北航光电测试综合实验实验指导书

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1、光电测试综合实验实验指导书北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院2006年5月19一、实验系统简介1.1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6358nm，功率>3mv）通过图1实验仪光学系统1－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－衍射试件平台20－成像透镜21－目镜22－可调光阑23－光电接收器24－导轨2

2、5,28－直角棱镜26－傅氏透镜30－五维调节架31－光纤分束器32－光纤33a－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的多功能，最终由光电接收器23接收，并将信号送入计算机系统，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．Tyman-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，一路由工作台18

3、上试件返回形成物光，再返回分光镜14形成干涉场，经透镜20成像（透镜21选装），光阑22滤波（选装）后，在CCD23上形成稳定干涉图样，由计算机程序实现参数显示与计量。2．衍射计量系统激光经4，12，13，14转向，射向衍射试件（试件夹19中）产生衍射，经20会聚成像，至23接收，送计算机显示器观察，并对部分试样实现定标与计量。191．光纤传感系统激光经4，12，13及18上平面反射镜至目镜29，实现最大光强耦合，进入干涉调制系统38，形成两相干光束，经34定位，投影于23，光纤调制电源的波形控制与干涉条纹的处理

4、由计算机程序实现。本光路用于实验22～23。1.2光电处理与显示光电与计算机处理部分由图2所示。上述光信息经CCD图像系统转换成光电信号，再经模/数变换（A/D）形成数字信号，将此数字信号送入图像处理卡，然后进入计算机（主板CPV586，100M以上，内存64M以上）作处理，完成实验显示及相应实验的计算定量，在专用软件的操作下实现所有实验。实验仪照片19二、软件使用与操作激光多功能光电测试实验仪配套软件是基于WINDOWS操作系统的应用软件，为配合各实验的顺利完成，目前该软件包主要有两部分组成：1.激光多功能光电

5、测试系统实验仪综合软件（Csylaser）；2.干涉图的条纹自动分析软件（Wave）。现将各部分的使用与操作说明如下：（1）激光多功能光电测试系统实验仪综合软件1．从任务栏中的“开始”按钮出发，点中“程序（P）”项查找“激光多功能光电测试实验仪配套软件”程序组件，然后用鼠标双击该组件中的“Csylaser”图标进入该软件，可看到如下的对话框：2．根据当前所做的实验，可从实验类别下面的下拉式选择框中选择相应的实验类型，可供选择的实验类型有：A－位移传感测试B－光纤传感测试C－纳米计量测试D－共焦计量测试E－衍射计量

6、测试F－散斑位移测试3．按【活动图象】按钮可在窗口中看到探测器上的动态显示的图象，如：干涉条纹、共焦光斑、衍射图样等。按【冻结图象】按钮可实现图象的冻结（即将图象静止）。4．如果在实验过程中干涉条纹发生移动，可按【条纹计数开始】按钮实现计算机自动计数，当前的计数情况将实时地在屏幕右下方显示出来。当条纹往反方向移动时，所计的条纹数目也相应地减少。5．按【条纹计数结束】按钮可中止计数。6．按【PZT自动扫描】中的【开始】按钮可实现干涉条纹或光纤测试所形成的杨氏干涉条纹的自动移动。计算机产生数字波形，通过D/A输出，经

7、高压放大驱动电路，使压电陶瓷（PZT）产生微位移或形变。改变【周期调整量】的值可改变所产生波形的周期。7．用鼠标拉动【PZT手动扫描】中的滑杆条可实现人为控制干涉条纹或光纤测试所形成的杨氏干涉条纹的自动移动。191．当选择实验类型为“E－衍射计量测试”时，可通过鼠标实现衍射图样中任意两点之间距离的精确度量。具体步骤如下：i.选择实验类型为“E－衍射计量测试”ii.按【活动图象】按钮监视衍射图样，调整衍射图样到最佳状态iii.按【冻结图象】按钮使图象静止iv.用鼠标点中度量的起始点并按下鼠标的左键v.按住左键将鼠标

8、移动到度量的终点，在移动过程中将在图中显示一条红线，并在屏幕的右下方实时地显示出红线所度量的长度。当鼠标到达度量的终点时，放开左键，则完成度量。vi.若需要重新度量，只需要重复步骤e)即可。实验1精密位移量的激光干涉测量方法19一、实验目的1．了解激光干涉测量的原理2．掌握微米及亚微米量级位移量的激光干涉测量方法3．了解激光干涉测量方法的优点和应用场合，并学会用图像处理的