光信光电检测技术实验指导书(光信2010.09.27)
- 格式:doc
- 大小:1.28 MB
- 文档页数:12
特别注意事项:本电子讲义供同学们预习;为节约纸张起见,每位同学只需打印或复印各实验中关于实验步骤部分的页码(具体为本电子讲义的第5、9、10、12、14、15页)并带来实验室,以便对照操作。
专业实验A(1)—光纤部分(实验4号楼603室)实验一半导体激光器P-I特性曲线测量 (2)实验二光纤无源器件参数测量 (6)实验三光纤时域反射测量(OTDR) (12)实验四语音、图像光纤传输及波分复用(WDM) (15)附录:主机使用说明 (18)实验一半导体激光器P-I特性曲线测量一、实验目的:1.了解半导体光源和光电探测器的物理基础;2.了解发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)的发光原理和相关特性;3.掌握有源光电子器件特性参数的测量方法;二、实验原理:光纤通信中的有源光电子器件主要涉及光的发送和接收,发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD)是最重要的光发送器件,PIN光电二极管和APD光电二极管则是最重要的光接收器件。
1.发光二极管(LED)和半导体激光二极管(LD):LED是一种直接注入电流的电致发光器件,其半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时发射出光子,属自发辐射跃迁。
LED为非相干光源,具有较宽的谱宽(30~60nm)和较大的发射角(≈100°),常用于低速、短距离光波系统。
LD通过受激辐射发光,是一种阈值器件。
LD不仅能产生高功率(≥10mW)辐射,而且输出光发散角窄,与单模光纤的耦合效率高(约30%—50%),辐射光谱线窄(Δλ=0.1-1.0nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短,能进行高速(>20GHz)直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。
使粒子数反转从而产生光增益是激光器稳定工作的必要条件,对于处于泵浦条件下的原子系统,当满足粒子数反转条件时将会产生占优势的(超过受激吸收)受激辐射。
在半导体激光器中,这个条件是通过向P型和N型限制层重掺杂使费密能级间隔在PN结正向偏置下超过带隙实现的。
一、实验目的1. 了解光电测量技术的基本原理和实验方法;2. 掌握光电传感器的工作原理和应用;3. 通过实验验证光电测量技术的实际应用效果。
二、实验原理光电测量技术是利用光电效应将光信号转换为电信号,通过测量电信号的大小来反映光信号的强度、位置、频率等物理量。
本实验采用光电传感器作为测量工具,通过实验验证光电测量技术的实际应用效果。
三、实验器材1. 光电传感器;2. 光源;3. 信号发生器;4. 电压表;5. 数据采集器;6. 实验台。
四、实验步骤1. 将光电传感器固定在实验台上,确保传感器与光源的位置和距离符合实验要求;2. 打开信号发生器,设置合适的频率和幅度;3. 将光电传感器输出端连接到数据采集器,数据采集器连接到电脑;4. 打开数据采集器软件,设置采样频率和采集时间;5. 打开光源,观察光电传感器输出端电压的变化;6. 记录电压随时间的变化数据;7. 关闭光源,重复步骤5和6,观察光电传感器输出端电压的变化;8. 对实验数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示,在光源照射下,光电传感器输出端电压随着光源强度的增加而增加,随着光源距离的增加而减小;2. 在关闭光源的情况下,光电传感器输出端电压基本稳定,说明光电传感器具有较好的抗干扰能力;3. 通过对实验数据的处理和分析,可以得出以下结论:(1)光电测量技术可以有效地将光信号转换为电信号,实现对光强度的测量;(2)光电传感器具有较好的抗干扰能力,可以应用于实际测量场合;(3)光电测量技术具有测量精度高、响应速度快、非接触等优点。
