光学滤波与体全息光存储实验报告
光学全息实验报告

光学全息实验报告光学全息实验报告引言:光学全息是一种利用光的干涉和衍射原理记录并再现物体的三维形态的技术。
本实验旨在通过实际操作,深入理解光学全息的原理和应用,并通过实验结果验证理论模型的正确性。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建光学全息实验装置,观察并记录物体的全息图像,并对全息图像进行分析和解读,以加深对光学全息原理的理解。
二、实验装置本实验所用的光学全息装置主要包括激光器、分束器、物体台、参考光源、全息板等。
其中,激光器用于产生单色、相干的光源;分束器用于将激光光束分为物体光和参考光;物体台用于放置待记录的物体;参考光源用于提供参考光束;全息板用于记录光的干涉和衍射信息。
三、实验步骤1. 准备工作:调整激光器、分束器和参考光源,使其正常工作并保持稳定的光源;2. 调整物体台和全息板的位置,使其与光路保持垂直;3. 将待记录的物体放置在物体台上,并调整物体的位置和角度,以获得清晰的全息图像;4. 调整全息板的位置和角度,使其与物体和光路保持一定的相对位置和角度;5. 打开激光器,使光束照射到物体上,同时参考光束照射到全息板上;6. 关闭激光器,取下全息板,并用显影液进行显影处理;7. 将显影后的全息板放置在光路中,观察并记录全息图像。
四、实验结果与分析通过本实验,我们成功记录了多个物体的全息图像,并对其进行了分析和解读。
在观察全息图像时,我们发现全息图像具有非常强的立体感,能够清晰地显示物体的三维形态和细节。
而且,与传统的二维图像相比,全息图像具有更广阔的视角和更真实的效果。
在分析全息图像时,我们发现全息图像中包含了物体的干涉和衍射信息。
通过对全息图像的放大和旋转,我们可以观察到干涉条纹的变化和衍射光的分布情况。
这些信息不仅可以用于还原物体的三维形态,还可以用于分析物体的光学特性和材料属性。
五、实验总结通过本次光学全息实验,我们深入了解了光学全息的原理和应用。
通过实际操作,我们成功记录了物体的全息图像,并对全息图像进行了分析和解读。
全息存储实验

全息存储实验一、实验目的1. 掌握应用傅里叶变换全息图进行图文信息高密度存储的原理和光路设计,并作出相应的实验结果。
2. 分析实验光路中各光学元件的要求,从而加深对光路设计的理解。
二、实验原理全息存储是指将多个文字乃至整页的图文资料记录在感光片上直径略小于1mm 的点存储。
由现代光学原理知道,透镜具有傅里叶变换性质,当物体至于透镜的前焦面上时,在透镜的后焦面上就得到物光波的傅里叶变换频谱,形成谱点,其线径约为1mm ;如果引入参考光到频谱面上与之干涉,便可在该平面记录下物光波的傅里叶变换点全息图。
如果在一张全息干板上制成这种点存储的阵列,就能实现高密度、大容量的全息存储。
图1是常用实验光路。
由He-Ne 激光器发出的激光束被分束器BS 分成两束,其中一束被平面镜M1反射,经扩束器L1和准直透镜L2形成照明物体的平行光束(物光O ),待存储的图像或文字衍射的光波由透镜L3做傅里叶变换,在记录介质面(L3的后焦面)与被平面镜M2反射的参考光R 干涉,形成傅里叶变换点全息图被记录下来。
图1 全息存储光路图三、实验步骤M11.参照图1布置实验光路。
扩束器L1与准直透镜L2组成共焦系统,可用直尺和白屏检测平行光束。
L2和L3的口径要适当选大些,使其通过的光束直径略大于待存储资料的对角线。
为了便于记录全息存储点阵,全息干板应安装在沿竖直和水平方向都可移动的二维平移底座上。
2. 将H(暂以小白板代替)置于L3的后焦面后,适当向后移动,离焦量控制在0.01f3-0.03 f3之间。
3. 使参考光束和物光束的光轴在H面上相交,夹角控制在30°-40°之间。
参考光斑应覆盖整个物光斑。
4. 拍摄点全息图时,光能量很集中,曝光时间不可过长,最佳时间视具体实验装置而定,一般在1s以内。
5. 每张全息干板可记录多个点全息图,形成点阵。
