实验一 光散斑的性质及测试方法

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1、激光技术实验讲义光电子实验教学中心2005.1061目录目录2实验一精密位移量的激光干涉测量方法及实验16实验二：数字干涉测量方法及实验19实验三：面形的三维干涉测量及评价（PV值与RMS值）22实验四、光学系统的波差测量23实验五、光学系统的PSF及MTF评价25实验六缝宽或间隙的衍射测量28实验七微孔直径的衍射测量31实验八巴俾特原理及细丝直径测量33实验九变形的全场衍射测量34实验十透镜的FT性质及常用函数与图形的光学频谱分析37实验十一4f光学系统FT及IFT系统实验39实验十二图像信息处

2、理的光学实现42实验十三光散斑的性质及测试方法43实验十四面内位移的散斑测量44实验十五形变的散斑测量46实验十六速度的散斑测量47实验十七激光共焦测量的原理及实验48实验十八三维形貌层析的共焦测量50实验十九位移的纳米测量方法51实验二十微弱振动的纳米量级监视实验53实验二十一光纤传感技术的原理实验54实验二十二光纤传感的温度测量实验57实验二十三光纤传感的压力测量实验6061仪器概况CSY－10L激光多功能光电测试系统实验仪（LaserUniversalOpto-EletroTestingSy

3、stems）是在系列传感器实验系统的基础上发展的新型光电测试实验系统，用于仪器科学、测试计量、自动控制以及物理等课程教学。其特点是实验内容新颖，技术先进，功能多样。实验指导书提供23个实验，包括激光干涉、散斑、衍射、光电、共焦、光纤、纳米、图像等多种先进测试技术，对学习者了解和掌握现代光学测试技术中的一些主要原理及方法建立基础，达到实验者今后应用中举一反三的目的。随着近代工业和现代科学技术的发展，高精度、非接触、高效率、自动化是测试技术发展的方向，而传统的光学及光电测试技术已不适应上述要求，在精密

4、自动测试技术中必须注入新的活力。20世纪80年代以来激光和计算机技术结合为近代光学及光电测试技术开辟了新途径，这就是现代光学测试技术。CSY－10L是为演示近代光学测试技术而设计的一套多功能光电实验教学仪器，很好的体现了近代光学测试技术中的非接触性、高灵敏性、三维性及实时性。本实验系统主要适合于测试计量技术专业、光学专业、仪器科学相关专业、自动化专业、物理专业以及大学物理等的基础课程教学实验使用。由于复用光学平台的功能多，技术先进，也可以为前期科研，本科生毕业设计，研究生论文的试验服务。一、仪器原

5、理2．1多功能光学系统本实验系统的光学原理如图1所示，激光（He-Ne，波长635.8nm，功率>3mw）通过图1实验仪光学系统611－激光器2,17－衰减器3,5,11－定向孔4,13－移动反射镜6,7,9,12－反射镜8,29－物镜10－准直透镜14－分光棱镜15－共焦显微镜16－多功能试件夹及组合工作台18－带压电陶瓷的组合工作台19,27－衍射试件夹20－成像透镜21－目镜22－可调光阑23－光电接收器24－导轨25,28－直角棱镜26－傅氏透镜30－五维调节架31－光纤分束器32－光纤3

6、3a－外置式光纤传感器33b－内置式光纤传感器34－光纤夹持器35－备用试件架各种光学元件的切换与配置，组合成一种光学物理系统，实现定性观察与定量测试，最终由光电接收器23接收，并将信号送入计算机，完成实验内容的显示与计算。所谓多功能，主要由下列七部分组成：1．Twyman-Green干涉系统激光1经衰减器2调节光强，小孔3,5定向，扩束镜8,10扩束，分光棱镜14分光后，一路由工作台16上试件返回，形成参考光(参考臂)，一路由工作台18上试件返回形成物光（测量臂），再返回分光镜14形成干涉场，经

7、透镜20成像（透镜21选装），光阑22滤波（选装）后，在CMOS23上形成稳定干涉图样，由计算机程序实现实验显示与定量。T－G干涉系统用于实验1～5。2．衍射测量系统激光1经反射镜4，12，13，分光棱镜14转向，射向衍射试件（试件夹19中）产生衍射，经透镜20会聚成像，至CMOS23接收，送计算机观察，并对部分试样实现定标与计量。本光路用于实验6～9。3．傅氏变换光学系统(FourierTransformation,FT;InverseFourierTransformation,IFT)FT：激

8、光1经定向孔3，5定向，透镜8，10扩束，经分光棱镜14透射试件夹19中FT试件。试件可选位于FT透镜21之前后、之后、前焦面等处，在透镜后焦面前后寻找试件频谱，成像显示于计算机上。IFT：激光经定向孔3，5定向，透镜8，10扩束，经分光棱镜14透射试件夹19中FT试件。试件夹19位于透镜21前焦面，直角棱镜25移入光路，光路途径IFT透镜26，将物体频谱面图像恢复成试件夹19中试片中图案。图像处理：在IFT光路中插入试件夹27，将改变IFT后图像的象素与对比度。本光路用于实验10