六、实验总结1. 本实验验证了光电测量技术的实际应用效果,掌握了光电传感器的工作原理和应用;2. 通过实验,了解了光电测量技术在光强度、位置、频率等物理量测量中的应用;3. 实验过程中,学会了使用光电传感器、信号发生器、数据采集器等实验器材,提高了实验操作技能。
七、实验展望1. 深入研究光电测量技术的原理和应用,探索其在更多领域的应用前景;2. 优化实验方案,提高实验精度和可靠性;3. 探索光电测量技术与人工智能、大数据等领域的结合,推动光电测量技术的发展。
光电信息技术实验指导书光通信系2019年8月实验一光纤活动连接器插入损耗及回波损耗测试实验一、实验目的1、认知光纤活动连接器(法兰盘)。
2、了解光纤活动连接器在光纤通信系统中的作用。
二、实验内容1、认识和了解光纤活动连接器及其作用。
2、测量光纤活动连接器的插入损耗。
三、实验器材1、主控&信号源、25号模块各1块2、23号模块(光功率计)1块3、连接线若干4、光纤跳线2根5、光纤活动连接器(法兰盘)1个6、Y型分路器1个四、实验原理光纤活动连接器即光纤适配器,又叫法兰盘,是光纤传输系统中光通路的基础部件,是光纤系统中必不可少的光无源器件。
它能实现系统中设备之间、设备与仪表之间,设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接,以便于系统接续、测试、维护。
它用于光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件。
它是把光纤的两个端面精密对接起来,以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去,并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。
目前,光纤通信对活动连接器的基本要求是:插入损耗小,受周围环境变化的影响小;易于连接和拆卸;重复性、互换性好;可靠性高,价格低廉。
光连接器的指标有:插入损耗、回波损耗、重复性和温度范围等。
I、插入损耗测试光纤活动连接器插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后,其输出光功率相对输入光功率的分贝数,计算公式为:IL=10lg(P0/P1)其中P0为输入端的光功率,P1为输出端的光功率,功率单位W。
设备自带的功率计组成架构图插入损耗实验测试框图a插入损耗实验测试框图b光纤活动连接器的插入损耗越小越好。
光纤活动连接器插入损耗测试方法为:如上述实验测试框图所示,(图B)向光发端机的数字驱动电路送入一伪随机信号,保持注入电流恒定。
将活动连接器连接在光发机与光功率计之间,记下此时的光功率P1;(图A)取下活动连接器,再测此时的光功率,记为P0,将P0、P1代入公式即可计算出其插入损耗。
光电检测技术实验指导主编:王庆有天津市耀辉光电技术有限公司目录实验一夫琅和费衍射实验 (1)一、实验目的: (1)二、实验内容: (1)三、实验所用仪器设备: (1)四、实验原理: (1)五、实验步骤: (3)六.关机与结束: (4)七.