用自装简易实验台完成多种全息照相

引言 从实验教学考虑,对全息照相装置,要求轻便价廉,稳定性好.我们用自装的简易实验台,获得了成功率高质量好的全息照片,并较好地完成了多种全息照相实验教学. 我们曾用商品全息实验台和自装简易实验台拍取了大量全息照片,经过对比分析,发现失败的因素多是由于光路安排不合理产生的.我们认为,全息照相的光路安排很重要,对成败起重要作用.为此,我们采取了在光路安排上注意了对光路的调节和提高物光强度二种措施,用自装简易实验台进行多种全息实验都取得了明显的效果.这二种措施是 1.注意光路调节——由于光波在传播中是遵从几何光学的反射定…     

作图法分析光波在两个单轴晶体分界面上的双反射和双折射

通过几何作图法,分析了光轴取向任意时,光波在两个单轴晶体分界面上的双反射和双折射.考虑到入射光波、反射光波、折射光波在界面上相位相等和晶体折射率面的定义,采用斯涅尔作图法,直接在图上得到了两条反射光波和两条折射光波.根据晶体的光学各向异性,进一步讨论了各光波对应的光线方向和振动方向,并通过几何分析,给出了各反射光波、折射光波、反射光线和折射光线位置的一般表达式.斯涅尔作图法简单直观,可以直接获得光波的方向,结果具有普遍性.     

光学实验中等高共轴的调节

在普通物理光学实验中,光学元件等高共轴的调节好坏将直接影响成象质量和测量误差,因此,在光学实验中等高共轴的调节是很重要的.下面仅就两个实验为例说明调节方法.一、粗调把实验中所用到的光学元件置放在光具座上,在考虑到这些元件的调节幅度和光源的中心亮度后,确定辅助棒的高度,并依某一端为准来调节各元件间共轴和等高,如图     

分光计快速调节法——跟踪法剖析

在分光计实验中，调节望远镜光轴与分光计中心轴相互垂直的过程是实验中花费时间较长、出现问题较多的一个环节，利用望远镜跟踪望远镜与平面镜一侧达到自准的十字丝像，并逐步调节以达到望远镜与平面镜另一侧也自准的跟踪法，能够快速完成望远镜光轴与分光计中心轴垂直的调节过程。     

孪生光束干涉法测量光源的空间相干性

定量测定光源空间相干性在部分相干光成像, 非相干全息术及光信息处理领域具有重要的研究价值. 本文基于三角全息干涉光路提出了一种测量光源空间相干性的新方法. 利用三角干涉全息光路系统中分束镜产生的孪生光束进行干涉获得干涉图, 通过调整光源中心位置在写入平面内偏离光轴的量, 改变两孪生光束空间分离量的大小, 采集对应的一系列干涉图, 计算干涉图样的对比度, 从而对光源照明空间的波前上一系列不同距离的点对之间的空间复相干度进行测量. 实验系统光路配置较为简单且不需要使用特殊加工的光学元件. 针对一个准单色的扩展光源设计并进行实验, 结果表明利用文中提出的方法可以准确的测量光源的空间相干性, 实验结果相对于理论计算值的误差仅为3.8%. 关键词： 相干性 全息干涉 干涉仪 光学应用     

微型光谱仪结构参量的可调节冗余量研究

为了探究Czerny-Turner(CT)光路结构在装配过程中各个光学元件偏离理论光学设计参量时对光谱仪光学性能的影响,建立数学物理模型还原Zemax设计的非对称CT结构光路,在不影响光谱仪分辨率的条件下,调节CT结构中的各元件,得到各元件的可调节冗余量.结果表明,准直镜和衍射光栅偏转角度可调节范围分别为±0.19°和±0.17°;聚光镜和CCD的位置可调节范围都为±0.12mm.以上四个变量的可调节冗余量最小,对光谱仪最终分辨率影响较大.该研究对CT结构中各光学元件机械调节机构的设计具有参考意义.     

