系数在不同的频移位置大小不同,导致处在光纤拉曼放大器增益带宽范围之内的信号光增益大小不一,其中开关增益的最大值出现在波长为1 555nm的位置(该波长和泵浦源波长刚好相差100nm,这个波长差也正好和泵浦光频率下移13.2THz的频率位置相对应),其开关增益可以高达30d B。由于DWDM系统对光纤拉曼放大器开关增益谱的不平坦度有严格要求(尤其是对于超长距离超大容量光纤通信系统,该要求更加严格,本来平坦的信号光如果经过多级增益谱不平坦的放大器级联放大以后,整个信号谱将会变得非常的不平坦,这样就很容易使功率过小的信号光被湮没在噪声当中,而功率过大的信号光则可能会产生非线性失真),因此需要采用宽带平坦滤波器对单泵浦的光纤拉曼放大器进行平坦滤波。

对于宽带平坦滤波器,一般来说可以有三种选择,分别是啁啾布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅及薄膜滤波器。对于这三种滤波器,如果单从宽带滤波角度考虑,长周期光纤光栅是最理想的选择,但可惜的是长周期光纤光栅作为宽带滤波器时尺寸太大很难进行封装并且有较明显的温漂效应;而对于薄膜滤波器而言,其插入损耗相对较大,且存在较大的误差函数[8],因此本实验最终选择啁啾布拉格光纤光栅作为光纤拉曼放大器的增益平坦滤波器。啁啾布拉格光纤光栅可以等价为一系列具有不同周期但长度相同的均匀型布拉格光纤光栅的组合,每一段被视为均匀型光栅的传输特性可以用一个矩阵Fi来表示[9]:

其中:i代表第i段被分隔的啁啾布拉格光纤光栅,∆L代表啁啾布拉格光纤光栅被平均分隔以后每一小段光纤光栅的长度,γ=ki2-σˆ2,ki、σˆi分别代表第i段光栅的耦合系数和自耦合系数,定义如下:

在上述等式当中,δneff代表每段光纤光栅折射率的空间变化,ν代表折射率变化的条纹可见度,dφ/d2z描述光栅的啁啾程度。经过前后两小段光纤光栅的反射谱和透射谱振幅之间的关系如下:

其中Ri和Si分别代表前向传输和后向传输的光模式振幅。若已知各段光纤光栅的输出特性矩阵,就可以在输出端获得啁啾布拉格光纤光栅的输出振幅:

在设计增益平坦滤波器的时候,有如下重要因素需要考虑:1)确定拉曼放大器的增益谱平坦化的目标带宽、基准增益值及平坦度;2)根据目标带宽和基准增益值设计出目标损耗谱;3)根据目标损耗谱和所要求的最小不平坦度设计增益平坦滤波器(该平坦度必须满足波分复用系统的要求)。

实验所得到的最终增益平坦滤波效果如图4所示,该光纤拉曼放大器在波长范围为1 528nm到1 565nm之内的平均开关增益大小为15.5d B,增益不平坦度为±0.6d B,所测得的放大器噪声指数均小于-2d B。其中,最大开关增益出现在第36信道,该信道的中心波长为1 555.157nm,开关增益大小为16.4d B;最小开关增益则出现在第20信道,该信道的中心波长为1 543.336nm,开关增益大小为15.2d B。由于本实验所感兴趣的光纤拉曼放大器带宽范围为1 519~1 574nm(共55nm),但是上述实验装置中所使用的宽带ASE光源总共只有37nm(1 528~1 565nm),因此为了能够测量整个55nm范围内的光纤拉曼放大器开关增益和噪声指数谱,本实验还采用了另外一套实验装置,如图5所示。

该实验装置中,信号源改为由四个通道的外腔可调谐式半导体激光器组成,每个信道波长调谐的范围为80nm,总的光谱调谐范围为1 440~1 600nm,输出功率调谐范围为-7d Bm到3d Bm,信号的光谱带宽<100MHz,信噪比优于45d B,信号源采用FWDM进行信号合波输出。实验时,每个信道的输出功率大小为-5d Bm,泵浦源输出同样为1200m W。这套实验装置的最终测量结果如图6及图7所示,其中图6为光纤拉曼放大器的初始信号开关增益大小以及噪声指数大小,图7为光纤拉曼放大器在加增益平坦滤波器前、后的信号开关增益谱比较。结果显示,该光纤拉曼放大器在55nm的带宽范围内(1 519nm~1 574nm),开关增益可以达到15.2d B,不平坦度可以控制在±0.8d B之内,并且所有信道的噪声指数均低于-1.8d B。