如利用二维平移底座控制干板架的移动,记录2×3或3×3的点阵全息图。
全息照相实验报告

一、实验目的1. 了解全息照相的基本原理及其应用领域。
2. 掌握全息照相的拍摄方法和实验技术。
3. 通过实验观察全息图的记录和再现过程,理解全息成像的原理。
4. 分析实验结果,探讨全息照相技术的优缺点及其在相关领域的应用前景。
二、实验仪器1. 防震光学平台2. 氦氖激光器3. 高频滤波器4. 扩束透镜(两个)5. 分束器6. 反射镜(两个)7. 全息型干版8. 显影液和定影液9. 暗房设备三、实验原理全息照相是一种利用光的干涉和衍射原理进行三维成像的技术。
其基本原理如下:1. 全息记录:将物体发出的光波(物光波)与参考光波进行干涉,在感光材料(全息干版)上记录下干涉条纹,这些条纹称为全息图。
2. 全息再现:将全息图置于适当的照明条件下,通过衍射原理,使全息图中的干涉条纹重新产生干涉,从而再现物体的三维图像。
四、实验步骤1. 搭建实验装置:按照实验原理图搭建全息照相实验装置,包括光源、分束器、反射镜、扩束透镜、全息干版等。
2. 拍摄全息图:将物体放置于全息干版前,调整光源和反射镜的位置,使物光波和参考光波进行干涉。
使用相机拍摄干涉条纹,得到全息图。
3. 冲洗全息图:将拍摄得到的全息图放入显影液中浸泡,待显影完成后,取出放入定影液中定影。
4. 观察全息再现:将冲洗好的全息图放置于适当的位置,调整光源和反射镜的位置,观察全息再现的物体图像。
五、实验结果与分析1. 全息图的记录:通过实验,成功记录了物体的全息图,观察到的干涉条纹清晰可见。
2. 全息图的再现:调整光源和反射镜的位置后,成功再现了物体的三维图像,观察到的图像具有立体感和真实感。
六、实验总结1. 全息照相技术具有记录物体三维信息的能力,能够再现物体的立体图像,具有广泛的应用前景。
2. 全息照相实验操作较为复杂,需要精确控制实验装置和光源,才能获得高质量的全息图。
3. 全息照相技术在光学、医学、生物、材料等领域具有广泛的应用,如全息存储、全息显示、全息测量等。
光全息存储原理与实验方法

信息与工程学院光信息科学与工程20051202020 韩文钦光全息存储原理与实验方法摘要随着激光技术、材料科学以及光电器件研究的发展,光全息存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上将有巨大的发展潜力,必将在本世纪成为信息产业中的支柱技术之一。
本文将系统地介绍光学数字数据全息存储的有关原理、技术实现、及光学信息存储系统的实例,以便了解信息存储的概念、方式和相关存储技术,认识光全息存储的基本原理,掌握三维体全息存储机理,了解光信息存储领域的研究现状与发展趋势。
Optical holographic storage theory and experimental methodsAbstractWith its tremendous potential in the main performances such as the storage density, capacity, data transfer rate, and access time, the optical storage will become consequentially an important candidate of key IT technologies in this century, due to the development of laser, material and photoelectronics technologies.The papers of Optical Digital Holographic Storage introduces theprinciple and implementation of optical digital data storage and also some example systems. The papers covers the concepts, manners and techniques of information storage; and also the basic principles of optical holographic storage and the volume holographic storage mechanism.