淮海工学院综合实验报告

1、淮海工学院课程设计报告书题 目：光信息专业实验与技术设计学院：理学院专业：光信息科学与技术班 级：姓名：学号：2012年12月27日声光效应实验【实验目的】了解声光效应的原理。了解喇曼一纳斯衍射和布喇格衍射的实验条件和特点。通过对声光器件衍射效率和带宽等的测量，加深对其概念的理解。测量声光偏转和声光调制曲线。【实验原理】 当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性的变化， 并且导致介质的折射率也发生相应的变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。S - S sin（w t -k y）sin 0 - m 土 - m %mk0气此故衍射光相对于入射

2、光的偏转角为E - Cb 党 J(5O)ei(3m3 )t sinb(mk k0 sin B)/2 mb(mk k sin0)/2s 0 m=gsin i - xS式称为布喇格条件。因为布喇格角一般都很小，介质-气=系f式中，S为超声波波速，fs为超声波频率。【实验内容与步骤】调出布喇格衍射.布喇格衍射下测量衍射光相对于入射光的偏转角空气与超声波频率（即电信号频 率）f的关系曲线，并计算声速so测出68组（空气，fs）值.布喇格衍射下，固定超声波功率，测量衍射光相对于零级衍射光的相对强度与超声 波频率的关系曲线，并定出声光器件的带宽和中心频率f0。次数fs(MHz)一帧格数偏转格数波长9空气V

3、s (m/s)平均190.3481.7650n m0.015236633727 m/s293.001.80.01613755396.161.90.01763551499.171.90.017636635102.302.00.017937146105.212.00.01793820CCD成像及LED发光角测试综合实验实验三 利用线阵CCD进行物体外形尺寸的测量【实验目的】：通过本实验掌握利用线阵CCD进行一非接触测量物体尺寸的基本原理和 方法，用实例探讨影响测量范围、测量精度的主要因素，为今后设计提供重要依据。实验六利用线阵CCD测量物体的倾斜角度【实验目的】：应用彩色线阵CCD，增强学生创新设

4、计能力。实验七条形码的测量与识别实验【实验目的】：认识条形码基本原理，学习线阵CCD在收银机、商品流通和库管中的应 用。实验九利用线阵CCD进行图像扫描【实验目的】：掌握数字图像的产生过程。LED发光角测试数据20-5-100.4 37.2 2.5-15-200.60.505101544.2 42.9 27.61.1热释电红外传感器实验【实验目的】：了解热释电红外传感器基本原理和在实际中的应用。【实验原理】：当已极化的热电晶体薄片受到辐射热时候，薄片温度升高，极化强度Ps 下降，表面电荷减少，相当于”释放”一部分电荷，故名热释电。释放的电荷通过一 系列的放大，转化成输出电压。如果继续照射，晶体

5、薄片的温度升高到Tc（居里温度） 值时，自发极化突然消失。不再释放电荷，输出信号为零。因此，热释电传感器只能探测交流的斩波式的辐射（红外光辐射要有变化量）当面积 为A的热释电晶体受到调制加热，而使其温度T发生微小变化时，就有热释电电流。i AP旧归力，A为面积，P为热电体材料热释电系数，dt是温度的变化率。特点：当入射辐射为恒定辐射时，热释电传感器不响应，只能脉冲辐射工作。状态32端子36端子555 2管脚有信号-9.2v5.40无信号-11.8v4.211.1法拉第效应实验【实验目的】了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制掌握旋光角的测量方法，学会使用有关仪器学会用重要物理量的经典值验证实验

6、原理和实验精度【实验原理】在磁场作用下，介质中左旋偏振光与右旋偏振光的传播速度不同，造成偏振面的旋转。根据量子理论，法拉第旋光角大小为：DBe . dn（.或其中为费德尔常数2jhcd Z实验数据法拉第效应实验e =VBLL=10mm1(A)e 1 1e 2 2e 3 3eP12 0802 01272 09222 06300024 02193 5834 03274 01540035 26245 1665 56105 33700046 33106 5076 45246 428200激光光谱集发射光谱测试实验【实验目的】掌握PL、拉曼、透反射光谱的基本概念和应用掌握PL、拉曼、透反射测试平台搭建示

7、意图。掌握相应仪器功能原理。【实验原理】一、光致发光1、定义：通过光激发发光体使其跃迁到激发态，再通过非平衡辐射发光。大致经过吸 收、能量传递及光发射三个阶段。2、发光中心：进行辐射跃迁过程的实体；3、发光光谱分析仪的应用对辐射复合机制的判断对未知杂质的检定对杂质缺陷能级的测定测定杂质能级的光电离截面二、拉曼光谱(Raman spectra)基本概念瑞利散射：当光照射到物质上时会发生散射，散射光与激发光波长相同的弹性成 分拉曼散射：当光照射到物质上时会发生散射，散射光中比激发光的波长长或短的 成分，波长大于入射波长的谱线称为斯托克斯拉曼散射线，波长小于入射波长的谱线 称为反斯托克斯拉曼散射线。

