ASAP模拟双光束干涉

南昌大学实验报告学生姓名：刘pp 学号：5502vvvv 专业班级：vvvvvvvv实验日期：2014/9/17 实验成绩：实验三光纤双光束干涉实验一、实验目的1、掌握双光束干涉测量的原理2、了解利用光纤干涉测量的优点和应用场合二、实验装置He-Ne 激光器，透镜，五维微调节架、控件箱（分束器），CCD，监视器，视频线。

三、实验原理以光纤取代传统干涉仪的空气光程，构成了光纤双光束干涉仪。

由激光器发出的相干光，经分束器分别送入两根长度基本相同的单模光纤（其中一根作测量臂，一根作参考臂），两根光纤的末端会合在一起后，输出的激光束相遇迭加后产生干涉，形成干涉条纹。

干涉场的光强：I∝（1+cosθ）当θ=2mπ时，干涉场光强取极大值。

m 为干涉级次，且满足关系式：m =△L / λ , 或： m=v△t当外界因素使测量臂光纤相对参考臂贡献长度改变△L ，导致了相对光程时延△t ；或者使传播光的频率 v 或光波长λ发生变化时，都会使 m 的值变化。

探测臂He-Ne 光纤分束器参考臂干涉条纹图 1 光纤双光束干涉仪当波长为λ0 的光入射到长为 L 的光纤时，以光纤的入射端面为基准，则出射光的相位为：ψ=βL= k0nL式中：β——光在光纤中的传播常数k0——光在真空中的传播常数n ——光纤芯的折射率L ——被测场与测量臂光纤的作用长度光纤在外界因素作用下，相位的变化可以写成如下形式：△ψ=β△L+L△β=ΒL（△L/L）+L(dβ/dn)+L(dβ/dD)△D式中第一项表示由光纤长度变化引起的相位延迟（即应变效应），第二项表示φM 1 d L 2d S 1’ S 2’ G S M 1’ M 2 R E PS’ 感应折射率变化引起的相位延迟（即光弹效应）；第三项则表示光纤的直径改变（△D ）所产生的相位延迟（对应于泊松效应））；一般情况下，直径改变引起的相移量比前面两项要小的多，可忽略不计。

从而上式可以简化如下：△ψ= k 0nL （△L/L+△n/n)四、实验步骤1、按下图连接好各装置He-Ne 分束器 显示器 CCD 图 2 实验装置图2、 调节五维支架，使激光较好的耦合入光纤，观察得到较清晰的干涉条纹为止。

