实验报告_格式参考.doc

电子科技大学 物理电子 学院 标 准 实 验 报 告 （实验）课程名称 信息光学综合平台实验 电子科技大学教务处制表 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：沙河校区主楼东115室 二、实验项目名称：光场的波前检测系统 三、实验学时：6学时 四、实验原理： 图2.1 四边形径向剪切干涉光路 径向剪切干涉技术是采用被检波面本身形成的两个径向上错位的波面产生干涉，不需引入外来参考光。实验采用的径向剪切干涉光路如图2.1所示，呈四边形结构，与通常采用的三角形光路不同。传统的三角形光路中反射镜与水平方向呈不规则角度，不好调整，且光束经反射镜反射后，光斑形状会发生变化，不便于调节和观察。改成四边形光路后，光路结构较为对称，反射镜都与水平方向成45°角，光路调节难度降低，可以减小调整误差，而且经45°摆放的反射镜反射后光斑不会变形，易于调节和操作。 光路由一个分束棱镜BS，三个反射镜M1、M2、M3L1和L2组成，两个透镜分别位于四边形光路的两个相对支路中（任意一对支路都可）。设两个凸透镜的焦距分别为f1和f2 ，它们的比值M=f1/f2 1称为径向剪切比。入射光束经分束镜后分成两路，反射光（用虚线表示）经反射镜1扩束1/M，再反射镜和分束镜反射射出；透射光（用线表示）经反射镜，再由反射镜反射1/M倍的光束，从分束透射而出，扩束空中重叠产生干涉条纹，经可变光阑滤除未重叠部分后，由CCD相机采集干涉图样送入计算机进行处理。(f2/f1)2:1时最合适。 为便于信息的提取、抑制噪声，通常把干涉条纹图调制到载波上。空间域的相位调制技术一般用将波面倾斜的方法对干涉场引入线性载波调制，可以通过把分束棱镜旋转一个很小的角度得到。由得到的剪切干涉条纹图，经过特殊的波前重构算法就可得出待测光束的波前相位分布。 五、实验目的： （1）了解径向剪切干涉法测量波前的原理； （2）了解四边形径向剪切干涉法的光路特点和调节要素； （3）调节输入准平行光、扩束光和略微会聚的光束，测试光波波前分布； 六、实验内容： （1）熟悉光学器件调节，设置适当光路，获得准平行光、扩束光和略微会聚的平行光； （2）观察四边形径向剪切干涉光路，观察光束传播中光斑的变化； （3）调节CCD位置，拍摄不同光束时的干涉图样； （4）对不同光束的干涉图样进行计算，获得光束波前分布。 七、实验器材（设备、元器件）： He-Ne激光器一台（含电源），四边形径向剪切干涉光路系统一套，其它光学元件若干，光学CCD一个，实验用微机一套（含自编控制和数据采集软件系统一套）。 八、实验步骤： （一）熟悉四边形环形剪切干涉光路系统 四边形径向剪切干涉测试系统的实际光路如图1所示。He-Ne激光器发出的细激光束经L1、L2扩束后，经反射镜M1入射到四边形环形剪切干涉系统中，其中L3和L4位置可变，形成平行出射的扩束光束和缩束光束，在CCD面上形成环形剪切干涉条纹。图中L5可以调节采集图像的成像放大率，选用。 实验前，需要调节L1和L2，先输出近平行光束，用白屏在四边形光路中观察扩束光束和缩束光束的形貌和光强，然后输出扩束光束和略微会聚的平行光束进行观察。 （二）熟悉系统处理软件操作 设置适当的曝光时间和对比度后，观察条纹是否清晰；清晰后对标准平行光入射时的图样进行采集（由教师设置或由平行光标准具测量精确），然后对学生自行设置的光束图样进行采集。在采集完图像进入处理界面，处理界面左右两面分别是参考图和待测图的显示窗口。用鼠标在左侧窗口拖动就可以画出一个红色的矩形区域，此区域以图像对角线交点为中心，以边长作为参数传递给波前重构算法。计算完成后，输出的波前检测结果。 图1 四边形径向剪切干涉测试系统光路示意图 九、实验数据及结果分析： 1．干涉条纹图样的获取结果 设置光路后，分别记录平行光的参考干涉条纹图样和待测波前的干涉条纹图样，如图2(a, b)，使用系统计算获得波前的相位分布，如图2(c)。结果显示波前为一个中间高，两端低的相位分布，符合我们的测试使用的相位板特征。 (a) 参考干涉条纹图样 (b) 待测波前干涉条纹图样 (c) 计算获得的波前 图2 波前检测结果 【思考题】 （1）分析系统，说明光束波前测试的误差主要由哪些引起。 答：根据环形剪切干涉法的测量原理可知，光束波前测试的误差应主要由下列的误差构成： 作为标准的平行光自身的平行度误差； CCD获得条纹时