思考题: (4)实验二光电调制与解调技术实验 (5)一、实验目的: (5)二、实验内容: (5)三、实验所用仪器设备: (5)四、实验原理: (5)五、实验步骤: (6)六、实验报告: (8)七、思考题: (8)实验三用线阵CCD测量物体尺寸 (9)一、实验目的 (9)二、实验准备内容 (9)三、实验所需仪器设备 (9)四、实验步骤 (9)五、实验总结 (11)实验四用线阵CCD测量物体的振动 (12)一、实验目的 (12)二、实验准备内容 (12)三、实验所需仪器设备 (12)四、用线阵CCD测量物体振动的原理 (12)五、实验内容及步骤 (13)六、实验总结 (14)实验五面阵CCD用于物体外形尺寸测量实验 (15)一、实验目的 (15)二、实验准备内容 (15)三、实验所需仪器设备 (15)四、实验内容及步骤 (15)五、实验总结 (18)实验六面阵CCD用于颜色识别 (19)一、实验目的与意义 (19)二、实验所需仪器设备 (19)三、实验准备 (19)四、实验内容及步骤 (20)五、实验总结 (21)实验七图像信息的点运算实验 (22)一、实验目的与意义 (22)二、实验所需仪器设备 (22)三、实验准备内容 (22)四、实验内容及步骤 (22)五、实验总结 (26)实验八图像的几何变换实验 (27)一、实验目的与意义 (27)二、实验所需仪器设备 (27)三、实验准备内容 (27)四、实验内容及步骤 (27)五、实验总结 (31)实验九光栅与莫尔条纹实验 (32)一、实验目的: (32)二、实验内容: (32)三、实验仪器: (32)四、实验原理: (32)五、实验步骤: (33)六、实验报告: (34)实验一夫琅和费衍射实验一、实验目的:通过对典型衍射的实验,充分认识光的波动学说,进一步加强对光的波粒二象性的理解,为今后学习、掌握光的衍射现象提供感性认识;也为利用衍射现象进行各种光电测量奠定基础。
《光电子技术综合实验》实验指导书广州大学物理与电子工程学院前言激光器的出现,解释了光频载波的产生问题,从此电子技术的各种基本概念(如放大与调制、调制与解调、直接探测与外差探测、信频、和频与差频等等)几乎都移到了光频段。
电子学与光学之间的鸿沟在概念上消失了,产生了光频段的电子技术。
习惯称为光电子技术。
光电子技术是一门发展迅速的新学科,已在国防空间技术、工农业生产和医疗等领域得到愈来愈广泛的应用。
在这些领域中,几乎都涉及到把光信号转换成电信号的问题,即光辐射的探测问题。
光电子技术所包含的内容十分广泛的,本实验课程紧密结合光电子的发展趋势和我学院的专业特点,注重光电基础实验,重点分析光敏器件和光电传感器的特性和应用场合,同时对光电子探测器的基本原理和外特性也进行了相应的研究。
通过光电子综合实验使学生对课程中的基本概念、基本原理、基本方法、能够有比较全面和系统的认识和正确理解,并掌握实验的方法、手段和技能。
在本课程的各教学环节中都必须注意,在传授知识的同时,着重培养学生分析问题和解决问题的能力,努力实现知识、能力、素质的协调发展。
实验报告填写要求1、严格按照实验表格认真仔细填写,要求字迹工整,切忌潦草。
2、实验报告中各项内容必须是根据实验结果填写,严格抄书或抄袭。
3、实验报告中的原始记录必须真实有效,严禁杜撰。
4、实验报告必须在规定的时间内交给指导老师,而且指导老师必须在实验过程原始记录和教师评语栏中签字才算本次实验有效5、实验目的:即做此实验的目的,要求分条列写。
6、实验内容:即做了那些实验,要求据实填写,分条列写。
7、实验器材:即做此实验中用到了那些器材,要求据实填写,分条列写。
8、实验原理:可用框图或示意图表示,然后进行相识相识详细的原理分析。
9、实验步骤:即做此实验是按什么先后循序进行的,要求分条列写。
10、实验过程原始记录:即在实验过程中记录的原始信息,可以是数据、波形、图表等。
11、实验思考题解答:对《实验指导书》中的实验思考题进行认真详细的解答,要求一一对应。
光电检测实验指导书东华理工大学核工程技术学院测控技术及仪器实验一光源和光的波长实验一、实验目的通过实验是学生对光源,光源分光原理、光的不同波长等基础概念有具体认识。
二、基本原理本实验中备有普通光源和激光光源。
普通光源(白炽灯)光谱为连续(白炽灯的另一个特性使做灯丝的钨有正阻特性,工作时的热点阻远大于冷态时的电阻,在灯的启动瞬间有较大的电流)光谱。