3 讨论

本实验虽然采用了两种完全不同的信号源,但是从最后结果来看,第一,在相同的波段范围内(1 528~1 565nm)几乎获得了完全相同的开关增益和噪声指数,说明实验所设计的光纤拉曼放大器对信号各异及大小不同的信号均能进行有效放大。第二,由于泵浦光功率较大,该方案不适合采用前向泵浦方式进行放大,因此实验采用后向泵浦[10],以避免信号产生非线性失真;另外,实验将色散补偿光纤放置于普通单模光纤前端也是为了防止高增益的色散补偿光纤在强泵浦情况下令信号产生失真。第三,在使用增益平坦滤波器时,不能简单地将其直接放到光纤拉曼放大器的输出端,这主要是因为该方案采用的是啁啾布拉格光纤光栅;当用它进行滤波时,所滤光谱实际上已变成和信号光方向相反的反射光谱,这些反射光谱很可能会对前向传输的信号光以及背向泵浦的泵浦源产生潜在的影响,并且可能会带来其它噪声,因此设计时在泵浦源和增益平坦滤波器之间增加了一个光隔离器(如图1和图5所示),将反向传输的光谱进行隔离。第四,该方案虽然采用单泵浦的方式,在一定程度上限制了其有效平坦增益带宽的进一步增加,但是该方案在55nm带宽范围内,具有15.2d B平坦增益的效果,相比许多多泵浦的方案(如文献[3]采用了4个半导体激光器作为泵浦源(总功率约为600m W)在35nm(1 530~1 565nm)范围内实现了10d B左右的平坦增益;文献[4]采用了4个半导体激光器(总功率为560m W)作为泵浦源在40nm(1 525~1 565 nm)范围内仅实现了6.5 d B左右的平坦增益;文献[5]采用了2个大功率的半导体激光器(总功率为800 m W)作为泵浦源在34nm(1 530~1564nm)范围内实现了13d B左右的平坦增益),仍具有较大的优势。第五,对于多泵浦方案而言,增益谱的平坦是由所有泵浦源所决定的,只要其中一个泵浦源发生问题,整个增益谱就会受到影响而变得不平坦,而对于单泵浦的光纤拉曼放大器而言就没有该问题存在。当然如果需要带宽(60nm以上)更宽的拉曼放大器,多泵浦方案是必然的选择,但即便如此也要综合考虑如何解决多泵浦结构复杂性所带来的不稳定因素。

4 结论

本文采用了单波长、高功率的光纤拉曼激光器作为泵浦源,啁啾布拉格光纤光栅作为增益平坦滤波器,两种不同的光源作为信号源分别对光纤拉曼放大器进行了增益平坦化实验研究,最终获得了平坦增益带宽为55nm(1 519~1 574nm)、平均开关增益大小为15.2d B、增益不平坦度为±0.8d B的宽带光纤拉曼放大器,通过实验研究表明,该方案为带宽低于60nm的光纤拉曼放大器的增益平坦化设计提供了一种较好的选择。

参考文献

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[2]刘红林,张在宣,庄松林,等.用打靶法求解双向泵浦的拉曼放大器传输方程[J].光电工程,2004,31(12):46-49.LIU Hong-lin,ZHANG Zai-xuan,ZHUANG Song-lin,et al.Solving the propagation equation of bi-direction pumped fiber amplifier with shooting mehtod[J].Opto-Electronic Engineering,2004,31(12):46-49.

[3]YANG Tao-tao,YIN Xin-da,He Wan-hui,et al.Gain Spectrum of Raman Fiber Amplifier[J].Acta Optica Sinica,2002,22(11):1336-1339.

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[8]HUANG Li-qun,WANG Li,WANG Zhi,et al.Design on gain-flattening filters of L-band EDFAs[J].Chinese Journal of Laser,2004,31(7):829-832.

[9]Ricard Feced,Michalis N Zervas,Muriel M A.An efficient inverse scattering algorithm for nonuniform fiber Bragg gratings[J].IEEE J.Quantum Electron,1999,35(8):1105-1115.

