文档介绍：信息光学实验指导书

光电工程学院
光信息科学与技术教学部
信息光学实验的一般装置
便于进行信息光学实验,国内外许多厂家相继研制了各种实验系统或实验仪器,我
校采用的是重庆大学研制的光学实验平台和设备,可以搭建信息光学、光信息处理的各
种实验光路。通常信息光学实验的一般装置由防震台、光学部件、机械部件和光源等组
成。
一、防震台
在信息光学实验特别是全息术实验中,通常在全息千板上记录的干涉条纹密度为每
毫米数百条到数条,条纹间距为波长级,因而要求在曝光期间各光学元件和全息干板必
须保持高度的稳定。如果在曝光期间由于某一个元件的抖动使干涉条纹相对于干板产生
1/2 条纹间隔的漂移,则完全不能记录全息图。一般要求条纹移动不得大于 1/8 个条纹间
隔,因此信息光学实验通常在具有优良防震性能的的防震台上进行。
防震台通常由台板、台架和防震装置组成。
台板是供布置光路用的。其尺寸有各种规格,一般用铸铁、磁不锈钢或大理石制成。
台板的工作面称为台面。台面具有较高的平面度,以便于光路的调整,光具在台面上可
采用磁吸、气吸或者在台面上加工螺孔阵列用螺钉固定。
台架用以支承台板,并与防震装置相连。简易的小型防震台通常不必使用台架。台
板可以直接安放在防震装置上。
防震装置是防震台的核心部件。防震装置的防震性能包括隔震和消震两个方面,对
于外界振动干扰(、马达转动等可以隔除,称为隔震;
对于自身的冲击(如碰稽工作台、触碰光学元件等)和振动干扰能速建消除,称为消震。
二、光学部件
1、平面反射镜:平面反射镜用于转折光路。其直径大小根据所折转的光路直径
而定,反射镜的镜座应具有方位微调和俯仰微调装置
2、分束镜:分束镜用于将入射光束分成具有一定光强比的两束光,通常是分成
透射光束和反射光束,其主要性能参数是分束比,即透射光强度和反射光强度的比值,
又称透反比。分束镜通常有固定分束比和可变分束比分束镜两种,前者分束比不能调
整,可以在宽光束中使用;后者分束比可以调整,但只能在未经扩束的激光细光束中
使用。用于装夹固定分束比分束镜的镜座应具有方位微调和俯仰微调装置。
3、扩束-准直装置
扩束一准直装置用于将激光细光束扩展为平行的宽光束。它包括扩束镜、针孔滤波
器(也可以不用)和准直透镜三部分。扩束镜能将激光细光束变换为球面波。准直透镜则是
把这个球面波成变较大直径的平面波。扩束镜的后焦点和准直透镜的前焦点重合,二者
构成逆望远系统,如下图所示。
在公共焦点处放置针孔滤波器,用以消除高频噪声,如扩束镜上的灰尘引起的“牛眼”
噪声等,以提高准直光束的质量,获得亮度均匀的宽光束。
实验中应备有各种焦距和各种孔径的扩束和准直透镜,以便适当组合获得所需的倍
率。设扩束镜和准直镜的焦距分别为 fa 和 fc,则光束的放大倍率为:
放大倍率=fc/fa
激光束经过扩束-准直系统后光束直径变大,而发散角变小。

扩束-准直光路
4、付里叶变换镜头
付里叶变换镜头用于对图像进行付里叶变换,成对使用时常用于构成 4f 系统。
付里叶变换镜头与一般物镜不同,它需要对两对共轭面同时校正像差。当物面位于
镜头的前焦面时,其共轭面在无穷远,但物面上每一点的成像光束的主光线必须通过像
方焦点,此时孔径光阑位于像方焦面处。另一方面,正入射的平面光波经物面衍射后成
为不同方向的角谱,每一角谱对应于一列平面波,这些平面波动主光束通过镜头的前焦
点,经镜头会聚后会聚于后焦面上,因而物方无穷远与像方焦平面共轭,此时孔径光阑
位于物方焦平面上。
付里叶变换镜头的视场(即处理面积) 取决于镜头的孔径,而能得到准确付里叶变换
的最大空间频率取决于镜头的孔径和焦距。
三、机械部件

在信息光学实验中,要求光路中所有光学元件的光袖同在一个与台面平行的平面内,
因此各光学镜架的机械调节是十分重要的,所有光学镜架必须有相同的中心高。为了精
确调节各光学元件的空间位置,各光学镜架一般都能作三维微调(高度、方向和俯仰) ,
有的光学镜架具有六维微调机构,即沿光轴平移、垂直光轴的水平平移、高度平移、水
平方位旋转、俯仰和绕光轴旋转。
在信息光学实验中,台面上的各部件通常都是独立的,光路采取积木式的拼搭方法。
光路一旦调整完毕,则要求各部件之间不能有偶然的相对运动,因偭必须要有锁紧装置。
锁紧装置通常分磁吸、气吸和机械紧固等方式。最简单的磁吸方法是在光学镜架与台面
之间垫以磁铁块