关键词(key words):光全息--Optical holography 存储器--storage 激光—laser光学—optics 信息—information 全息图—hologram 探测器—detector光存储介质的发展史早在个人计算机出现以前的1972年,荷兰飞利浦公司推出了世界上第一台激光视盘机---LD(Laser Disc),LD盘片作为数字时代来临的标志,可以说是世界上最早出现的光学存储器。
全息技术实验报告总结

全息技术实验报告总结全息技术是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体三维图像的技术。
本次实验通过一系列实验步骤,对全息技术的原理、制作过程和实际应用进行了深入探索和实践。
以下是本次实验的总结报告。
实验目的:1. 理解全息技术的基本原理。
2. 学习全息图像的制作流程。
3. 探索全息技术在不同领域的应用。
实验原理:全息技术基于光波的干涉原理,通过记录物体对光波的干涉模式,再利用衍射原理重现物体的三维图像。
全息图像的制作通常包括两个步骤:记录和再现。
实验材料:1. 激光器:提供单色、相干光源。
2. 感光板:用于记录干涉图案。
3. 物体:作为全息图像的原型。
4. 显影剂和定影剂:用于处理感光板。
实验步骤:1. 准备实验材料,确保激光器的稳定性和感光板的清洁。
2. 将物体放置在激光器的光路上,确保物体和感光板之间的距离适当。
3. 打开激光器,让激光分为两束,一束直接照射到感光板上,另一束通过物体反射后照射到感光板上。
4. 记录干涉图案,等待感光板曝光。
5. 将感光板取出,用显影剂和定影剂处理,得到全息图。
6. 将处理后的全息图放置在激光器的光路上,观察并记录再现的三维图像。
实验结果:通过实验,成功制作了多个全息图像。
实验结果显示,全息图像能够真实地再现物体的三维形态,具有很高的分辨率和立体感。
实验分析:1. 全息技术对光源的稳定性和相干性有很高的要求,实验中激光器的稳定性对实验结果有直接影响。
2. 感光板的质量和处理过程也会影响全息图像的质量。
3. 实验中发现,物体与感光板的距离对再现图像的清晰度和立体感有显著影响。
实验结论:全息技术是一种具有广泛应用前景的三维成像技术。
通过本次实验,我们不仅掌握了全息图像的制作方法,还对全息技术的应用领域有了更深的认识。
全息技术在艺术展示、数据存储、安全防伪等领域具有重要的应用价值。
未来展望:随着技术的发展,全息技术有望在更多领域得到应用,如虚拟现实、增强现实等。
未来的研究可以进一步探索全息技术的优化方法,提高图像质量,降低成本,使其更加普及。
全息技术开放实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景全息技术是一种利用光的干涉和衍射原理来记录和再现物体光波波前信息的技术。
它通过将物体反射或散射的光(物光)和参考光发生干涉,将物体的光波波阵面的振幅和相位信息以干涉条纹的形式记录在感光的全息干板上,从而保留了光波的全部信息。
在一定条件下,再现的物像是一个逼真的三维立体像。
全息技术自20世纪以来得到了迅速发展,并在科学研究、工业生产、文化艺术等领域得到了广泛应用。
二、实验目的1. 理解全息技术的原理,掌握全息图的制作过程。
2. 掌握全息实验的基本操作,包括激光器的使用、分束镜的调节、全息干板的曝光和显影等。
3. 通过实验观察全息图的再现效果,分析全息技术在实际应用中的优势和局限性。