作文放大镜 篇8

如果你讨厌作文的话，那就和我们的路路通、童路路一样了，他们就是顶顶讨厌写作文的。

为了让他们写好作文，有一天，爸爸妈妈把他们送进了一所“眼耳鼻舌手指作文学校”里。在那里，有一个大鼻子李教授用一些非常特殊和奇怪的方法让他们第一次对作文产生了兴趣。

渐渐地，他们的作文也写得好了。你说怪不怪?你是不是也想到这所学校里去参观参观呢?

闯关开始!

第一关：勇闯作文学校

爸爸妈妈带他们来到了“眼耳鼻舌手指作文学校”。

路路通叫道：“嘿!这地方多像公园啊!”

童路路喊道：“哈!操场上玩具不少啊!”

大鼻子李教授向路路通和童路路伸出一只特别大的手，表示欢迎：“欢迎!我的客人!亲爱的童通通!亲爱的路路路!”

童路路说：“不对!大鼻子教授，我叫童路路。”

路路通说：“不对!大鼻子教授，我叫路路通。”

大鼻子教授说道：“啊哈!没关系，名字，只是一个符号，就像我们数学中的x、Y一样。如果我假设童路路是‘x’，假设路路通是‘Y’，如果我叫‘x……”’

童路路听见了，答应道：“哎!”

大鼻子教授说：“啊哈!真聪明。Y!”

路路通听见了，答应道：“到!”

大鼻子教授说道：“真是两个小机灵鬼，从现在起，你们就是我的学生了!”

第二关：观察力大比拼

大鼻子教授说道：“孩子们，请随便坐吧。”

原来这个教室就是一大片草地。草地上铺着餐布，学生们围坐在四周。

餐布上摆着各种各样的东西：足球、铅笔、望远镜、魔方、口琴……应有尽有!

大鼻子教授伸出他的大手，说道：“我想考考你们的观察能力!”

路路通和童路路笑着回答道：“啊哈!没问题!您考吧!”

大鼻子教授问道：“能不能告诉我，我的双手是什么模样的?”

路路通抢着回答道：“您的手心上有一条条的‘公路’和‘河流’，还有一个大写的英文字母‘M’。”

童路路也说道：“我还看见了您的十只手指尖上，有四只指尖有‘箩’，另外六只指尖是‘箕’。”

童路路补充道：“您的手比我们的手要大得多，我用尺量一量，大概要大5厘米!”

紧接着，路路通又加了一句：“您的手背上还有许许多多的皱纹。”

“啊哈!不错，有一定的观察力!我很高兴，啊哈!”

大鼻子李教授又问道：“能不能告诉我，大鼻子教授我的相貌是什么样的?”

路路通立刻回答道：“您的头发产量不高!”

童路路说道：“您的脸像个大皮球!”

路路通说：“您笑起来右边腮帮子上有一个小洞洞眼而且两只眼睛的距离好像比较近!”

童路路突然想起了一个“好词好句”一“水灵灵的大眼睛”，于是，大声说道：“大鼻子教授，您还有一对水灵灵的大眼睛!”

听到这里，大鼻子教授大笑起来。“啊哈!啊哈!……”

原来，大鼻子教授的眼睛又小又眯，而且一点都不“水灵灵”。看来，童路路的“好词好句”用错了!

大鼻子教授问道：“你们可注意我说话的声音是什么样的?”

童路路说道：“您说话的声音非常柔和，像春天的草地一样。”

大鼻子教授点了点头。

路路通说道：“您说话经常喜欢先‘啊哈’一下开头，说话之后，又‘啊哈’一下结尾!”

大鼻子教授笑了：“啊哈!路路通说得真是有道理!你在观察时耳朵也用上了啊!啊哈!”