LD泵浦Nd:YVO4固体激光器 调试技术的研究

LD泵浦Nd:YVO_4固体激光器性能参数测量实验是光电专业学生的必修实验,而光路的准直调节是该实验的重点和难点。本文提出了一种新的光路调节方法,即逐步调节参照方法。相对于传统光路调节方法,该方法不仅容易实现光路准直,而且操作难度不大,易于观察到光学倍频现象。     

光轴与光线轴夹角的数学表示

利用二轴晶的光波面,对光轴与光线轴的关系进行了研究.计算出了光轴与光线轴夹角的具体表达式,把它应用到黄玉与堇青石中,发现夹角远小于1度.这给光学器件的设计提供了重要的依据.最后对一轴晶进行了讨论,结果表明此时光轴方向与光线轴方向一致.     

非球面检测中衍射光学补偿器的校准定位研究

在非球面检测中,为了消除衍射光学补偿器的位置偏差.在补偿器的外围设计、制作了位相型反射式菲涅耳波带板作为衍射光学校准器.利用微细加工手段,将补偿器和校准器整体集成在同一片基上.通过位相型反射式菲涅耳波带板的自校准功能,使其衍射光波与参考光波干涉,形成校准干涉条纹.测量时,调节校准干涉条纹成为最简单的形式,即可校正补偿器的离焦、偏心和倾斜误差,实现位置的精确校准.实验中,得到了近似零校准干涉条纹,有效地消除了补偿器的装调误差对测量的影响.     

平面反射元件的安装误差对光学成像质量的影响

在折转光路中,由于安装误差,平面反射元件会存在三维方向的微偏角.根据棱镜调整理论,分析了由于平面反射元件的安装误差所导致的光束转向、光轴偏离系统光轴的情况,并推导出相应的精确表达式.讨论了光轴偏离后,光斑在靶面上的漂移情况.给出了一种用于修正平面反射元件在光学安装中存在轴向偏转的调整方法,并通过实验验证了该方法的可行性...     

分光计实验望远镜快速调节十二字诀

在分光计实验中,为快速调节望远镜观测到平面镜正反两面反射回来的绿色"+"字叉丝像,文章从光路入手总结出来了分光计实验中快速调节望远镜光轴与仪器中心轴垂直的十二字决,其中"水平、铅直、等高"快速使绿色"+"字叉丝像在望远镜的视场内,"调焦"则使成像清晰无视差,"寻像、调像"实现望远镜光轴与仪器中心轴垂直。并且在关键步骤给了光路和图示指引,形象直观便于实验者理解,避免盲目操作,初学者能够自主快速完成望远镜的调节。     

光拍频法测光速实验研究

光速测定是近代物理实验中一个重要的实验项目,学生在实验操作中如何快速实现实验光路的正确调节是实验成功的关键。本文阐述了光速测定的基本原理及光速测定仪的结构,在此基础上针对实验中光路调节可能存在的问题给出了实验光路的调节的技巧和方法。     

凹透镜激光法测量焦距的探索

凹透镜焦距测量是大学普通物理重要的实验之一．有的文献提出用激光来进行测量凹透镜焦距，但要求激光必须平行光轴．而在实际操作中，要做到激光平行光轴，是很不容易的．针对这种情况，本人经过反复探索以及参阅了相关文献本文提出了一种新方法，此方法运用相似三角形原理，利用激光模拟凹透镜虚物成实像的光路，将物距一像距法运用到凹透镜焦距的测量中，且不用借助其它光学器件．     

从声全息图直接确定物体的位置

声全息术是用声波制作全息图,而用光波重建物像.在光学重建中,如果预先知道物体方位,则经过计算可确定像平面的位置而观察到像.但在声学应用中全息多是搜索或识别目标的手段,目标位置是未知而想要知道的.这时需要在光学系统上来回寻求物像的聚焦平面,     

π相位板产生矢量光束的高数值孔径聚焦特性研究

借助马赫曾德尔干涉仪光路,用简单的π相位板把线偏振光转换为径向和角向矢量空心光束,应用RichardsWolf经典矢量衍射模型,计算了高数值孔径透镜聚焦条件下光波电磁场的分布,结果表明:用10-3 W量级的激光功率照明,产生轴对称矢量空心光束的最大光强达到1011 W·m-2量级,最大光强梯度达到1017 W·m-3量级,暗斑半径仅有0.24λ,同时出现了很强的纵向电场和磁场分布;调节干涉仪光路的光程差可调节局域光子轨道角动量密度的分布,这种光束在原子光学中有很好的应用前景。     

