北航17系激光线宽测试技术研究指导书

《光电子技术实验》指导书北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院2010年12月实验规则及注意事项由于本实验课所用设备属于高技术实验系统，许多组件价格昂贵，易于损坏，所以实验者在做实验前应该充分复习实验大纲上的内容，实验者在做实验时应注意以下几点事项：1．操作光纤时应注意不能用力拉扯光纤，不能随意弯曲光纤。

实验时不要用手碰动与实验无关的光纤部分。

2．实验调节电流时注意不要使工作电流超过限额。

电流过大有可能损坏光源和光探测器以及其它有源器件。

3．不能直视光纤、激光器出射的光束！4．调节光学微调架时要小心、轻力，严禁强力搬拧光学微调架。

目录实验1：光源与光纤耦合调整及光纤损耗特性测量实验 (4)实验2：光纤温度传感系统特性实验 (8)实验一.光源与光纤耦合调整及光纤损耗特性测量实验一．实验目的（1）了解提高光源与光纤耦合效率的原理及方法。

重点掌握光路调整及光纤处理的基本方法。

（2） 了解光纤损耗的定义，掌握光纤衰减的测试方法。

二． 实验原理1． 光源与光纤耦合调整实验原理（1） 直接耦合：这种方法将光纤的端面直接靠近光源的发光面，为了保证耦合的效率，光纤的端面必须经过特殊处理，而且光纤端面与光源发光面的距离要尽可能的近。

光源的发光面不应该大于纤芯的横截面面积，这是为了避免较大的耦合损耗。

通常带尾纤的光源都使用这种耦合方式。

这种耦合方法对光源耦合封装工艺技术要求较高。

（2） 使用透镜耦合：具体方法描述如下——将光源发出的光通过透镜聚焦到光纤的纤芯上，可以使光源与光纤的耦合效率提高。

具体原理见图1。

五维调节架五维调节架图1.透镜耦合（3） 利用五维调节架对光纤入端及出端进行位置调整，使输出功率达到最大。

（4） 耦合效率的计算（适合所有的耦合方法）：21P P ≡η其中P 1为输出功率，P 2为输入功率。

2．光纤损耗特性测量实验 光纤衰减是光纤中光功率减少量的一种度量，它取决于光纤的工作波长类型和长度，并受测量条件的影响。

实验六光电池的应用——光强计一．实验目的：1.了解硅光电池的基本应用。

二．实验原理：由光电池将待测的光信号转换为电信号，将电信号通过处理系统进行放大、滤波、细分，并从这些信号中提取信息。

然后将此类信息转化为所需要的格式，最后输送到显示器中。

三．实验所需部件：光电池、光强测试单元、数字电压表四．实验步骤：1.按照仪器面板所示，将“光电池”接入“光强测试单元”的“光电池入”两端，输出Vo 接数字电压表。

2.确认接线无误后，开启仪器电源，光电池在无光照时，电压输出基本为零。

3.选用高亮度卤素灯，按照从“弱-强”仔细调节光源电位器取得多种光照度，查看光电池在相对光照度为“弱光”到逐步增强的电压输出情况。

观察两个发光二极管不亮、稍亮、两个都很亮，这样就形成了一个简易的光强计。

4.更换另外一支光电池，重复上面的操作。

五．实验现象：按照从“弱-强”调节光源电位器取得多种光照度，观察到光电池在相对光照度为“弱光”到逐步增强时，两个发光二极管不亮、稍亮、两个都很亮的实验现象，结果如下图所示，实验分析：因为随着光照强度增加，光电流增大，所以发光二极管的功率增大，亮度变亮。

图1 两个二极管不亮图2 两个二极管稍亮图3 两个二极管都很亮更换另一支光电池，重复上面的操作时，所得到的结果一致。

六．思考题：１．如何将此电路改造成可更细分光照强度的光强计?答：在本实验中，是根据两个发光二级管的亮度变化，从而可判断出光照强度的强弱变化，其中共观察到两个光电二极管有三个发光状态，分别为两个光电二极管不亮、稍亮、两个都很亮，由这三个不同的发光状态定性的判断光照强度的强弱。

为了更加细分光照强度，将此电路改造成可更细分光照强度的光强计，则将此电路改为接入保护电阻和电流表的电路，由于光照强度与光电流成线性关系，因此，光电流的大小可说明光照强度的强弱，即可通过电流表的读数来细分光照强度。