第三关：博物馆大冲浪

大鼻子教授带领路路通和童路路去学校里的“爱内太门手都克莫的罗”博物馆参观。

博物馆的“售票处”上方写着“参观须知”：

(一)大人独自参观门票1O元，大人带儿童则大人和孩子一律免票。

(二)所有参观的儿童每人领取点心一盒。内含草莓冰激凌一只、水果蛋糕一个、苹果一个、可口可乐和口香糖各一份。

(三)参观者务必用手触摸展品。并说出或写出触摸的感受。

(四)触摸并说出或写出感受者将获得奖品，不敢触摸者将受到处罚。

路路通和童路路一边吃点心，一边和大鼻子教授走进博物馆。

展览大厅里布满了各种各样的展品。大鼻子教授拿出了一副黑眼镜，戴到了路路通的眼睛上。立刻，路路通什么也看不见了。

大鼻子教授说：“不用眼睛，啊哈!看看你通过手指的触摸是否能够辨认出这些展品都是些什么东西?”

“嘿嘿!小菜一碟!”路路通一边摸一边说，“这个……柔软爽滑，一定是丝绸围巾。这是金属的物品，很硬，一边有齿，另一边还有个小孔，我知道了，是钥匙……”

童路路看到路路通全猜对了，高兴得喊起来：“哎呀!你真行，全对了!”

这时，“奖品”牌上亮出“手感正确，得奖”的字样。大鼻子教授说：“啊哈!路路通，注意你的口袋!”

路路通一摸口袋，脸上乐开了花似的。“糖!我口袋里有两颗巧克力糖!”

大鼻子教授说道：“啊哈!这是它对你的奖励。啊哈!”

大鼻子教授接着告诉他们俩说：“手指尖是最灵敏的，用手指尖触摸才比较容易辨别对象是什么。身体其他地方的触觉就要差得多了!所以，一定要爱护自己的手指啊!”

现在，大鼻子李教授让童路路用手指尖触摸物体。

童路路摸摸这个!又摸摸那个，很快都猜出来了。

童路路摸着一种草叶说道：“这是一种草，上面长着细细的毛，而且毛是往一边倒的，所以往上摸的时候，不刺手，往下摸的时候，会刺手。”

这时，“奖品”牌上亮出“手感正确，得奖”的字样。

童路路一摸自己的口袋，果然也出现了两颗巧克力糖!

放大镜作文 篇9

老师终于来了，她把杯子小心翼翼地发给每个同学，再让我们把作文本拿出来，透过杯子，我们可以看到作文本里的字变得非常小，就像小蚂蚁似的。接着，老师往每一位同学的杯子里装了些水，水在灯光的照耀下，发出灿烂的亮光，非常耀眼。我们该怎么把杯子做成放大镜呢，我歪着脑袋想啊想，我试着把杯子斜着放着，突然，发现字变得巨大、透明。我又看看同学，同学们也变成了小巨人，真是其乐无穷，这是怎么回事啊?

原来，水滴在玻璃上，使它成为了中间厚，四周薄的样子，这样的弧度就像一个小小的凸透镜。看东西时，因为物距很近，小于这个凸透镜的焦距，就会有放大正立的像形成。

在放大镜下 篇10

我迫不及待地用放大镜在课本的字里行间找着乐趣。小小的汉字在放大镜下，魔术般地变大了。

“在放大镜下什么东西不会被放大呢？”汪老师用比平时高八度的声音提出问题。这个问题把同学们搞懵了：放大镜，放大镜，还有什么东西在放大镜下不被放大的吗？

汪老师说：“请同学们在本子上画一些我们认识的点、线、面、体，试试看！”如同领了军令状，同学们各显神通。不一会儿，答案便产生了——原来，在放大镜下，角的大小是不变的！

接着，汪老师又带领我们一起研究了以下问题：用3倍的放大镜，看边长分别为1厘米的正方形和正三角形（见下图），结果会是怎样的呢？

通過观察、操作、交流，同学们得知：在3倍的放大镜下，1厘米长的线段看起来就有3厘米那么长。所以在3倍的放大镜下面，看正方形和正三角形，它们的边长放大为原来的3倍，面积就放大为原来的9倍。