利用分光三棱镜后,可以提供红色,黄色,绿色,蓝色等多种波长的光辐射。
激光光源是半导体激光器,发射出波长为630纳米的红色光(激光特性:1。
单色光2。
方向性3。
相干性等)。
三、用器件与单元主机、普通光源、分光装置(三棱镜)、半导体激光器。
四、实验步骤1.根据图1-1进行组装和接线,用实验线将主机中AC12V交流电源输出与普通光源相连接。
合上主机的总开关。
2.松开1-1中光源或三棱镜的升降固定螺丝,调节高度使光束对准三棱镜,转动三棱镜座使三棱镜毛面在后面,二个工作面(光面)的棱在前面。
然后调节涡杆角度使折射的投射面(狭缝端盖)上出现清晰的光谱。
如果不清晰可轻微旋转光源罩(灯丝方向)和松开升降杆固定螺丝转动一个角度(光束方向)使光束丢准三棱镜的工作面(要点:光束对准棱镜工作面、灯丝方向)。
3.关闭主机总电源开关。
将图1-1中的普通光源取下,换上半导体激光源,降级光源相应连接(注意颜色--极性)。
打开主机总电源开关,根据步骤2调节观察投射面现象(单色性)。
五、思考题1.解释实验现象。
2.半导体激光器的特性有哪些?半导体激光器的发射角一般为5º~10º,你如何利用实验装置和直尺完成最简单的发散角测量实验方法。
图1-1分光实验实验二光敏电阻实验一、实验目的了解光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性。
二、基本原理在光线的作用下,电子吸收光子的能量从键合状态过度到自由状态,引起电导率的变化,这种现象成为光电导效应。
光电导效应是半导体材料的一种体效应。
《光电检测技术》实验指导书丁松南京工业大学自动化学院2006-04-17目录实验一光敏电阻特性实验 (1)实验二光敏电阻开关设计实验 (4)实验三光栅位移实验 (6)实验四面阵CCD电荷耦合器件应用实验——线径测量 (9)实验五光电二极管、三极管特性实验 (12)实验六光电池特性实验 (16)实验一光敏电阻特性实验一.实验目的1.了解光敏电阻的光电特性、伏安特性。
二.实验内容1.偏置电压一定时,光敏电阻的阻值和照度的对应关系。
2.照度一定时,光敏电阻的偏置电压与其电流的对应关系。
3.照度改变时,光敏电阻的偏置电压和电流的对应关系。
三.实验设备及仪器1.直流稳压电源。
2.光敏电阻。
3.相关信号处理单元。
四. 实验线路及原理光敏电阻是一种当光照射材料表面被吸收后,在其中激发载流子,使材料导电性能发生变化的内光电效应器件。
当加上一定电压后,光生载流子在电场的作用下沿一定方向运动在电路中产生电流,达到光电转换的目的。
当入射光的照度一定时,电路中的电流与光敏电阻的偏置电压存在一定的关系。
由于光激发所产生的载流子会改变光敏电阻的电导值,而在没有光照的情况下热激发所产生的载子同样也会改变光敏的电导值,只是对于光敏电阻而言光电导起主要作用。
所以,光敏电阻在光照条件下,总电流由两部分组成:亮电流=光电流+暗电流。
光敏电阻单元接线图五. 实验方法与步骤±V档,光敏电阻探头用专用导线一端连接后,插入照度实验架1、直流稳压电源置12上传感器安装孔,导线另一端插入面板上“光敏电阻Ti”插口。
2、开启电源及光强开关,并将“光强/加热”开关置5档,此时入射照度最大。
同时检查加热开关是否关闭。
3、在“光敏电阻单元”如图1-1接线。
4、检查接线是否正确。
5、关闭光强开关,记下电流表度数(暗电流),将数据记录。
随后将“光强/加热”开关置“1”档。
6、开启光强开关,记录电流表读数,并逐步将“光强/加热”开关转换到“5”档,记录每一档所对应的电流表读数,并填入下表。
《光电检测技术及系统》实验指导书闻春敖浙江大学光电信息工程学系光电信息工程实验中心2013年4月实验规则注意事项预习要求1、实验前必须认真阅读实验指导书及必要的参考资料。
明确实验目的。
熟悉内容和步骤,达到规定要求后才可进行。
