光学系统的调试方法课件.ppt

2010光学系统的调试方法*调试方法：将激光束调到适当高度，并使激光束平行于精密光学平台台面，在平台上放一带有十字丝的白屏，使激光束射到十字丝中心。在白屏和激光器之间放入空间滤波器的物镜，视物镜的尺寸长短加减接圈。调空间滤波器的位置（即调物镜）使通过物镜的光对准白屏十字丝，放针孔，调针孔使之大致处于光束中间。边调物镜（一般是将物镜向针孔方向推进），边观察白屏上的亮斑，调节针孔的微调旋钮，使有光通过针孔射到白屏上。最后仔细调节微调旋钮，使白屏上的光斑均匀明亮。若稍动针孔微调或是移动物镜均会使光斑发生变化，此时空间滤波器已经调好。2010光学系统的调试方法*空间滤波器2010光学系统的调试方法*注意事项不可以用手去碰針孔，也不可以对针孔吹气或做任何的不当接触，更不要去戳它。不要让眼睛接触(直视)到激光。此组件的螺丝非常精细，操作时请仔细转动，以免用力伤害螺纹。2010光学系统的调试方法*平行光束的调整方法（1）放置准直透镜于扩束后的光路中，使准直透镜的前面，即较平的一面对扩束镜，另一面为光束的输出面，不可用反。（2）粗略移动准直透镜，使其前焦点大致位于扩束镜的后焦点（即激光的会聚点）重合。（3）将光屏放在准直透镜后观察输出光与准直透镜的边框影子，横向平移准直透镜，使光斑处于框影的中央对称位置。2010光学系统的调试方法*平行光束的调整方法（4）旋转准直透镜，使其光轴与激光传播方向一致。这可以从扩束镜面顺着激光传播方向观察准直透镜，这时可以看到随准直透镜光轴移动的一系列光点，这些光点是由于激光透过准直透镜，由透镜玻璃的球形表面部分反射的光形成的。当这些光点所形成的直线与激光传播方向重合时（目视）即可认为准直透镜的光轴方向已经调。（5）沿光轴方向微微平移准直透镜，使从准直透镜输出的光为平行光束。2010光学系统的调试方法*平行光束的调整方法上述第(3)、(4)、(5)项调整步骤要反复进行才能最后调好。（6）检测准直光束的准直度。2010光学系统的调试方法*检测准直光束的准直度方法1·光斑法2·自准直法3·剪切干涉法2010光学系统的调试方法*光斑法在准直透镜后面近处和远处垂直于光轴的平面上分别放置光屏，并分别量取在这两个光屏上的光班直径和，L为两屏之间的距离。然后按下式计算光束的准直度。轴向调节准直透镜的位置，使得＝，此时光束准直度最好，准直透镜处于最佳位置。光斑法需多次测量近处和远处光屏上的光斑直径，调整工作不大方便，而且由于激光束的高斯性质，光斑直径不易测准。因而，此法一般只在粗调时使用。这时，并不对光斑直径作精确测量，只是用人眼直接估计远近两位置上的光斑大小，当认为大致相等时再用剪切干涉法精调。2010光学系统的调试方法*自准直法先不放置针孔滤波器，将一带小孔的纸屏放在扩束镜的后焦点上，让激光束从纸屏的小孔中无阻挡地通过。在准直透镜后放纸一块平面反射镜，使准直透镜输出的光束反射折回，再经准直透镜会聚到纸屏上。调节反射镜使会聚光斑位于小孔的近旁。当前后移动准直透镜时，屏上的会聚光斑的大小会发生变化。当光斑最小时即认为已经调整好。2010光学系统的调试方法*自准直法这可以从光路的可逆性来解释。当准直透镜的前焦点与扩束镜的后焦点重合时，准直透镜输出的是平行光束，经反射镜反射后仍以平行光束经过准直透镜，因而必然恰好会聚于前焦面上，光斑直径最小。如果准直透镜没有调好，准直透镜输出的将是发散(或会聚)光束，由平面反射镜返回的也是发放(或会聚)光束，这时返回的光束经准直透镜后将会聚在光屏的后面(或前面)，而在纸屏上的光斑必然较大。自准直发不如剪切干涉法精确，但它可用于白光光束的调整，而剪切干涉法只能用于相干光束的调整。2010光学系统的调试方法*剪切干涉法在准直透镜后面的光束中放置一个平面平晶OP，使光束经平晶反射的光投射在光屏上如下图，由平晶前后表面反射的光分别在光屏上形成一个光斑。出于平晶具有一定的厚度，两个光斑将相错开。在二者重叠的剪切区内将出现平行的剪切干涉条纹。沿光铀方向仔细移动准直透镜，使干涉条纹对称地由密逐渐变粗，直到条纹最宽或成均匀光场，这时准直透镜便是处于最佳位置。2010光学系统的调试方法*剪切干涉法1：扩束镜与空间滤波器SF2：准直镜3：平面平晶OP4：原始波面5：原始波面6：剪切波面2010光学系统的调试方法*波面形状与干涉条纹2010光学系统的调试方法*原始波面和剪切波面的干涉图假定此波面接近平面，其相对于平面的波差可表示为，其中为波面上任意一点的坐标。当波面在方向上的剪切量为时，在同