后来，汪老师老师又给大家出了思考题：在3倍的放大镜下面，看一个棱长为1厘米的正方体（见下图），结果会是怎样的呢？

同学们通过讨论得出：一个棱长为1厘米正方体，放在3倍的放大镜下来看，它的体积变成原来的27倍。

最后，汪老师引导大家总结：在n倍的放大镜下面，角度是原来的1倍，长度是原来的n倍，面积是原来的n² 倍，体积是原来的n³倍。

放大镜实验 篇11

1986年,贝尔实验室的C D Poll等首次提出偏振主态概念,并利用偏振主态的方法表示传播场来描述信号光偏振态变化[7]。2003年,Dorren等建立了速率方程模型描述SOA中的NPR效应[8]。将偏振主态概念和SOA中NPR效应应用于光开关的探索工作,是程木等人在2008年首先引入的,通过对SOA系统偏振主态及非线性偏振旋转半径的调整,使信号光处于线偏振态导模,进而控制SOA偏置电流成功地实现了光开关作用[9]。2012年,冯震等利用级联SOA系统中NPR实现了光通信数据包的时隙交换[10]。2014年,高松等对基于SOA中NPR的单光纤环的全光时隙交换处理潜力进行了深入的探索[1]。在上述应用中,都要求输入线偏振态时输出也是线偏振态,同时,要求在调节的时候,仍然保持其线偏振特性,然而,在实际的SOA中,由于偏振相关增益等的存在,使得输出线偏振态向椭圆偏振态演化,随着基于SOA中NPR应用研究的不断深入,这一问题逐渐成为大家关注的焦点。2007年,付松年等最早关注基于SOA中NPR应用中信号光线偏振态旋转角度受偏置电流、探测光或泵浦光功率影响[11]。2015年,刘国栋等针对不同输入信号光功率下线偏振劣化与SOA偏振相关增益关系进行了分析[12]。但这方面较为全面的实验研究工作,目前尚未见报道。

线偏振劣化,降低了信号光的消光比,对于光开关、全光缓存、偏振态编码及全光逻辑实现等基于SOA中NPR应用系统的整体品质,会产生不容忽视的严重影响,直接影响着技术水平的提高和应用领域的拓展。文中针对基于SOA中NPR信号光线偏振劣化问题,研究了信号光偏振态初始位置、SOA初始偏置电流及输入光功率等因素的影响。研究成果,对于明确基于SOA中NPR信号光线偏振劣化问题的主要影响因素,揭示其产生机制,提升应用系统水平,拓展应用领域,均会产生一定的推进作用。

1 实验原理与实验系统

考虑SOA输出光斯托克斯矢量S受输入因素x的影响,有下式

其中,M为SOA的穆勒矩阵。

理论和实验都证明作用算符,如下式

其中,Λ是偏振相关增益诱导劣化参量;β是偏振相关相移诱导劣化参量[13]。将式(2)代入式(1)得

在之前的文献中,由于Λ很小,理论推导时通常忽略,因此有常系数线性微分方程为

可解得:

式(5)中,2θ是β与S(x0)的夹角,B是β×S(x0)方向的单位矢量,其中S(x0)是SOA初始状态对应的斯托克斯矢量。可见,随着SOA输入因素x的变化,输出光偏振态会以矢量β为轴、2θ为顶角的圆锥底面圆上旋转,对应邦加球上围绕一个中心进行旋转的旋转圆曲线,该中心即为其偏振主态。SOA的NPR效应,主要源于驱动电流或输入光等输入因素对其有源区载流子浓度调制所产生的内部增益和折射率的改变,另外还有制作不完善产生的固有双折射及偏振相关增益(通常约5~8 d B),以及信号光相对于SOA结构分布不对称的贡献。由于上述推导没有考虑偏振相关的增益和相移,忽略了Λ,得到SOA输出偏振态为线偏振态结论。实际上,尽管SOA制作力求对称性,但残存的偏振相关的增益和相移会影响线偏振态输出,使之逐渐演化为椭圆偏振态,即在不忽略Λ时会出现线偏振劣化现象。

实验过程中,当旋转圆曲线与邦加球赤道重合时,SOA外界输入控制因素将驱动线偏振输出光旋转偏振方向。这时改变SOA偏置电流或输入光功率,可控制输出光的线偏振方向,增加适当器件即可实现光开关、全光缓存、偏振态编码或全光逻辑等功能,此即基于SOA中NPR应用系统的初始工作状态。