2、安装实验装置前,检查所有仪器电源开关“关”状态,所有微调旋钮为最小位置,安装好后,应认真检查,确定无误。
再经指导老师检查允许后方可接上电源,开启电源时,必须通知本组同学,实验完毕,需将可调旋钮至最小,然后再关闭全部仪器电源。
3、实验时,不要随便开关电源,也不要使身体与设备的带电部分接触,实验中有百伏以上甚至万伏以上高压,必须引起高度重视。
4、一旦发生事故或异常情况,立即关闭所有电源,经指导老师查明故障后,方可继续实验,尚未查明原因前,不要改变现状,以便分析原因,吸取教训。
5、实验完毕,实验结果必须由指导教师审阅,待全部正确后方可将实验装置恢复原状,所有仪器放回原处,排列整齐,经老师同意后方可离去。
6、进实验室就得遵守实验室规章制度,更应注意的是实验时必须保持安静、整洁、不许随便乱动旋钮及开启电源开关,不准随便搬动实验装置。
7、实验前简单写好实验目的,原理步骤及预习要求所需测量的内容,理论曲线,然后根据实验要求进行安装测试。
实验报告写法与要求一、实验报告应将实验题目、目的、班级、组别、姓名、学号及同组者姓名等各项书写完整。
二、实验报告具体内容及要求:(可参考实验指导书,但不能照抄,希望按自己体会写)。
(一)实验目的(二)实验仪器(三)实验原理(简写)(四)实验步骤:(写出实验方法和顺序,并画出装置示意图或线路图)(五)实验结果(1)记录实验现象及条件(2)记录必要数据(必要时列出表格)(3)对实验结果进行理论分析目录实验一光伏探测器件的应用电路及其特性测量实验二光电导探测器的应用电路及其特性测量实验三光电倍增管的应用电路及特性测试实验四位置灵敏探测器(PSD)实验五典型光电测量系统的设计实验六光学传感三维面形测量实验七面阵CCD原理及驱动实验实验八光电探测器光谱响应的实验实验系统的组成系统由光电器件(光电倍增管、光电池等)、光电探测器测试暗箱、工作电源(卤钨灯电源、光电倍增管电源等)、电流电压转换及放大滤波电路、标准A光源稳流电源、PSD位置传感器实验装置、照度计、计算机等组成。
光电检测技术实验指导书(光信、测控专业)北京机械工业学院电子信息工程系目录实验一光电器件特性参数测试 (3)实验二双频激光干涉实验 (7)实验三光纤传感实验 (11)实验一光电器件特性参数测试内容一:光敏电阻特性实验一.特性测试实验原理:光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。
由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻,不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
实验所需部件:稳压电源、光敏电阻、负载电阻(选配单元)、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计(由用户选配)实验步骤:1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻R暗,移开遮光罩,在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻,暗电阻与亮电阻之差为光电阻,光电阻越大,则灵2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图(3)接线,电源可从直流稳压电源+2~+8V间选用,分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L,亮电流与暗电流之差称为光电流,光电流越大则灵敏度越高。
3.伏安特性:光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。
按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流,将所测得的结果填入下面表格并作出V/I曲线。
