激光散斑的测量 (3).docVIP免费

实验报告04级6系张浩PB04210170实验题目：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。实验器材：氦氖激光器，双偏振片，全反射镜，透镜，毛玻璃，CCD，计算机。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）=〈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：其中数据处理：1、理论值计算：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=150mm毛玻璃到CCD探测阵列面P2=550mm毛玻璃垂直光路位移量d和d，d=3小格=0.03mm，d=0照在毛玻璃上激光光斑的平均半径为：得激光管口处腰束半径为：得由公式：得则p1=150-53.55=96.45mmx=d(1+p2/(P1))＝0.03*(1+550/96.47)＝0.2010mmy=d(1+p2/(P1))＝0mm2、实验光路图如下：试验数据如下：NoSxSyΔxΔy17.677.8528.068.0816037.767.7015048.318.4314057.748.0014068.148.11160照在毛玻璃上激光光斑的平均半径，毛玻璃的平均实际位移量的计算S1=(Sx＋Sy)/2=(7.67+7.85)/2=7.76(象素)S2=(Sx＋Sy)/2=(8.06+8.08)/2=8.07(象素)S3=(Sx＋Sy)/2=(7.76+7.70)/2=7.73(象素)S4=(Sx＋Sy)/2=(8.31+8.43)/2=8.37(象素)S5=(Sx＋Sy)/2=(7.74+8.00)/2=7.77(象素)S6=(Sx＋Sy)/2=(8.14+8.11)/2=8.125(象素)S＝0.014*(S1+S2+S3+S4+S5+S6)/6=0.014*(7.76+8.07+7.73+8.37+7.77+8.125)/6=0.1116mm照在毛玻璃上激光光斑的平均半径：x=0.014*(16+15+14+14+16)/5=0.21mm毛玻璃的平均实际位移量实验装置图1.氦氖激光器2.双偏振片3.全反射镜4.透镜5.毛玻璃6.CCD7.计算机123456...