在稳定的工作条件下,SOA的偏振主态在邦加球上的位置是确定的,但并不一定位于极点,输出光也不会正好为线偏振光。因此,在如图1所示的实验系统中,加入两个偏振控制器(PC,自制),用来对整个系统偏振主态及输出信号光偏振态进行调整。窄带滤波器的中心波长为1 556.7 nm,3 d B带宽0.8 nm,用来减弱SOA中自发辐射放大(amplified spontaneous emission,ASE)噪声的影响。首先,在连续激光器(CW Laser,Co Brite DX4型,ID Photonics公司)稳定输入情况下,改变SOA(IP-SAD1501-5110型,INPHENIX公司)的偏置电流,基于NPR效应改变输出信号光的偏振态,由偏振分析仪(polarization analyzer,PA,POD-101D型,General Photonics公司)显示邦加球上的旋转圆曲线中心确定系统偏振主态位置。然后,调节输出端偏振控制器PC2,将系统的偏振主态调整到邦加球极点处。进而,调节偏振控制器PC1,改变入射光偏振态,增大旋转曲线的旋转半径,将输出信号光偏振态调节到邦加球赤道上。至此,系统处于基于SOA中NPR应用系统的初始工作状态,即线偏振输出的状态。

改变SOA偏置电流,如图2所示,为输出光偏振态在邦加球上移动所产生的旋转圆曲线轨迹。输入信号光功率为0.6 m W,SOA偏置电流初始值为85 m A,在实验过程中以2.5 m A为步长逐步增加。

可见,输出光偏振态并不严格地沿着邦加球赤道线移动,而是逐渐偏离赤道,即输出光在随SOA偏置电流改变而发生线偏振角度旋转的同时,部分演化为椭圆偏振光,此即文中要研究的线偏振劣化现象。

2 实验结果及讨论

在实验环境恒定的条件下,信号光线偏振劣化的主要影响因素,应为系统的初始状态参量。因此,在将实验系统调整到基于SOA中NPR应用系统初始工作状态的基础上,通过改变信号光偏振态在邦加球上的初始位置、SOA初始偏置电流和输入光功率等三个初始状态参量,开展线偏振劣化主要影响因素的实验研究。信号光由线偏振态向椭圆偏振态的演化,在邦加球上表现为偏振态偏离赤道,体现在斯托克斯矢量上则是S3分量不为0。所以,将以旋转过程中输出信号光S3的改变量表示线偏振态的劣化实验结果。进而,根据实验结果,分析各初始状态参量对劣化的影响程度及趋势,确定主要影响因素。

2.1 信号光偏振态在邦加球上初始位置的影响

为探索信号光偏振态在邦加球上的初始位置对线偏振劣化的影响,在输入信号光功率0.6 m W、SOA初始偏置电流90 m A的实验条件下,首先完成对系统初始工作状态的调整工作。然后,偏振控制器PC1和PC2协同调节,将系统输出信号光偏振态在邦加球赤道上的初始位置,由对应水平偏振态的H点,分别沿赤道方向及垂直赤道向极点方向做等间距移动。进而,以调整后新得到的偏振态位置为信号光的偏振态初始位置,进行实验研究。

在沿赤道方向等间距移动信号光偏振态初始位置实验中,先将信号光偏振态由点沿赤道分别向左右移动,每次移动量约为线偏振态旋转5°。然后分别以这三个偏振态位置为信号光偏振态的初始位置,以2.5 m A为步长,在90~140 m A范围内改变SOA偏置电流,对应信号光线偏振态偏转55°进行实验。保持实验条件不变,多次重复实验,并对实验结果进行拟和平均,以减少实验误差。实验结果如图3所示。

在图3中,横坐标为SOA偏置电流,纵坐标为系统输出信号光S3分量。信号光初始偏振态为线偏振态,此S3分量即为其改变量。

可见,尽管三个初始位置信号光的线偏振角度相差约5°,三者的S3分量变化比较一致,在三者的输出信号光线偏振角度偏转55°的过程中,S3分量变化最终均逼近0.044,对应偏振态演化为线偏振度99.36%的椭圆偏振光。而且,三者表示线偏振劣化程度的S3分量随SOA偏置电流的变化关系曲线基本一致,近乎重合。所以,在初始信号光保持线偏振态的情况下,信号光偏振态在邦加球上的初始位置与线偏振劣化无关。

在沿垂直赤道向极点方向移动信号光偏振态初始位置的实验中,先将信号光偏振态由H点沿垂直赤道向极点方向上下等间距S3分量各改变0.05,对应输入信号光上下各改变线偏振度约0.4%,作为信号光偏振态初始位置实验的五个起始点。然后,以2.5 m A为步长,同样在90~140 m A范围内改变SOA偏置电流,进行实验研究。实验结果如图4所示。