注意事项:实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV光源照射时灯胆及灯杯温度均很高,请勿用手触摸,以免烫伤。
内容二:光敏三极管特性测试实验原理:光敏三极管是具有NPN或PNP结构的半导体管,结构与普通三极管类似。
但它的引出电极通常只有两个,入射光主要被面积做得较大的基区所吸收。
光敏三极管的结构与工作电路如图4所示。
集电极接正电压,发射极接负电压。
实验所需部件:光敏三极管、稳压电源、各类光源、电压表(自备4 1/2位表)、微安表、负载电阻(实验选配单元)、照度计(用户选配)实验步骤:1、判断光敏三极管C、E极性,方法是用万用表20M电阻测试档,测得管阻小的时候红表棒端触脚为C极,黑表棒为E极。
2、暗电流测试:按图(4)接线,工作电源用12V稳压电源,调整负载电阻RL阻值,使光敏器件模板被遮光罩盖住时微安表显示有电流,这即是光敏三极管的暗电流,或是测得负载电阻R L上的压降V暗,暗电流L CEO=V暗/R L。
(如是硅光敏三极管,则暗电流可能要小于10-9A,一般不易测出。
)3、伏安特性测试:按图4接线,用白光可调光源,光敏三极管在给定的光照强度与工作电压下,将所测得的工作电压V与工作电流记录,工作电压可从4V~10V变换,并作出一组V/I曲线。
4、光电特性测试:(用白光光源,光源可调)图5 光敏三极管的光电特性曲线在外加工作电压恒定的情况下,照射光通量与光电流的关系见图5,用不同的光照度照内容三:光电池特性测试.一.特性测试实验原理:光电池的结构其实是一个较大面积的半导体PN结,工作原理即是光生伏特效应,当负载接入PN两极后即得到功率输出。
实验所需器件:两种光电池、各类光源、测试电路、电压表(4 1/2位)自备、微安表、激光器、照度计(用户选配)实验步骤:图6为光电池结构原理及测试电路。
1.光电池光电特性测试:光电池的光生电动势与光电流和光照度的关系为光电池的光电特性。
用遮光罩盖住光电器件模板,用电压表或4 1/2位万用表测得光电池的电势,取走遮光罩,打开光源灯光,改变灯光投射角度与距离(可用照度计测照),即改变光电池接收的光通量,测量光生电动势与光电流的变化情况,并将测试数据填入下表:可以看出,它们之间的关系是非线性的,当达到一定程度的光强后,开路电压就趋于饱和了。
2. 光电池伏安特性测试:(1)选一种照度,改变R的阻值(用仪器上的可调电位器),测量V、I。
,改变光照度测量V、I。
图7 光电池的伏安特性曲线注意事项:光电池串、并联时请注意电压极性,以免电压相互抵消或短路。
实验二 双频激光干涉实验一、 实验目的了解双频激光干涉测量原理,设计测量长度与角度的干涉系统,并且比较一般干涉测量与双频激光干涉测量的异同。
二、 实验原理1. 测长原理如图1所示:其中L1 为稳频的激光器,Mm 、Mr 为两个全反射组件,P1、P2 为检偏器,D1、D2 为光电探测 器。
Mm 固定在被测物体上。
输出激光含频差为f ∆的两正交线偏振光分量1f 、2f 。
输出光经分光镜 BS 后,一 部分光被反射,经检偏器 P 1, 两频率分量干涉产生拍频,该信号被光电探测器D1 接 收,形成参考信号 Sr 。
透射光经线性干涉仪后,1f 、2f 被分开, 1f 进入参考臂,2f 进入测量臂,由两角锥棱镜反射返回后,在线性干涉仪上会合,经检偏器 P2 后发生干 涉,光电探测器 D2 接收干涉信号,形成测量信号 Sm 。
此时如果测量镜以速度v 移动,则1f 的返回光频率发生变化,成为1D f f +∆,D f ∆为多普勒频差,1D f f +∆通过线性干涉仪与2f 的返回光会合,经检偏后,其拍频被光电 探测器 D2 接收,Sr ,Sm 经前置放大后进入计算机进行计数。
计算机对两路信号进行比较,计算其差值±D f ∆。