实验七热释电红外传感器特性实验一．实验目的：1．了解热释电人体红外传感器的结构和基本原理。

使用光纤传输系统的激光线宽实验技巧随着科技的不断进步，激光技术在各个领域中起着越来越重要的作用。

而激光的线宽是评估激光信号质量的重要指标之一。

本文将介绍使用光纤传输系统进行激光线宽实验的技巧和步骤。

一、实验背景介绍在进行实验之前，我们首先需要了解激光线宽的概念。

激光线宽是指激光信号频谱在频率或波长上的宽度，它直接反映了激光信号的频谱纯净程度和相干性。

线宽越窄，表明激光信号频谱纯净度越高，相干性越好。

二、实验准备1. 实验器材-激光器：选择适合实验的激光器，注意激光器的工作波长和功率要符合实验需求。

-光纤：选用低损耗和高耐高功率的光纤进行传输。

-光纤连接器：用于连接光纤和激光器。

-功率计：用于测量输出光功率。

-频谱仪：用于测量激光信号频谱。

2. 实验环境-实验室环境要求比较高，保证光路的稳定性和减小外界干扰。

-需要一台电脑和数据采集设备用于记录和分析实验数据。

三、实验步骤1. 搭建实验平台-将激光器与功率计通过光纤连接器连接起来，确保连接质量良好。

-将激光器输出的光信号通过另一根光纤连接到频谱仪上，确保连接质量良好。

2. 调整激光器参数-根据实验要求，调整激光器的工作波长和功率。

-通过功率计测量激光器的输出功率，并校准功率计。

3. 测量激光线宽-启动激光器并等待其稳定工作。

-使用频谱仪测量激光信号的频谱，并记录下频谱数据。

4. 分析实验数据-将频谱仪测得的频谱数据导入电脑，并使用相应的分析软件进行数据分析。

-计算激光信号的线宽，并进行结果统计和图表展示。

四、注意事项1. 操作前需检查实验器材是否正常工作。

2. 实验过程中要注意安全，避免直接暴露于强光线下。

3. 实验数据的准确性需要多次测量和平均处理。

4. 实验过程中注意避免光纤弯曲或损坏，以免影响信号传输和测量结果。

五、实验结果及分析通过以上实验步骤，我们可以得到激光信号的频谱数据，并计算得到激光线宽。

根据实验数据分析，我们可以评估激光器的性能，例如激光器的频谱纯净度和相干性。

一种偏振无关的高精度超窄激光线宽测量方法刘毅;邱硕丰;刘波;林列【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2013(000)003【摘要】介绍了一种偏振无关的DSHI(延时自外差法),其光路系统是基于FRM(法拉第旋转镜)的Michelson干涉仪,并对其激光线宽测量原理和偏振无关的特性进行了理论分析.在此基础上分别对传统的M-Z(马赫—曾德)型DSHI和偏振无关的Michelson型DSHI进行了偏振态稳定性测试和超窄(4.5 kHz)激光线宽测量比较,结果表明,具有高偏振态稳定性的Michelson型DSHI对激光线宽的测量精度更高,同时,用该高精度的Michelson型DSHI在理想的精度范围内成功完成了对另一台1.7 kHz超窄半导体激光器线宽的测量.【总页数】4页(P45-48)【作者】刘毅;邱硕丰;刘波;林列【作者单位】南开大学信息技术科学学院,天津300071;南开大学信息技术科学学院,天津300071;南开大学信息技术科学学院,天津300071;南开大学信息技术科学学院,天津300071【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.一种测量超窄激光线宽的新方法 [J], 董永康;吕志伟;吕月兰;何伟明2.一种超窄线宽双向反馈的多波长布里渊光纤激光器 [J], 徐雨萌;王国政;刘艳阳;彭玲玲;刘昕男;寇艳强;吴柯鑫3.单频单偏振窄线宽光纤激光器及其放大研究 [J], 魏兴春;欧攀;张春熹;贾豫东;李大伟4.基于平行偏振光注入的1550 nm波段垂直腔表面发射激光器获取窄线宽光子微波的理论和实验研究∗ [J], 孙波;吴加贵;王顺天;吴正茂;夏光琼5.基于简单MOPA结构实现3.08 kW全光纤窄线宽线偏振激光输出 [J], 王岩山; 王珏; 常哲; 彭万敬; 孙殷宏; 马毅; 高清松; 张凯; 唐淳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

测量激光谱线线宽一．实验目的加深了解法布里—泊罗标准具的多光束干涉原理；加深了解频域—时域对应测量的基本方法；掌握谱线线宽的测量方法。

二．实验内容掌握线宽测量光路的调整方法，掌握CCD系统在线宽测量上的应用；测量单频He-Ne 激光器的线宽；测定F-P标准具的精细常数。

三．实验原理1．F-P标准具多光束干涉原理使用F—P干涉仪测量He-Ne激光器谱线线宽的光路如下图1所示：图1：F—P干涉仪测量He-Ne激光器谱线线宽光路示意图激光束经凸透镜L1扩束，投射到F—P标准具上，F—P标准具将不同角度入射的光束变换为一组一组方向不同的平行光，换言之，某一角度入射的光线，经标准具两面多次反射之后，变成与光轴成某一角度的一组平行光，各组平行光经过透镜L2聚焦在L2焦平面不同半径位置上，形成一系列同心干涉条纹。

