双棱镜干涉实验中干涉光场的调控

针对双棱镜干涉实验存在的问题,在分析双棱镜分波前干涉原理和讨论双棱镜干涉光场的结构及其相干性的基础上,探讨了怎样通过优化实验参数调控干涉光场获得适于观测的干涉条纹.使学生更好地领略物理思想和学会实验方法,培养研究能力和启迪创新意识,促进光学教学的改革.     

热光的高阶双缝干涉

干涉效应反映了光场的相干性,非相干光源中无序性会破坏干涉.然而对于高阶干涉来说这一看法并不成立.文章作者最近的理论和实验研究表明,横向传播方向无序的热光源可以实现高阶双缝干涉.尽管单个探测器的强度分布是均匀的,处于不同位置的两个探测器的联合强度关联却出现了干涉条纹.当两个探测器同步反向移动时,条纹间距减小为一阶干涉条纹的一半.实验结果同不久前报道的在自发参量下转换过程中产生的纠缠双光子对的双缝实验中所观察到的亚波长干涉效应十分类似.实验结果可以用多模热光场的二阶空间关联性质来解释.热光的高阶双缝干涉是著名的Hanbury-Brown和Twiss实验的空间干涉版本,因此也可称其为Hanbury-Brown和Twiss型双缝干涉。     

热光的高阶双缝干涉

干涉效应反映了光场的相干性, 非相干光源中无序性会破坏干涉. 然而对于高阶干涉来说这一看法并不成立. 文章作者最近的理论和实验研究表明, 横向传播方向无序的热光源可以实现高阶双缝干涉. 尽管单个探测器的强度分布是均匀的, 处于不同位置的两个探测器的联合强度关联却出现了干涉条纹. 当两个探测器同步反向移动时, 条纹间距减小为一阶干涉条纹的一半. 实验结果同不久前报道的在自发参量下转换过程中产生的纠缠双光子对的双缝实验中所观察到的亚波长干涉效应十分类似. 实验结果可以用多模热光场的二阶空间关联性质来解释. 热光的高阶双缝干涉是著名的Hanbury-Brown和Twiss实验的空间干涉版本, 因此也可称其为Hanbury-Brown和Twiss型双缝干涉.     

光波场的相干性（上）

本文给出了描述光场相干性的基本物理量．从迈克尔逊干涉实验出发，讨论了时间相干性．以矩形谱线的光源为例，计算了时间相干度．简要介绍了傅里叶变换光谱学原理．同时从杨氏干涉实验出发，讨论了空间相干性、准单色光的干涉以及相干性的传播规律及其在迈克尔逊测量干涉仪上的应用．     

空间相干性的演示

当光源的空间相干度下降时，非定域干涉条纹随之变化为定域条纹．本文用Ｈｅ－Ｎｅ激光器、透镜和毛玻璃屏组成一个时间相干性极好而空间相干性连续可调的光源，在迈克尔逊干涉仪上形成干涉条纹，对该干涉条纹进行观察，以便了解光源的空间相干性．     

光学相干性综合实验

利用双频光栅剪切干涉法，CCD摄像机采集剪切干涉条纹图，用自行设计的软件对图像进行处理，可定量测量光场的时空相干性以及梯度折射率透镜的像差。     

光学相干性测试实验

光的干涉现象和理论是大学光学教学中的重要内容之一,一般是用杨氏双孔或双缝实验来演示光的干涉现象和规律.为了进一步说明光源所发出的光场的相干性,则需要改变双缝间距来观察光程差较小处干涉条纹清晰程度的变化,以说明光源的空间相干     

通过迈克尔逊干涉仪特殊现象理解光的干涉

观察迈克尔逊干涉仪实验调节过程中出现的特殊现象;分析了白光干涉中央条纹的特征、由定域干涉到非定域干涉光源的空间相干性、迈克尔逊干涉仪中没有补偿板的干涉条纹形状,以及迈克尔逊干涉仪的分光板被前后倒置及补偿板不平行干涉条纹的变化。     

基于光束的相干特性拓展双缝实验教学实验内容

对部分相干光束的双缝实验干涉条纹进行了研究。利用转动的毛玻璃以及两个透镜构成了一个简单的产生部分相干光束的光学系统,通过调整毛玻璃与两个透镜的共焦点之间的距离,可以定量地控制光束的相干性。对不同相干性的光束经过双缝干涉之后的光强进行了实验观测,发现光束的相干性会对双缝干涉条纹的衬比度产生影响,光束的相干性越低,条纹衬比度也越小。并对实验结果进行了理论模拟,理论数值模拟的结果与实验观测结果基本一致。     

全息剪切干涉法测量光场相干性

本文主要描述用全息剪切干涉来测量光场相干性的方法,给出非相干光源的空间和时间相干性测量的一些实验结果,以及对铜蒸气激光束相干性的测量实例,对其应用前景作粗略的讨论。     

光折变光子晶格中空间二次谐波的产生

用干涉法在自散焦光折变晶体 LiNbO₃：Fe中写入光子晶格的动态过程中，发现了双光束干涉条纹一分为二，四光束干涉点阵一分为四的分裂现象. 研究证明：这是干涉条纹空间频率的倍频现象，是入射的干涉光场与写入的光子晶格之间相互作用的结果. 本实验说明利用光折变效应可以容易地实现干涉光场空间频率的倍频和空间高次谐波的产生，并可利用产生的空间谐波感应出二倍频和高倍频的光折变光子晶格. 关键词： 光折变晶体 光子晶格 空间谐波     