激光原型装置KBAX射线显微镜网格测试

利用光线追迹的方法模拟了KBA显微镜成像,确定了光轴的方向并计算了KBA显微镜的几何调制传递函数。根据KBA模拟光路,提出了利用可见光作为模拟KBAX射线显微镜的光轴在激光原型装置上的瞄准和安装的方法,该方法掠入射角的调节精度为0.25°。利用周期为20μm的Ni网格在激光原型装置上对KBA显微镜进行了X射线成像实验,用X射线CCD记录图像,获得了较清晰的网格图像。     

提高菲涅耳双棱镜实验的准确度

菲涅耳双棱镜是干涉中基本而又重要的实验之一.但实验中要保证各光学元件的共轴,调节比较困难;另一方面,由于双棱镜的像散以及大口径成像的原因,在测量两相于虚光源的间距d时,很难精确确定它们经成像透镜后在测微目镜中所成的像面位置,这就导致实验测定波长的误差高达5%-10%.本文提出:在保证元件共轴的前提下,利用特制的鉴别率板代替竖直的单狭缝,可以较准确地确定这一像面位置,提高实验准确度. 用照相方法制成如图所示的鉴别率板(单位:厘米),并把它贴在和实验所用单狭缝光具座具有相同规格的宽缝光具座的宽缝平面上.在测得干涉条纹间距之后…     

轴锥镜光强分布的角谱衍射数值分析法

针对理论上推导轴锥镜的衍射光场分布解析式较为困难,且用菲涅耳衍射理论分析时存在近轴近似及不能适用于近场衍射光场分析的问题,采用了严格遵从标量衍射亥姆霍兹方程的角谱衍射波前重建方法,对轴锥镜在单色和准单色高斯光波照射下的横向和轴向衍射光强分布特性,以及在单色均匀平面光波照射下的轴向衍射光强分布进行了数值计算和分析。结果表明,轴锥镜后单色光衍射光强分布在几何光束重叠的菱形区域内为近似无衍射贝塞尔光强分布,轴上光强沿光轴方向呈振荡变化,轴上光强分布规律与入射光波的垂轴横向光强分布有关;入射光的准单色性使得贝塞尔衍射条纹对比度略下降、轴上光强沿光轴方向振荡程度减小,但分布规律与单色光一致。     

基于LABVIEW的激光实验光路调节系统

针对当前大部分超短超强激光实验中真空光路调控效率低、操作方式繁琐等缺点,设计了一种基于LabVIEW软件开发平台的集成化实验光路调节系统来实现对光路高效便捷的调控。该系统由光斑位置采集单元、光斑位置调节单元和计算机等三部分构成,其设计思路是利用激光光斑映射在CCD上的空间位置,实现光路指向定位的反馈,根据反馈信息设计人机交互界面实现光路指向的调控。该系统成功实现多线程并行运行,并将不同型号不同通讯方式的多个位移台控制器集成于同一界面控制。实验证明,与常用的手动调节系统相比,该系统对实验光路的调控更方便快捷,调节效率更高。     

用四台阶相位板产生涡旋光束

涡旋光束的产生与应用是当前光学领域的研究热点. 利用傅里叶级数展开法分析了四台阶相位板的相位结构, 发现四台阶相位板可看作是由一系列不同拓扑荷数的螺旋相位板所组成, 用线偏振光直接照射相位板时, 将产生多级衍射光波, 各级衍射光均为不同拓扑荷数的涡旋光波, 由于多级衍射光波间的干涉导致光强分布偏离轴对称分布, 因而与涡旋光波有一定差距. 在此基础上, 提出了用四台阶相位板产生涡旋光束的新方案, 借助于Mach-Zehnder 干涉仪光路, 两块四台阶相位板产生的衍射光干涉叠加, 通过调节干涉仪光路的相位差, 使一部分衍射级干涉相消, 另一部分衍射级干涉相长, 相互加强, 从而把线偏振光转换为涡旋光束. 数值模拟计算了几种周期数不同的四台阶相位板衍射光强和角动量分布, 并与螺旋相位板进行比较, 证明用简单的四台阶相位板不仅能够获得与用螺旋相位板相同的涡旋光束, 而且可以用周期数较小的四台阶相位板产生具有大拓扑荷数的涡旋光束, 降低了制作相位板的难度.