透镜L2实际为CCD前的镜头。

F—P是多光束干涉仪，其原理如图2所示：图2：多光束干涉原理图由多光束干涉计算结果表明：F—P腔标准具对于不同的波长的光波有不同的透射T：T=I出I0=T1T2V(1−RV)2+4RV∙sin2(K∙L′)（1）其中,I0：入射光强、I出：出射光强、r1：第一面的反射率、r2：二面的反射率、t1：第一面的透射率、t2：第二面的透射率、v：标准具内衰减系数、λ：波长、L：标准具厚度、α：折射角、L’ = Ln (n为玻璃折射率)，R1=r12，R2=r22。

2．F-P标准具透过率T透射率T为极大值的条件即为：sin2(K×L′)=0,K×L′=mπ,m=1,2,3…即：2L’cosθ=mλ（2）3.自由光谱区当入射光为单色光时F—P仪的频谱是一系列的投射峰，相应地在屏空间上形成多级干涉条纹。

当射入光具有一定带宽时，当频率最小υ1的m级与频率最大υ2的m+1级重合时，Δυ=υ2−υ1即为仪器的自由光谱区。

Δυ=c2L‘cosθ(3)4. 标准具的透过率谱线宽度标准具的透过率谱线宽度δυ，即透过率为最大值的一半时所对应的频率宽度，在垂直入射近似下：T max=T1T2v (1−Rv)212T max =T 1T 2v 2(1−Rv )2=T 1T 2V (1−RV)2+4RV ∙sin 2[(K ∙L ′)+12δ(K ×L′)]联立解得：δυ=Δυ(1−RV)π=ΔυΔv π(4)5．精细常数标准具的精细常数有下式决定：F =Δυδυ（5）精细常数越大，标准具的分辨率越大。

北京航空航天大学光电子技术实验报告实验时间：2015.05.13报告时间：2015.05.21I.光敏电阻特性及应用试验实验一光敏电阻特性实验一．实验目的：１．了解光敏电阻的工作原理。

２．掌握使用本仪器测定光敏电阻的各种特性。

３．了解从实验曲线中获取物理特性的方法。

二．实验原理：利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻，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，图（1）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。

光敏电阻应用得极为广泛，可见光波段和大气透过的几个窗口都有适用的光敏电阻，利用光敏电阻制成的光控开关在日常生活中随处可见，当内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为：∆σ=∆p ⋅e⋅μp +∆n ⋅e⋅μn在上式中，e 为电荷电量，∆p 为空穴浓度的改变量，∆n 为电子浓度的改变量，μ表示迁移率，当两端加上电压U后，光电流为式中A为与电流垂直的表面，d 为电极间的间距。

在一定的光照度下，∆σ为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。

光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流，光敏电阻受到光照射时的阻值称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流，亮电流与暗电流之差称为光电流，一般暗电阻越大，亮电阻越小，光敏电阻的灵敏度越高，光敏电阻的暗电阻一般在兆欧数量级，亮电阻在几千欧以下，暗电阻与亮电阻之比一般在102～106 之间。

一般光敏电阻（如硫化铅、硫化铊）的伏安特性曲线如图（2）所示，由该曲线可知，所加的电压越高，光电流越大，而且没有饱和现象，在给定的电压下，光电流的数值将随光照增强而增大，在设计光敏电阻变换电路时，应使光敏电阻的工作电压或电流控制在额定功耗线之内。

图（２）光敏电阻伏安特性曲线光敏电阻的光电流与光照强度之间的关系，称为光敏电阻传感器的光照特性，不同类型的光敏电阻，其光照特性也不同，多数光敏电阻传感器光照特性类似于图（3）的特性曲线，光敏电阻的光照特性呈现出一定程度的非线性特性，光敏电阻的光照度——电阻值的典型特性曲线如图（4）所示，低照度a区曲线斜率较大，中间照度区b区可近似视为直线区，也是光敏电阻的主要工作区，因而光电流随光照度增长较快，在高照度区，电阻值随照度下降慢，光电流随照度增长也变慢。

He-Ne 激光纵横模及线宽测量一、 实验目的1． 掌握高斯光束强度分布的测量2． 掌握高斯光束发散角的测量3． 掌握F-P 标准具、F-P 扫描干涉仪的原理和使用方法 4． 掌握He-Ne 激光器纵横模模式的观察和测量 5． 掌握多光束干涉法测量激光线宽的原理及方法二、 实验原理1． 激光横模的观察和测量为了简单起见，我们只讨论基模，即TEM 00模，这个基模的光斑形状为图1所示。