三、实验原理全息照相的原理主要包括以下两个方面:1. 干涉原理:全息照相通过将物体反射或散射的光(物光)和参考光发生干涉,将物体的光波波阵面的振幅和相位信息记录在感光的全息干板上。
干涉条纹的形成是物光和参考光相互叠加的结果,其形状、疏密和强度反映了物体的光波信息。
2. 衍射原理:当全息图被一定波长的光照射时,物光波阵面信息被重新激活,形成衍射光波,从而再现出物体的三维立体像。
四、实验仪器与材料1. 实验仪器:全息实验台、半导体激光器、分束镜、反射镜、扩束镜、载物台、底片夹、被摄物体、全息干板、曝光定时器、显影及定影器材等。
2. 实验材料:全息干板、显影剂、定影剂、水、白光光源等。
五、实验步骤1. 搭建全息实验装置:将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等光学元件按实验要求安装好,调整光路,确保激光束能够照射到被摄物体和全息干板上。
2. 拍摄全息图:将被摄物体放置在载物台上,调整其位置,使物光和参考光能够充分干涉。
使用曝光定时器控制曝光时间,使全息干板感光。
3. 显影和定影:将曝光后的全息干板放入显影剂中显影,使干涉条纹显现出来。
随后将干板放入定影剂中定影,防止干涉条纹的模糊。
4. 观察再现效果:使用白光光源照射全息图,观察再现出的三维立体像,分析其效果。
光全息照相实验实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解全息照相的基本原理和过程。
2. 掌握全息照相的实验操作技术,包括光源的选择、光路的搭建、全息图的记录与再现。
3. 通过实验观察全息图的特性,如三维立体感、干涉条纹等。
4. 分析实验中可能遇到的问题及其解决方法。
二、实验原理全息照相是一种记录和再现光波波前信息的技术。
它通过将物体反射或散射的光波(物光)与参考光发生干涉,将物光波前的振幅和相位信息以干涉条纹的形式记录在全息干板上。
当用适当的光照射全息图时,可以再现出物体的三维立体像。
全息照相的基本原理如下:1. 干涉原理:当两束相干光波相遇时,它们会相互干涉,形成明暗相间的干涉条纹。
这些条纹包含了光波的振幅和相位信息。
2. 记录原理:将物光和参考光干涉产生的干涉条纹记录在全息干板上,形成全息图。
3. 再现原理:用与参考光相干的光照射全息图,通过衍射和干涉作用,再现出物体的三维立体像。
三、实验仪器与材料1. 全息实验台2. 半导体激光器3. 分束镜(7:3)4. 反射镜5. 扩束镜6. 载物台7. 底片夹8. 被摄物体9. 全息干板10. 曝光定时器11. 显影及定影器材四、实验步骤1. 搭建光路:将激光器、分束镜、反射镜、扩束镜等仪器按照实验要求搭建好光路。
2. 选择被摄物体:将被摄物体放置在载物台上,确保其稳定。
3. 曝光:将全息干板放置在底片夹上,调整其位置,使物光和参考光在干板上形成干涉条纹。
使用曝光定时器控制曝光时间,确保干涉条纹清晰。
4. 显影与定影:将曝光后的全息干板放入显影液和定影液中处理,使干涉条纹固定。
5. 观察与记录:观察全息图上的干涉条纹,记录其特性,如条纹间距、形状等。
五、实验结果与分析1. 干涉条纹:实验中观察到的干涉条纹清晰,表明实验操作正确。
2. 再现效果:用激光照射全息图,可以看到物体的三维立体像,说明全息照相成功。
3. 影响因素:实验中发现,光路稳定性、曝光时间、显影与定影时间等因素都会影响实验结果。
全息技术实验报告心得(3篇)

第1篇一、前言全息技术作为一种独特的成像技术,近年来在各个领域得到了广泛的应用。
我有幸参与了全息技术实验,通过亲身体验,我对全息技术的原理、应用和发展有了更深入的了解。
以下是我对全息技术实验的心得体会。
二、实验目的与原理1. 实验目的本次实验旨在让我们掌握全息照相的基本原理,了解全息技术的拍摄方法,观察物像再现现象,提高我们对光学成像技术的认识。
2. 实验原理全息技术是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术。