与图3中情形不同,在图4中,五个初始位置偏离了邦加球赤道在其同一经线上,只有S3分量为零的是线偏振光,其他四个均为椭圆偏振光。尽管五者之间信号光初始线偏振度存在差别,如图4所示,随着SOA偏置电流的改变,各自曲线只相当于整体的上下平移,值的大小与变化趋势各曲线基本保持一致。可见,信号光线偏振态的劣化,在初始信号光向椭圆偏振态稍微偏移的情况下,与信号光偏振态的初始位置无关。

所以,由实验结果可见,系统输出信号光线偏振态的劣化,在初始信号光偏离线偏态程度不大的情况下,与信号光偏振态在邦加球上的初始位置无关。因此,在基于SOA的NPR中信号光偏振旋转现象进行应用时,无需对信号光在邦加球赤道上初始位置的对准作过苛的调整精度要求。

2.2 SOA初始偏置电流的影响

为探索SOA初始偏置电流对线偏振劣化的影响,在输入信号光功率为0.2 m W,SOA初始偏置电流为85.0 m A、87.5 m A、90.0 m A、92.5 m A和95.0 m A状态下,首先完成对各自初始工作状态的调整工作。由于实验所用SOA本身的最大偏置电流为140 m A,为保证各实验情形中偏置电流增量相同,因此最大初始偏置电流为95 m A,偏置电流增量为45 m A。由于信号光偏振态初始位置对线偏振劣化无影响,在此实验中信号光偏振态初始位置可取邦加球赤道上的任意点。在实际实验中,仍将初始位置调节到H点,仅是为了在邦加球上观察偏振旋转角度的直观性。然后,以步长2.5 m A逐渐增大偏置电流,直至偏置电流的增量达到45 m A。实验结果如图5所示。

此过程中,初始偏置电流85 m A,电流增量为45 m A,即最终偏置电流为130 m A时,偏振态旋转角度为69.29°,初始偏置电流95 m A情形下最终偏振态旋转角度为59.90°,所以相同电流增量时,随着初始电流的增加,最终偏振态旋转的角度逐渐减小。

如图5所示,当只有SOA初始偏置电流不同时,输出信号光线偏振劣化现象表现出明显的不同。尽管各曲线总体趋势相同,线偏振劣化程度随初始偏置电流减小而增大。初始偏置电流95.0 m A对应输出光线偏振度99.79%,85.0 m A对应99.68%。说明SOA初始偏置电流,对线偏振劣化有明显的负相关作用。即初始偏置电流越大,对线偏振态劣化的影响越小,最终输出偏振态越接近于线偏振态。

2.3 SOA输入光功率的影响

为探索输入光功率对线偏振劣化的影响,在SOA初始偏置电流为90 m A,输入信号光功率分别为0.2 m W、0.4 m W、0.6 m W、0.8 m W、1.0 m W状态下,首先完成对各自初始工作状态的调整工作。之所以选取初始偏置电流90 m A,是因为其处于85~95 m A的中间位置,以避开初始偏置电流对线偏振劣化影响的传递,可较好反映整体的差异性。为保持前后实验的统一性,偏置电流增量也取45 m A。信号光功率最大取1 m W,是受实验所用SOA的功率的限制。然后,同样以步长2.5 m A将偏置电流逐渐增大至135 m A。SOA偏置电流90~135 m A的变动范围,输入光功率0.2 m W的输出信号光偏振转动67.59°,输入光功率1.0 m W的输出信号光偏振转动45.57°,即偏置电流变动范围相同时,输入光功率越大,最终输出信号光偏振转动越小。不同输入信号光功率的实验结果如图6所示。

如图6所示,与改变SOA初始偏置电流情形相似,当只有输入信号光功率不同时,输出信号光线偏振的劣化表现出一定的趋势。尽管各曲线总体趋势相同,信号光线偏振度随着输入光功率增大而减小。0.2 m W对应线偏振度为99.61%,1.0 m W对应99.49%。说明输入信号光功率对线偏振劣化有明显的正相关作用。输入光功率越小,线偏振劣化越小,输出偏振态越接近线偏振态。

3 结论