實(shí)驗(yàn)一 光散斑的性質(zhì)及測(cè)試方法

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1、激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義光電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2005.1061目錄目錄2實(shí)驗(yàn)一精密位移量的激光干涉測(cè)量方法及實(shí)驗(yàn)16實(shí)驗(yàn)二：數(shù)字干涉測(cè)量方法及實(shí)驗(yàn)19實(shí)驗(yàn)三：面形的三維干涉測(cè)量及評(píng)價(jià)（PV值與RMS值）22實(shí)驗(yàn)四、光學(xué)系統(tǒng)的波差測(cè)量23實(shí)驗(yàn)五、光學(xué)系統(tǒng)的PSF及MTF評(píng)價(jià)25實(shí)驗(yàn)六縫寬或間隙的衍射測(cè)量28實(shí)驗(yàn)七微孔直徑的衍射測(cè)量31實(shí)驗(yàn)八巴俾特原理及細(xì)絲直徑測(cè)量33實(shí)驗(yàn)九變形的全場(chǎng)衍射測(cè)量34實(shí)驗(yàn)十透鏡的FT性質(zhì)及常用函數(shù)與圖形的光學(xué)頻譜分析37實(shí)驗(yàn)十一4f光學(xué)系統(tǒng)FT及IFT系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)39實(shí)驗(yàn)十二圖像信息處

2、理的光學(xué)實(shí)現(xiàn)42實(shí)驗(yàn)十三光散斑的性質(zhì)及測(cè)試方法43實(shí)驗(yàn)十四面內(nèi)位移的散斑測(cè)量44實(shí)驗(yàn)十五形變的散斑測(cè)量46實(shí)驗(yàn)十六速度的散斑測(cè)量47實(shí)驗(yàn)十七激光共焦測(cè)量的原理及實(shí)驗(yàn)48實(shí)驗(yàn)十八三維形貌層析的共焦測(cè)量50實(shí)驗(yàn)十九位移的納米測(cè)量方法51實(shí)驗(yàn)二十微弱振動(dòng)的納米量級(jí)監(jiān)視實(shí)驗(yàn)53實(shí)驗(yàn)二十一光纖傳感技術(shù)的原理實(shí)驗(yàn)54實(shí)驗(yàn)二十二光纖傳感的溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)57實(shí)驗(yàn)二十三光纖傳感的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)6061儀器概況CSY－10L激光多功能光電測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀（LaserUniversalOpto-EletroTestingSy

3、stems）是在系列傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的新型光電測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用于儀器科學(xué)、測(cè)試計(jì)量、自動(dòng)控制以及物理等課程教學(xué)。其特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新穎，技術(shù)先進(jìn)，功能多樣。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供23個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括激光干涉、散斑、衍射、光電、共焦、光纖、納米、圖像等多種先進(jìn)測(cè)試技術(shù)，對(duì)學(xué)習(xí)者了解和掌握現(xiàn)代光學(xué)測(cè)試技術(shù)中的一些主要原理及方法建立基礎(chǔ)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)者今后應(yīng)用中舉一反三的目的。隨著近代工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高精度、非接觸、高效率、自動(dòng)化是測(cè)試技術(shù)發(fā)展的方向，而傳統(tǒng)的光學(xué)及光電測(cè)試技術(shù)已不適應(yīng)上述要求，在精密

4、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)中必須注入新的活力。20世紀(jì)80年代以來激光和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為近代光學(xué)及光電測(cè)試技術(shù)開辟了新途徑，這就是現(xiàn)代光學(xué)測(cè)試技術(shù)。CSY－10L是為演示近代光學(xué)測(cè)試技術(shù)而設(shè)計(jì)的一套多功能光電實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，很好的體現(xiàn)了近代光學(xué)測(cè)試技術(shù)中的非接觸性、高靈敏性、三維性及實(shí)時(shí)性。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要適合于測(cè)試計(jì)量技術(shù)專業(yè)、光學(xué)專業(yè)、儀器科學(xué)相關(guān)專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)、物理專業(yè)以及大學(xué)物理等的基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)使用。由于復(fù)用光學(xué)平臺(tái)的功能多，技術(shù)先進(jìn)，也可以為前期科研，本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)，研究生論文的試驗(yàn)服務(wù)。一、儀器原

5、理2．1多功能光學(xué)系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的光學(xué)原理如圖1所示，激光（He-Ne，波長635.8nm，功率>3mw）通過圖1實(shí)驗(yàn)儀光學(xué)系統(tǒng)611－激光器2,17－衰減器3,5,11－定向孔4,13－移動(dòng)反射鏡6,7,9,12－反射鏡8,29－物鏡10－準(zhǔn)直透鏡14－分光棱鏡15－共焦顯微鏡16－多功能試件夾及組合工作臺(tái)18－帶壓電陶瓷的組合工作臺(tái)19,27－衍射試件夾20－成像透鏡21－目鏡22－可調(diào)光闌23－光電接收器24－導(dǎo)軌25,28－直角棱鏡26－傅氏透鏡30－五維調(diào)節(jié)架31－光纖分束器32－光纖3

6、3a－外置式光纖傳感器33b－內(nèi)置式光纖傳感器34－光纖夾持器35－備用試件架各種光學(xué)元件的切換與配置，組合成一種光學(xué)物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定性觀察與定量測(cè)試，最終由光電接收器23接收，并將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的顯示與計(jì)算。所謂多功能，主要由下列七部分組成：1．Twyman-Green干涉系統(tǒng)激光1經(jīng)衰減器2調(diào)節(jié)光強(qiáng)，小孔3,5定向，擴(kuò)束鏡8,10擴(kuò)束，分光棱鏡14分光后，一路由工作臺(tái)16上試件返回，形成參考光(參考臂)，一路由工作臺(tái)18上試件返回形成物光（測(cè)量臂），再返回分光鏡14形成干涉場(chǎng)，經(jīng)

7、透鏡20成像（透鏡21選裝），光闌22濾波（選裝）后，在CMOS23上形成穩(wěn)定干涉圖樣，由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)顯示與定量。T－G干涉系統(tǒng)用于實(shí)驗(yàn)1～5。2．衍射測(cè)量系統(tǒng)激光1經(jīng)反射鏡4，12，13，分光棱鏡14轉(zhuǎn)向，射向衍射試件（試件夾19中）產(chǎn)生衍射，經(jīng)透鏡20會(huì)聚成像，至CMOS23接收，送計(jì)算機(jī)觀察，并對(duì)部分試樣實(shí)現(xiàn)定標(biāo)與計(jì)量。本光路用于實(shí)驗(yàn)6～9。3．傅氏變換光學(xué)系統(tǒng)(FourierTransformation,FT;InverseFourierTransformation,IFT)FT：激

8、光1經(jīng)定向孔3，5定向，透鏡8，10擴(kuò)束，經(jīng)分光棱鏡14透射試件夾19中FT試件。試件可選位于FT透鏡21之前后、之后、前焦面等處，在透鏡后焦面前后尋找試件頻譜，成像顯示于計(jì)算機(jī)上。IFT：激光經(jīng)定向孔3，5定向，透鏡8，10擴(kuò)束，經(jīng)分光棱鏡14透射試件夾19中FT試件。試件夾19位于透鏡21前焦面，直角棱鏡25移入光路，光路途徑IFT透鏡26，將物體頻譜面圖像恢復(fù)成試件夾19中試片中圖案。圖像處理：在IFT光路中插入試件夾27，將改變IFT后圖像的象素與對(duì)比度。本光路用于實(shí)驗(yàn)10