其基本原理如下:(1)利用参考光和物光干涉,将物体光波波前的振幅和相位信息记录在感光材料上,形成全息图。
(2)再现时,利用全息图上记录的干涉条纹,通过衍射原理再现物体的三维立体像。
三、实验过程1. 实验准备实验前,我们学习了全息照相的基本原理和实验步骤,熟悉了实验仪器和设备。
2. 实验步骤(1)搭建实验装置:包括激光器、分束器、反射镜、扩束镜、载物台、底片夹、被摄物体、全息干板等。
(2)调整光路:使激光束分成两束,一束作为参考光,另一束照射物体,反射后形成物光。
(3)拍摄全息图:将全息干板放置在物光和参考光的路径上,调整曝光时间,记录干涉条纹。
(4)显影和定影:将全息干板放入显影液和定影液中处理,得到全息图。
(5)观察再现像:用激光照射全息图,观察再现的物体三维立体像。
四、实验心得1. 全息技术的原理独特,涉及光学、数学、物理等多个学科,是一门综合性很强的技术。
2. 实验过程中,光路调整是关键。
我们需要掌握调整光路的方法,确保参考光和物光满足干涉条件。
3. 全息图的制作过程较为复杂,包括拍摄、显影、定影等多个步骤。
每一个步骤都要求我们认真操作,以确保实验成功。
4. 全息再现像具有三维立体感,能够直观地展示物体的形态。
这与普通照相有本质区别,是全息技术的独特之处。
5. 全息技术在各个领域具有广泛的应用,如防伪、艺术展示、3D显示等。
通过本次实验,我对全息技术的应用前景充满信心。
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光学滤波与体全息光存储实验报告一、实验目的1.学习掌握光学信息处理的基本原理和实验技巧;2.了解体全息存储的基本原理和方法;3.理解光折变晶体体全息存储过程中动态光栅建立的过程;4.了解体全息存储光学系统中各光学器件的作用,掌握邻面入射(即90°入射)傅里叶变换谱面全息记录及再现光路系统的搭建和调试;5.掌握体光栅角度选择性的测量方法及角度复用存储实验系统,体会体全息存储的优势和实现大容量存储的途径。
二、实验原理1.阿贝成像与空间滤波根据阿贝成像理论,如图1所示,相干成像过程分两步完成,物体通过透镜后形成一系列衍射斑,即物体的空间频谱图样,各衍射斑作为新的次波源发出球面波,在像面上互相叠加,形成物体的像。
通过改变谱面上的信息,可以使像产生所希望的变换。
4f系统(如图2)是最典型的空间滤波及光信息处理系统,实验中通过在谱面位置放置不同的遮光屏可实现空间滤波以及相应的信息处理。
图1 阿贝成像原理图2 4f系统结构在光学信息处理系统中,空间滤波器是位于空间频率平面上的一种吸收膜片,它可以减弱或去掉某些空间频率成份,改变输入信息的空间频谱,从而实现对输入信息的某种变换,得到我们所希望的改变了的像函数。
这种对图像作处理的方法称之为空间滤波。
空间滤波器的透过率函数一般是复函数H(ξ,η)=A(ξ,η)exp[ jФ(ξ,η)]根据透过率函数的性质,空间滤波器可以分为以下几种:1、二元振幅滤波器这种滤波器的复振幅透过率是0或1。
由二元振幅滤波器所作用的区间又可以细分为:1)低通滤波器,它只允许位于频谱面中心及其附近的低通分量通过,去掉频谱面上离光轴较远的高频成份从而滤掉高频噪音,由于仅保留了离轴较近的低频成份,因而图像细结构消失;2)高通滤波器,它阻挡低频分量而允许高频成份通过,可以实现图像的衬度反转或边缘增强,所以图像轮廓明显。
若把高通滤波器的挡光屏变小,仅滤去零频成份,则可除去图像中的背景,提高图像质量;3)带通滤波器,它只允许特定空间的频谱通过,可以去除随机噪声;4)方向滤波器,它仅通过(或阻挡)特定方向上的频谱分量,可以突出某些方向特征。
2、振幅滤波器这种滤波器仅改变各频谱成份的相对振幅分布,而不改变其相位分布,通常是使感光片上的透过率变化正比于函数A(ξ,η),从而使光场的振幅得到改变。
为了作到这一点,必须按一定的函数分布来控制底片的曝光量分布。
3、相位滤波器它只改变空间频谱的相位,不改变它的振幅分布。
