6系04级姓名：刘阳子日期：06年3月20日No.PB04210155激光散斑测量一、实验目的：1）学习激光散斑的概念，了解高斯光束的传播特点及其束腰位置和大小的推导；2）观察并测量激光散斑的大小，了解激光散斑的统计特性（光强分布相关函数的推导），学习有关散斑光强分布的数据处理方法。二、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），另一种是由透镜成像形成的主观散斑。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，照在其上的光斑大小也随之改变。由于这些散斑的大小是不一致的，因此这里所谓的大小是指其统计平均值。它的变化规律可以用相关函数来描述。实验中利用计算机计算散斑场各点光强的自相关函数拟合求出散斑的统计半径，然后测量散斑的位置变化（用互相关函数表达）来算出光路中毛玻璃的移动情况。自相关函数为：G（x1,y1；x2,y2）=〈Ｉ(x1,y1)Ｉ(x2,y2)〉归一化后为：其中：互相关函数为：GC（x1,y1；x2,y2）=〈Ｉ(x1,y1)Ｉ’(x2,y2)〉归一化后为：其中实验前理论值计算：本实验中用到的一些已知参考量：激光波长=0.0006328mm常数=3.14159265CCD像素大小=0.014mm激光器内氦氖激光管的长度d=250mm会聚透镜的焦距f’=50mm激光出射口到透镜距离d1=650mm透镜到毛玻璃距离=d2+P1=200mm毛玻璃到CCD探测阵列面P2=600mm毛玻璃垂直光路位移量d和d，d=3小格=0.03mm，d=06系04级姓名：刘阳子日期：06年3月20日No.PB04210155由公式得激光管口处腰束半径为：由公式得：由公式得：p1=200-53.55=146.45（mm）x和y的计算x=d(1+p2/(P1))＝0.03×(1+600/146.46)＝0.1527（mm）y=d(1+p2/(P1))＝0mm三、实验器材：氦氖激光器，双偏振片，全反射镜，透镜，毛玻璃，CCD，计算机。四、数据处理：实验原始数据已提交实验室。6系04级姓名：刘阳子日期：06年3月20日No.PB04210155实验光路图如下（单位：cm）：实验中测得激光散斑半径最大时，透镜到毛玻璃的距离，即d2=55.5mm。如上图：d2+P1=162.0mmP2=530.0mmP1=162.0-55.5=106.5mmd=3小格=0.03mmd1=340+300=640mmNoSxSyΔxΔy16.998.6827.588.0012037.797.4914047.278....