进而按下式计算动镜的速度ϑ和移动的距离得出所测的长度 L 。
设在测量中动镜的移动速度v (这里v 可以随时间变化),则由多普勒效应引起的频差变化为:122D v v f f c λ∆== (1-1) 式中:1f 激光频率,c 光速,λ波长,D f ∆为动镜移动时,由它反射回来的光频率 的变化量,也就是经计算机比较计算出来的两路信号的差值。
设动镜的移动距离为D ,时间为t 则:()222t ttD D D vdt f dt f dt N λλλε==∆⋅=∆⋅=+⎰⎰⎰(1-2)N ε+为测量过程中动镜下的条纹数(N 为整数部分,ε为小数部分)。
()ttD D N f dt f dt ε+=∆⋅=∆⋅∑⎰ (1-3)所以,位移D 的计算公式为:()2D N λε=+ (1-4)2. 测角原理如图2所示:如图,基于正弦尺的原理,利用角度干涉仪和角度靶镜,双频激光干涉仪就可以进行角度测量。
其干涉光路的工作原理和测长的相似,只不过测量的位移变成了两个角锥棱镜的相对位置变化—D 。
于是,在小角度的情况下,我们得到角度测量结果(弧度)为:DLα=(1-5)三、 实验步骤1. 在实验箱中找出需要用的零部件(不用的不要拿出): (1) P T-1105C 激光头、(2)PT-1303C 高速接收器、(3)PT-1201A 线性干涉仪、(4)PT-1202A 全反射组件、(5)PT-1210A 角度干涉组件、(6)角度靶镜、(7)PT-1801B 通用调节架、(8)连接电缆各部件外形图如下所示:图3 各部件外形图2.长度(位移)测量:在平台上搭建测量光路,参考光路如下:图4长度(位移)测量参考光路光路搭建时每个光学元件都要保持同轴,完成光路搭建后,运行测量软件即可进行长度(位移)测量。
3.角度测量:在平台上搭建测量光路,参考光路如下:图5 俯仰角测量光路图6 偏摆角测量光路光路搭建时每个光学元件都要保持同轴,完成光路搭建后,运行测量软件即可进行俯仰角和偏摆角的测量。
四、实验结果分析实验完成后对测量结果进行分析,比较双频激光干涉测量与普通激光干涉测量有什么不同?各有什么优缺点?)cos 1(δ+∝I 实验三 光纤传感实验一、实验目的1.了解光纤传感的意义;2. 掌握光纤压力和温度传感原理;3. 掌握光纤压力和温度传感测量技术。
二、实验原理1. 光纤M —Z 型传感原理M —Z 干涉仪型传感器属于双光束干涉原理,由双光束干涉的原理可知,干涉场的干涉光强为:d λπδ2=, d 为干涉仪两臂的光程差, δ位相差,δ等于2л整数倍时为干涉场的极大值。
压力改变了干涉仪其中一臂的光程,于是改变了干涉仪两臂的光程差,即位相差,位相差的变化由按上式规律变化的光强反映出来。
三、实验内容(1).光纤压力传感压力改变了光波的位相,通过对位相的测量来实现对压力的测量。
具体的测量技术是运用干涉测量技术把光波的相位变化转换为强度(振幅)变化,实现对压力的检测。
采用光纤干涉仪进行对压力传感的测量,利用干涉仪的一臂作参考臂,另一臂作测量臂(改变应力),配以检测显示系统就可以实现对压力传感的观测。
本操作只对压力引起光波参数改变作定性的干涉图案的变化观测。
操作步骤:1. 处理光纤端面, 夹持在光纤五维调整架2. 按照如图所示,调整光路.3. 改变压力,观看干涉条纹变化情况.注:变形光纤长度为60mm 。
(2). 光纤温度传感本实验中传感量是温度,温度改变了光波的位相,通过对位相的测量来实现对温度的测量。
具体的测量技术是,运用干涉测量技术把光波的相位变化转换为强度(振幅)变化,实现对温度的检测。
光纤M —Z 型干涉仪进行对温度传感的测量,利用干涉仪的一臂作参考臂,另一臂作测量臂(改变温度),配以检测显示系统就可以实现对温度传感的观测。
操作步骤1.处理光纤端面, 夹持在光纤五维调整架2.按照如图所示原理图调整光路.3.改变温度,观看干涉条纹变化情况.注:受温变化光纤长度为360mm。