由于不衰减入射光的能量,具有很高的光学效率。
这种滤波器通常用真空镀膜的方法得到,但由于工艺方法的限制,要得到复杂的相位变化是很困难的。
4、复数滤波器这种滤波器对各种频率成份的振幅和相位都同时起调制作用,滤波函数是复函数。
它的应用很广泛,但难于制造。
1963年范德拉格特用全息方法综合出复数空间滤波器,1965年罗曼和布劳恩用全息技术制作成复数滤波器,从而克服了制作空间滤波器的重大障碍。
本实验中所用滤波器为第一种,即二元振幅型滤波器。
2. 全息存储原理1、 体全息存储基本原理典型的邻面透射式全息存储构成原理如图3所示,待存储的数据(数字或模拟图像)经空间光调制器SLM (Spatial Light Modulator )上载到物光中,形成二维信息页,然后与参考光在记录介质中发生干涉,利用记录材料的光化学反应形成体全息光栅,完成信息的记录,如图3(a )所示;读出时使用与记录过程中相同的参考光照明全息图,可以再现存储的全息图,然后使用光信号探测器件如CCD (Charge Coupled Device )读出图像并传送给计算机,如图3(b )所示。
图3 体全息存储的记录和读出原理图(a )记录过程(b )读出过程2、 傅里叶(Fourier )变换谱面全息存储在众多全息记录方式中,为了实现均匀的物像信息再现,通常采用傅里叶变换谱面全息存储方式。
Fourier 变换谱面全息存储结构是一个典型的4-f 系统,如图4所示,物体位于Fourier 变换透镜前焦面,在后焦面记录全息图。
再现时探测器放置于逆Fourier 变换透镜的后焦面,再现像与物图像的比例取决于两个透镜的焦距。
再现图傅里叶透镜傅里叶透镜全息图物图4 傅里叶变换谱面全息记录结构三、 实验仪器1.MGL -Ⅱ100mw ,532nm 绿激光器 2.2套:显微物镜+针孔+小孔光阑+准直透镜 3.2个:Fourier 透镜(焦距范围为150mm ~200mm,) 4.物1:空间光调制器(1024x768)+PC 电脑 5.物2:鉴别率板一块 6.物3:透明胶片,棋盘格图样 7.探测器:CCD 探测器(800x600)+PC 电脑 8. 记录材料:铌酸锂(LiNbO3)晶体9.偏振片2个10.532nm波长半波片2个11.衰减器两片12.连续衰减器1个13.光阑若干个14.滤波器:光阑、狭缝、透明胶片、大头针、黑纸等15.反射镜3个16.升降台、旋转台、档板、黑白屏若干17.532nm偏振分光棱镜[1](PBS)1块四、实验方案图5实验系统图实验系统置于光学平台上,原理示意图如图6所示。
光源为MGL-Ⅲ型全固态激光器,波长532nm,输出功率200mW。
激光器发出的光束由衰减器衰减后,通过一块1/2波片,再经偏振分光棱镜(PBS)分为两路线偏振光:①反射光束1(参考光束,偏振方向垂直于光学平台)经反射镜1反射偏转90°,经物镜1和准直镜1组成的望远系统扩束后,由反射镜2反射再偏转90°,射向记录晶体(掺铁铌酸锂(LiNbO3)晶体)。
②透射光束2(物信号光,偏振方向平行于光学平台)经过物镜2和准直镜2组成的望远系统扩束,其中在物镜2的焦点处安装一个直径10μm的针孔滤波器,以消除衍射带来的光场强度不均匀。
扩束后的准直光,经过光轴与实验平台呈45°角的1/2波片后,其偏振方向偏转90°,由平行于光学平台改为垂直,从而与参考光束一致,以满足干涉条件。
此光束照射空间光调制器(SLM),SLM是一个1024×768象素的透射型小液晶显示屏,可实时显示电脑1传来的屏幕图像。
SLM与傅立叶变换透镜FT、记录晶体、逆傅立叶变换物镜IFT、CCD摄像头共同组成一个4f系统,彼此间距分别为FT的焦距f1和IFT的焦距f2。
经空间光调制器调制后的物信号光束2与参考光束1在铌酸锂晶体中交汇,形成干涉条纹,干涉条纹就记录于晶体中。
掺铁铌酸锂(LiNbO3:Fe)光折变晶体作为全息干涉条纹的记录材料,使用时要求晶体C轴方向与两相干光束成45°角,以获得最佳记录效果。