8、物理机制：由分子振动、固体中的光学声子等元激发与激发光相互作用产生的非 弹性散射称为拉曼散射，一般把瑞利散射和拉曼散射合起来所形成的光谱称为拉曼光 谱。锁定放大器原理及应用试验【实验目的】1、了解相关器的原理，测量相关器的输出特性；2、了解锁定放大器的原理及典型框图；3、根据典型框图，组装锁定放大器；熟悉锁定放大器的使用方法【实验原理】实际测量一个被测量时，无用的噪声和干扰总是伴随着出现，影响了测量的精确 性和灵敏度。特别当噪声功率超过待测信号功率时，就需要用微弱信号检测仪器和设 备来恢复或检测原始信号。这些检测仪器是根据改进信噪比的原则设计和制作的。可以证明， 当信号的频率和相位己知时。采用

9、相干检测技术能使输出信噪比达到最大，微弱信号检测 的著名仪器锁定放大器，就是采用这一技术设计与制造的。锁定放大器是以相干检测技术为基础，其核心部分是相关器。而锁定放大器的主 要由三部分组成，即：信号通道（相关器前那一部分）、参考通道和相关器（包括直流放 大器）。锁定放大器测试框图椭圆偏振光的观测与研究【实验目的】观察光的偏振现象，加深偏振的基本概念。了解偏振光的产生和检验方法。观测布儒斯特角及测定玻璃折射率。观测椭圆偏振光和圆偏振光。【实验原理】按照马吕斯定律，强度为I0的线偏振光通过检偏器后，透射光的强度为：I = IoCOS20式中。为入射偏振光偏振方向与检偏器振轴之间的夹角，显然当以光线

10、传播方向 为轴转动检偏器时，透射光强度I发生周期性变化。当。二0时，透射光强度最大； 当。=90。时，透射光强为极小值（消光状态）；当0e 90。时，透射光强介于最 大和最小值之间。当线偏 振光垂 直射到 厚度为L；表面 平行于 自身光 轴的单轴晶片时，则寻常光（0光）和非常光（e光）沿同一方向前进，但传播的速度不同。这两种偏振光通过晶片后，它们的相位差为：（P =2n /入（ n-n ） L其中，入为入射偏振光在真空中的波长，n0和ne分别为晶片对o光e光的折射率，L为晶片的厚度。6我们知道，两个互相垂直的，同频率且有固定相位差的简谐振动，可用下列方程 表示（如通过晶片后o光和e光的振动）；

11、X=Aesinw t，Y=Asin （w + ）从两式中消去t，经三角运算后得到全振动的方程式为：X2/Ae2+Y2/A 2+2XY/A A Cos =sin2（一）椭圆偏振光的测量椭圆偏振光的测量包括长、短轴之比及长、短轴方位的测定。如图3所示， 当检偏器方位与椭圆长轴的夹角为时，则透射光强为：I=A12cos2 +A22sin2当中=、时，I=Imax=A12,中=(2K+1) n /2时，I=Imin=A22，则椭圆长短轴之比为椭圆长轴的方位即为Imax的方位【实验数据】0 =0或。=90时是线偏振光0 =45时是圆偏振光0 =其他度数时（0 -90）是椭圆偏振光读数角度（0 =0时读数

12、为-1）1/2波片转动角度检偏器转动角度141531029303404445105960407475708990100光伏发电系统技术实训【实验目的】1、了解太阳能光伏控制器的原理;2、了解控制器的设计过程；3、了解控制器PCB板的制作过程;4、了解控制器的焊装及调试【实验原理图】过充电 指小一状态电 平粕IJGNpFel电源指示1 I矢m栓测 tlI I 2SmV+VEN Iref r230V 4 BJiF253.9mY/U糖一阻也垣知:gcs-Ds-激光散射斑照相和电子散斑干涉仪实验【实验目的】了解电子散斑干涉原理、掌握干涉光路及图像处理软件，对力学专业学生 还可与板的理论分析进行验证。【

13、实验原理】物光的光强分布为： TOC o 1-5 h z U (r) = u (r) exp (r)(1)其中uo(r)是光波的振幅，中*)是经物体漫射后的物体光波的相位。参考光的光强分布为：U (r) = u (r)exp (r)(2)物光与参考光在CCD靶面上汇合形成光强I(r)为：I(r) = u2 + u2 + 2u u cos(8 )(3)o R o Ro R当被测物体发生变形后，表面各点的散斑场振幅uo(r)基本不变，而位相4 (r)将改变为8 (r) M(r)，即ooU = u (r)exp8 (r) A(r)(4)其中(r)为由于物体变形产生的相位变化。变形前后的参考光波维持不

14、变。这样，变形后的合成光强I(r)为:I (r) = u2 + u 2 + 2u u cos B - - A (r) TOC o 1-5 h z o R o Ro R对变形前后的两个光强进行相减处理：I =I (r) -1(r)|= u2 + u2 + 2u u cosI - B - A(r)- U2 + u2 + 2u u cos( - )o R o Ro Ro R o Ro R_ A /入入、A甲(r) A甲(r)小=4uouRSin(七项R)2(6)由式可见，相减处理后的光强是一个包含有高频载波项sin伸 项)-竺纠 的低频条纹sin竺顼)。该低频条纹取决于物体变形引 o r 22起的光波相位改变。这个光波相位变化与物体变形关系从光波传播的理