激光散斑测量2.doc
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1、激光散斑测量 实验目的通过对激光散斑大小的测量,了解激光散斑的统计特性,学习有 关散斑光强分布重要的数据处理方法。实验原理激光散斑是由无规散射体(实验中为毛玻璃)被相干光照射产生的。散斑场按光路分为两种,一种是在自由空间中传播而形成的客观散斑(本实验研究的情况),另一种是由透镜成象形成的主观散斑。散斑的大小、位移及运动变化可以反映光路中物体及传播介质的变化。试验中用的是激光高斯光束,其传播时光场的等振幅线在沿光路方向为双曲线。光斑最细的位置为束腰。激光经过凸透镜时其偏角会变化,会产生新的束腰。毛玻璃离透镜的距离改变时,照在其上的光斑半径也随之改变。实验是通过用计算机测量散斑的变化来算出光路中毛
2、玻璃的移动情况。激光散斑光强分布的规律由相关函数来描述。自相关函数为:G(x1,y1;x2,y2)=(x1,y1) (x2,y2) 归一化后为:其中:互相关函数为:GC(x1,y1;x2,y2)=(x1,y1) (x2,y2) 归一化后为:其中 实验内容 1.氦氖激光器 2.双偏振片 3.全反射镜 4.透镜 5.毛玻璃 6.CCD 7.计算机123456745cm25cm15cm60cm1. 调节光路图如下图:2.调节光路的要求:。 a)各光学元件中心高度相等(21cm)。 b)注意保护CCD。 c)调好光路后锁紧磁性底座。3.程序操作和数据采集。4.光路参数和数据表格。 1)自相关求散斑大小
3、S。 2)根据散斑位移求毛玻璃的移动数据处理1. 各个常数如下:激光波长l = 632.8nm常数p = 3.14159265CCD像素大小=0.0014cm激光器内氦氖激光管的长度d=25cm会聚透镜的焦距所测数据为f(实际)=5.1cm 激光出射口到透镜距离d1=65cm透镜到毛玻璃距离P1=15.29cm毛玻璃到CCD探测阵列面P2=50.85cm(移动5次后的量)毛玻璃垂直光路位移量dx 和dh, dx=5小格=0.083mm,dh=02. 计算几个理论值:激光管口处腰束半径为: 经过透镜后高斯光束束腰距透镜的距离为: 经过透镜后高斯光束束腰半径为:故: P1=15.29-5.37=9
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