五、实验内容及条件步骤1.实验内容1、光学信息处理实验:1)完成实验系统的搭建,经教师检查无误后,将三种成像物体1)鉴别率板、2)透明胶片、3)空间光调制器分别置于Fourier透镜的前焦面,用白屏接收,在物光4f光路完成3种物图像的频谱和再现,记录并比较各种频谱的特征。
2)通过电脑向空间光调制器输入各种图形,观察其菲涅耳与夫琅和费衍射图样的特征,了解衍射频谱分布与成像图形之间的联系。
3)采用滤波器,对频谱进行各种滤波,分析记录滤波后的再现图像特征,可以用白屏、CCD或远场墙面。
4)用CCD分别采集三种物体1)鉴别率板、2)透明胶片、3)空间光调制器的像、谱及滤波后的图(并注明用的什么滤波器),存为图像文件。
2、体全息图像存储及复用实验:1)体全息图像存储实验:调整好CCD接收光路,加入参考光,将晶体放置到干涉光路中,将鉴别率板图像记录到晶体中。
静置一段时间后,用黑屏遮挡参考光束,通过CCD观察晶体中是否记录了图像。
如果记录了一幅图像,然后进行角度复用实验:在同一位置旋转晶体至衍射的记录图像消失,再记录第二幅图像。
记录角度复用的间隔。
2)将原物的像和存储后再现的像用CCD采集,存储为图像文件。
3)参与实验的同学绘出实验光路简图和尺寸,各种透镜、物和晶体的参数,并将所采集的图像文件拷贝,或网络传输。
以备课后完成实验报告用。
4)讨论:如何改进该实验系统?该实验系统可以应用于什么地方?请在实验报告中提出你的初步方案。
5)自行设计和选做其他实验。
例如采用空间光调制器生成不同物图像,然后进行滤波。
2.实验系统调节与实验步骤1)放置光学元件:按照图5放置各光学元器件,调节其高度,使所有的光学器件大致等高共轴(先不放置晶体)。
2)激光器调节:打开激光器,在远处和近处分别放一孔径光阑,按照方法“行程近点调节位置,行程远点调节角度”,而且调节角度可以使激光光点的位置移动到目标位置的另一侧(可以是对称点,也可以不是),可以加快调节速度(如图6所示,这样调节,最终光线与导轨夹角是收敛的,即光线收敛于理想的虚线位置,且比始终对准的调节方式收敛得快)。
激光器位置靶位置1 靶位置2图6 激光水平快速调节方法示意图3)针孔调节:先将针孔取下,调节整个显微物镜高度和孔径位置,使得激光通过物镜中心,在后面能看到刺眼亮斑,且光线水平。
放入针孔(本实验使用的针孔为25μm针孔),一边缩小物镜与小孔的距离,一边调节小孔位置,使得后面呈现明亮的衍射光斑,且光斑位置在激光器同一高度,直至后面只剩下主极大衍射光斑(圆形均匀亮斑)。
4)透镜及其他元件调节:依次调节光学元器件,使从PBS出射的两束光偏振态为垂直偏振(S光),调节物镜1,准直镜1及物镜2,准直镜2,使准直镜后的光束均匀且光斑大小不变,调节载物台位置,使其中心点处于傅里叶变换透镜的后焦点与逆变换透镜的前焦点交汇处,调节反射镜使物光与参考光交汇在载物台中心。
每一个元件调节步骤:光斑处于透镜或反射镜中心处,反射光能原路返回,以此保证激光垂直透过光学表面。
5)调偏振和功率比:偏振光通过光学元件后偏振态会发生改变,为了使物光和参考光偏振方向一致,需要利用检偏器来检验入射到晶体表面的参考光主偏振方向,在将检偏器放在物光后面,在前面加入半波片,调节偏振方向与参考光一致。
最后,调节激光器出光口后的半波片,使参考光、物光光功率大致相等。
6)用挡光片遮住参考光,完成滤波实验,并记录光谱和图像。
7)加入晶体,使两束光相交在晶体中适当位置。
注意:晶体在记录光栅前不能被强光曝光,否则会影响后面记录光栅的质量,所以调光路的时候要将晶体取下或是在激光器出口处加衰减器,并总是要挡掉物、参其中的一束光。
实验过程中应注意保护晶体(防划伤碎裂),用正确的方法拿取晶体(取拿晶体的时候要戴软质材料制作的手套,严禁用手直接接触晶体的四个抛光表面,否则会留下指纹,影响成像质量)。
晶体上若有灰尘或其他的脏物可用丙酮擦洗。
晶体光轴方向为沿45°指向倒角棱。
正确摆放晶体位置,使形成的干涉条纹面方向和晶轴方向垂直。
8)完成体全息存储图像,并记录图像。