双光束干涉是一种常用的光学方法，用于测量光的波长。

利用双光束干涉技术，可以精确地测定光的波长，这在许多光学应用中都是非常重要的。

本文将介绍如何使用Matlab程序进行双光束干涉的波长测定。

一、双光束干涉原理1. 双光束干涉原理双光束干涉是指将来自同一光源的两束光进行干涉，通过光的干涉条纹来测定光的性质。

当两束光相遇后，会形成干涉条纹，通过测量条纹的间距或角度，可以计算出光的波长。

2. 干涉仪双光束干涉实验通常需要使用一个干涉仪，例如迈克尔逊干涉仪或弗兰赫-珀罗干涉仪。

这些干涉仪能够有效地产生干涉条纹，并且可以通过调节干涉仪的参数来改变条纹的特性。

二、Matlab程序设计1. 程序原理利用Matlab编程进行双光束干涉的波长测定，通常需要使用光学原理的相关公式，结合实际干涉仪的参数进行计算。

使用Matlab编程可以高效地进行数据处理和结果分析。

2. 编程步骤(1) 定义干涉仪参数：首先需要定义干涉仪的相关参数，包括光程差、入射角、干涉条纹的形式等。

(2) 计算干涉条纹：利用相关公式计算出干涉条纹的间距或角度。

(3) 波长计算：根据实验数据和干涉条纹的特性，计算光的波长。

三、程序实现与结果分析1. 编程实现在Matlab中，可以利用相关函数和计算方法实现双光束干涉的波长测定。

通过输入实验数据和干涉仪参数，可以得到波长结果。

2. 结果分析对于双光束干涉的波长测定结果，可以进行数据分析和结果验证。

通过与其他方法进行对比，可以验证波长测定的准确性和可靠性。

四、应用与展望1. 应用领域双光束干涉用于波长测定，在光学领域具有广泛的应用，包括光谱分析、光学元件表征等。

利用Matlab程序进行波长测定，可以提高实验效率和数据处理能力。

2. 发展前景随着光学技术的发展和Matlab程序的不断完善，双光束干涉的波长测定方法将会得到更加精确和可靠。

未来还可以结合其他光学方法和数据处理技术，进一步提高波长测定的精度和应用范围。

《物理光学》课程基于ASAP的散射光双光束干涉仿真Two-beam-interference——diverging beams组长姓名：李钟炜学号：U201314394专业班级：光电1312小组成员：李修哲张洋洋安昊胡琦黄海章完成日期：2015.12.5摘要光的干涉是物理光学中最重要的现象之一。

本文分析了MIT实验视频中的光学原理，提炼了其物理模型。

视频利用迈克尔逊干涉仪进行分振幅产生两相干光，在接收屏上观察到等倾圆纹。

本文记录了利用强大的光学设计软件ASAP 对该物理模型进行仿真的过程。

关键词：光的干涉，迈克尔逊干涉仪，ASAP一、实验目的与光学原理【实验目的】1.观看MIT实验视频并了解其中物理光学内容2.认识迈克尔孙干涉仪的结构及了解其干涉原理3.学习ASAP软件的使用及相关程序的编写4.利用ASAP软件仿真迈克耳孙干涉仪并观察干涉现象5.将系统仿真结果与理论干涉结果进行比较【光学原理】迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理，测量长度或长度变化的精密的光学仪器，其光路图如图。

从氦氖激光器发出的单色光s，经扩束镜L将光束扩束成一个理想的发散光束，该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G1上，G1的后表面镀有铝或银的半反射膜，光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。

这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M1和M2上，经两平面镜反射至G1后汇合在一起。

仔细调节M1和M2，就可以在E处观察到干涉条纹。

G2为补偿板，其材料和厚度与G1相同，用以补偿光束(2)的光程，使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。