光场时空对称性及其在光学技术中的应用

本文论述光波场的时问、空间对称性,包括拍频导致的“空间放大”与“时间放大”;多束光干涉提高条纹细锐度“空间压缩”、锁模技术中脉冲的“时间压缩”;空间调制与时间调制;非线性效应中的时间倍频与空间倍频;空间相干性与时间相干性;时域测不准与空域测不准。     

基于两点光源的迈克耳孙实验分析

迈克耳孙实验是大学物理中的一个重要实验.本文从迈克耳孙实验出发,讨论两个点光源在空间光场中产生的非定域干涉和承接光屏放在不同方位上所显示的干涉条纹,用Matlab软件做出干涉条纹图样,并对条纹的形状和光屏位置的关系进行分析,进而通过条纹的形状判断出光源的位置.同时,解释实验中的一些现象,由此加深了对干涉原理和迈克耳孙实验的理解,为下一步更好地学习打下基础.     

杨氏干涉实验的散斑法

一、引言杨氏干涉实验,是光学的基本实验之一。杨氏实验表明,在零程差附近的干涉图样的包络反映了空间相干性效应,而在大程差处包络的逐渐消失则反映了时间相干性效应。以往的杨氏实验,总有某些不足之处:例如仅用一对双孔,产生的干扰条纹亮度很低,不易观察;条纹按余弦分布,明暗条纹间的距离难以测准;杨氏孔的大小不好控制,加工小孔很麻     

CCD采集Twyman-Green干涉图中非正常条纹的探究

 CCD采集Twyman Green干涉图时常出现异常干涉条纹,阻碍观察者对真实条纹的判断与精确测量。针对此种现象,基于莫尔条纹的形成机理和CCD的空间结构,从理论上分析此非正常条纹为等厚干涉条纹与CCD空间结构形成的莫尔条纹。通过对光场分布的计算和Matlab数值模拟,调整各参数,重现此种条纹,进一步验证了理论解释的正确性。莫尔条纹对精细干涉条纹的观察有妨碍作用,实验中应当避免使用分辨率相当的CCD进行采集,或可通过改变CCD探测器的采样算法,使莫尔条纹效应减弱甚至消失。     

一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法

本论文提出一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法.该方法利用光杠杆将金属棒受热膨胀时的伸长量转化为F-P标准具干涉光场中干涉条纹半径的变化,通过测量干涉条纹的间距便可实现对金属线膨胀系数的测量.由于该方法仅需测量F-P标准具干涉光场中外侧条纹的间距,并且F-P标准具的多光束等倾干涉可以产生锐利的干涉条纹,因此测量过程更加简便,实验结果的精确度更高.通过实验测量验证了该方法的可行性与可靠性.     

计算机模拟光源的非单色性对迈克尔孙干涉条纹可见度的影响

通过开发的“迈克尔孙模拟实验平台”中的数值模拟和实验现象模拟，讨论分析了光源的非单色性对迈克尔孙干涉条纹可见度的影响，用直观的计算机图形将抽象的光的时间相干性理论形象化，从而弥补了光学实验教学中的理论欠缺和理论教学与实验相脱节的不足．     

双棱镜干涉研究光源的相干性

空间相干性问题来源于扩展光源不同部分发光的独立性,表现在波场横向相干范围;时间相干性来源于光源发光过程在时间上的断续性,表现在波场的纵向相干范围. 本文从干涉条纹的可见度出发,对双棱镜干涉实验中的相干性问题进行分析讨论,推导出相干长度和临界宽度公式,给出双棱镜干涉实验测量光波临界宽度和相干长度,以及估测滤光片单色性的实验方法.     

大功率单色LED的空间相干特性

基于van Cittert-Zernike定理,从理论上计算出大功率单色发光二极管(LED)辐出光,在空间中传输后的空间相干性分布。计算结果表明,自发辐射的LED光源其辐射光在空间中传输后,由非相干光变为部分相干光,且其空间相干性与LED芯片的结构有关。实验上采用双缝干涉对LED辐射光的空间相干性进行测量,由干涉条纹的可见度与两点间的相干度之间的关系得出,非相干LED光源的辐射光在传输后为部分相干光。而采用间隔可调的双缝干涉测量两点间的相干度后发现,LED的芯片发光区域决定了其辐射光在传输中的空间相干性分布。理论计算的空间相干性分布与实验测量结果基本吻合。     

从平面波的线性干涉到涡旋光的角向干涉

依托中学生“英才计划”课题，以光场调控技术为选题，开展了从平面波线性干涉到涡旋光角向干涉演化过程的实验教学.从理论上模拟了涡旋光束与平面波的相干叠加，通过数值分析确认了拓扑荷数与干涉条纹的关系.实验上利用螺旋相位板制备涡旋光束，并采用马赫-曾德尔干涉法观测光强分布图.结果表明：涡旋光束与平面波的相干叠加，可以视为在线性干涉图样中移入与拓扑荷数相关的叉型条纹；而具有相反拓扑荷数的涡旋光束的角向干涉图样，则呈现与拓扑荷数相关的角向干涉条纹.