1、等倾干涉条纹等倾干涉条纹是迈克耳孙干涉仪所能产生的一种重要的干涉图样,如图所示。

当M 1和M 2垂直时，像M '2是M 2对半反射膜的虚象，其位置在M 1附近。

当所用光源为单色扩展光源时，我们在E 处观察到的干涉条纹可以看作实反射镜M 1和虚反射镜M '2所反射的光叠加而成的。

牛顿环实验与光的干涉解析双光束干涉现象牛顿环实验是一种经典的光的干涉实验，它可以帮助我们理解光的干涉现象以及光的波动性质。

在这个实验中，一束平行光照射到一个凹透镜与平板玻璃之间，通过观察实验现象，我们可以探索光的波动性质。

首先，我们来了解一下牛顿环实验的基本原理。

在实验中，一束平行光照射到一个凹透镜上，形成了一个中心发散的光源。

当这束光通过凹透镜后照射到平板玻璃上时，它会在玻璃的上表面和下表面发生反射和折射。

这两个过程都会导致光的干涉。

具体来说，当光从光源经过凹透镜照射到平板玻璃上时，光会分为两束：一束直接照射到平板玻璃上，另一束经过一次反射后才照射到平板玻璃上。

这两束光的路径差决定了干涉的程度。

当两束光的路径差是整数倍的波长时，它们会相干叠加并形成明亮的干涉环。

这些明亮的环被称为牛顿环。

而当两束光的路径差是半整数倍的波长时，它们会相消干涉，形成暗纹。

通过观察牛顿环的分布，我们可以得到一些有关光的干涉的信息。

例如，通过计算牛顿环的半径，我们可以测量光的波长。

根据牛顿环的半径和凹透镜的曲率半径，可以推导出凹透镜的半径。

此外，牛顿环实验还有一种扩展，即双光束干涉现象。

在这个现象中，实验装置中加入了分束器，使光分成两束，然后再次合并在一起。

这种实验可以进一步探索光的干涉现象，并通过改变分束器的位置和角度来观察干涉的变化。

总之，牛顿环实验是一种重要的光的干涉实验，通过它我们可以深入了解光的波动性质以及干涉现象。

通过实验的观察和分析，我们可以测量光的波长和器件的特性。

这个实验不仅有助于加深我们对光学原理的理解，也具有实际的应用价值。

通过牛顿环实验的研究，我们可以更好地理解光的干涉现象，并应用到相关领域。

例如，牛顿环的应用包括光学薄膜的研究、表面粗糙度的检测以及液体折射率的测量等。

这些应用都依赖于对光的干涉的深入理解，并能够通过实验来验证和应用。

在未来的研究中，我们可以进一步探索牛顿环实验的应用领域，并尝试改进实验装置和技术，以提高实验的准确性和可靠性。

《物理光学》课程基于ASAP的散射光双光束干涉仿真Two-beam-interference——diverging beams组长姓名：李钟炜学号：U201314394专业班级：光电1312小组成员：李修哲张洋洋安昊胡琦黄海章完成日期：2015.12.5摘要光的干涉是物理光学中最重要的现象之一。

本文分析了MIT实验视频中的光学原理，提炼了其物理模型。

视频利用迈克尔逊干涉仪进行分振幅产生两相干光，在接收屏上观察到等倾圆纹。

本文记录了利用强大的光学设计软件ASAP 对该物理模型进行仿真的过程。

关键词：光的干涉，迈克尔逊干涉仪，ASAP一、实验目的与光学原理【实验目的】1.观看MIT实验视频并了解其中物理光学内容2.认识迈克尔孙干涉仪的结构及了解其干涉原理3.学习ASAP软件的使用及相关程序的编写4.利用ASAP软件仿真迈克耳孙干涉仪并观察干涉现象5.将系统仿真结果与理论干涉结果进行比较【光学原理】迈克耳孙干涉仪是应用光的干涉原理，测量长度或长度变化的精密的光学仪器，其光路图如图。

从氦氖激光器发出的单色光s，经扩束镜L将光束扩束成一个理想的发散光束，该光束射到与光束成45˚倾斜的分光板G1上，G1的后表面镀有铝或银的半反射膜，光束被半反射膜分成强度大致相同的反射光(1)和(2)。

这两束光沿着不同的方向射到两个平面镜M1和M2上，经两平面镜反射至G1后汇合在一起。

仔细调节M1和M2，就可以在E处观察到干涉条纹。

G2为补偿板，其材料和厚度与G1相同，用以补偿光束(2)的光程，使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相等。

1、等倾干涉条纹等倾干涉条纹是迈克耳孙干涉仪所能产生的一种重要的干涉图样,如图所示。

当M 1和M 2垂直时，像M '2是M 2对半反射膜的虚象，其位置在M 1附近。

当所用光源为单色扩展光源时，我们在E 处观察到的干涉条纹可以看作实反射镜M 1和虚反射镜M '2所反射的光叠加而成的。

运用ASAP 光学软件模拟单轴晶体的锥光干涉
借助于锥光干涉图可以测量晶体的光轴方向和双折射率等。

一般的做法是需要将繁杂的干涉场理论计算付诸于自行编程才能得到模拟结果，程序代码复杂。

但是，如果借助于已经经过时间证实且成为工业界标准的、可进行散射效应、衍射效应、反射效应、折射效应、光吸收效应、偏振光效应和高斯光束传导等光学仿真分析的高级系统分析程序(Advanced System Analysis Program ，ASAP)，通过编写和运行简单的ASAP 命令脚本来模拟单轴晶体锥光干涉的方法，将更为快捷和准确。

这是最新版本V7版本的主要特性之一：
通过ASAP能够模拟出任意光轴取向及各种参数条件下的单轴晶体锥光干涉图，这是一种程序易编、参数易调、结果即时呈现的行之有效的方
法。

只需更改相应命令语句中的数值，就能实现对晶体光轴方向、光束发散角、晶体厚度、入射波长以及起、检偏器夹角等参数的更改，方便快捷地(从运行到给出结果，整个过程不足10 s) 获得不同参数条件下的各种锥光干涉图，并据此分析锥光干涉图样的特征及其变化规律。

运用ASAP光学软件模拟单轴晶体的锥光干涉林远芳;郑赪;郑晓东;王晓萍;刘旭【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2012(039)002【摘要】In order to simulate conoscopic interference in uniaxial crystal under different optical axis directions, beam divergence angles, crystal thicknesses or incident wavelengths, a method of writing and running an Advanced System Analysis Program (ASAP) command script was adopted. Functions of main commands were as follows: define geometries and optical properties of a polarizer, a crystal, an analyzer and a plane for observing interferograms. Create a set of divergence Gaussian beams and specify their coherence and propagation. Trace rays, calculate and display the exact complex field energy distribution characteristic on the observing plane. Simulation results show that, when the optical axis is perpendicular to the crystal surface, the interferogram consists of concentric interference fringes centered on the optical axis and is separated by a cross. When the optical axis is parallel to the crystal surface, the interferogram consists of two sets of hyperbola interference fringes with their symmetrical axis separately perpendicular and parallel to the optical axis. Their fringe densities both increase from inside to outside. When the optical axis is neither perpendicular nor parallel to the crystal surface, characteristics of the interference fringe vary with the specific directions of the optical axis.Once increase the beam divergence angle and the crystal thickness, or reduce the incident wavelength, fringes of the interferogram will move toward inside with their numbers increasing, and vice versa. The interferogram appearing when the polarizer is perpendicular to the analyzer is complementary to that appearing when the polarizer is parallel to the analyzer.%为了模拟不同光轴取向、光束发散角、晶体厚度或入射波长等参数下的单轴晶体锥光干涉,在ASAP中定义起偏器、晶体、检偏器和接收屏的几何形状和光学特性,产生一组锥状高斯光束并设置其相干性和波动性,进行光线追迹、计算并显示接收屏上的干涉场能量分布.所得模拟结果表明,光轴与晶体表面垂直时,干涉条纹是1组以光轴为圆心且被十字分割的内疏外密、明暗相间的同心圆环；平行时,是2组分别以光轴的平行和垂直方向为对称轴的、内疏外密、明暗相间的双曲线；既不垂直也不平行时,条纹特征因光轴取向而异；当增大发散角、晶体厚度或减小波长时,干涉条纹都向内移动且条纹数增多,反之亦然；起、检偏器正交时的干涉条纹都和它们平行时的条纹互补.【总页数】6页(P98-103)【作者】林远芳;郑赪;郑晓东;王晓萍;刘旭【作者单位】浙江大学光电信息工程学系,杭州310027;浙江大学光电信息工程学系,杭州310027;浙江大学光电信息工程学系,杭州310027;浙江大学光电信息工程学系,杭州310027;浙江大学光电信息工程学系,杭州310027【正文语种】中文【中图分类】O734;O785【相关文献】1.基于 ASAP的“光学图像相加减”效果仿真及实验验证 [J], 林远芳;郑晓东;郑赪;陈昕阳;刘旭2.单轴晶体中光折射的图解计算及会聚偏振光干涉的定量分析 [J], 蔡履中;王永钤3.基于ASAP软件的LED光学特性模拟 [J], 闫春光;檀柏梅;袁景玉;牛萍娟4.单轴晶体锥光干涉的理论与实验研究 [J], 张艺;沈为民5.基于Matlab的单轴晶体锥光干涉图样模拟 [J], 孔丽晶;骆万发因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。