图1这个模的电矢量E 的振幅为：))(exp()(),,(2220z w yx z w A z y x A +-=这种光场分布是高斯光束，所以成这样的光束为高斯光束。

如果记222y x +=ρ则))(exp()(),(220z w z w A z A ρρ-=当ρ=0，z=0时（即束腰的中心），电矢量振幅A 得知最大，为00/)0,0(w A A = 而当ρ0=w 0通常将电矢量振幅降到中心值的1/e 处时的径向距离称为光斑半径，用w(z)表示，w(z)作为光斑大小的量度，w 0为z=0处的光斑半径，通常称之为激光光束的腰粗。

在实际测量中，都是测量光强，因为光强与电矢量振幅之间的关系为：2A I α 所以激光束的横向光强分布为:))(2exp()())(2exp(])([),(),(22022202z w z I z w z w A z A z I ρρρρ-=-==当ρ=0时，I(0,z)=I 0(z)可以测出谐振腔轴上（即光斑中心）的光强随着光束不同位置时的值。

当z 值固定时，))(2exp()(),(220z w z I z I ρρ-=这样可以测出，随着径向不同位置ρ时的光强值。

光强随ρ而改变的关系由纪录仪直接给出，如图2。

图2由光强的高斯分布曲线（图2）可以找出光强下降到光斑中心光强的1/e 2处位置，这点离光斑中心的距离就为该处的光斑半径w(z)。

可以由w(z)与束腰w 0之间的关系式求得w 0，其关系式为2/12200])(1[)(wz w z w πλ+=激光光束尽管方向性很好，但也不是理想的平行束，而具有一定的发散角。

激光线宽测试技术研究一、实验目的1. 了解频谱仪以及探测器的使用2. 掌握延迟外插法测量窄线宽激光的基本原理3. 熟悉延迟外插法测量窄线宽激光的方法 二、基本原理延迟自外差测谱法的典型分辨率为KHz 量级，窄线宽激光器线宽测量技术中，这种线宽测量方法应用最为广泛。

延迟自外差法/零差法的基本原理是利用 Mach-Zehnder 型干涉仪把光的相位或频率噪声转换为强度噪声。

其关键是把被测激光器的一部分输出光因为本地振荡，从延迟的和非延迟的激光光波之间的 RF （声光调制器所加的射频）拍频/零拍频信号确定出激光器的线宽，基本系统框图如图1 所示。

图1延迟自外差/自零差测谱法的装置示意图1单模激光器的量子相位噪声单模激光器可认为是一个振幅稳定，相位有扰动的准单色电磁场00()exp [()]E t E j t t ωφ=+ 1 式中E0为振幅，ω0为电磁场的中心频率，υ(t)代表相位的随机波动，它导致谱线展宽。

引入光场的自相关函数：(1)0()()()exp[(,)]exp()E G E t E t j t j ττφτωτ*=<+>=<∆> 2△υ(t,τ)是相位抖动，表示的从时间t 到t +τ随机相位的变化。

(,)()()t t t φτφτφ∆=+- 3大多数情况下，该相位的随机变化可以假设为零均值的平稳高斯随机过程，其概 率密度函数可以表示为：221/221()[()]exp[][2()]2()W φτφτπφτφτ∆∆=⋅-<∆><∆>4<△υ2(τ)>是相位抖动的均方，与瞬时角频率波动谱S υ(ω)相关，可以表示为：22sin 2()[]()22S d φωττφτωωωτπ+∞-∞<∆>=⎰5根据文献[10]，利用众所周知的关系式：21exp[(,)]exp[()]2j t φτφτ<±∆>=-<∆> 6 因此激光场的相关函数可以表示为：(1)201()exp[()]exp()2E G j τφτωτ=-<∆> 7 考虑激光器工作于阈值以上量子相位噪声的影响，瞬时角频率波动谱S υ(ω)可以看成是平坦的，因此< △υ2(τ)>可以看作是随延迟时间线性变化的，即：2()2φτγτ<∆>= 8这里2γ是（3-8）式傅立叶变换后得到的激光场光谱S E (ω)的半高全宽（FWHM ）， 对（3-8）作傅立叶变换可得：20220/()()E S E γπωγωω=+- 92γ可以由 Schawlow-Townes 公式给出：2202(1)4sp mghvgn v P αγβ=+ 10νg是增益介质中光的群速度，h ν是光子能量，n sp 代表自发辐射因子，αm 是腔镜的损耗，β 是线宽的修正因子。

短光纤延时自外差法测量窄线宽激光器线宽
贾豫东;欧攀;杨远洪;张春熹
【期刊名称】《北京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2008(034)005
【摘要】从理论上分析推导了移频延时自外差法测量激光器线宽的基本原理,并采用延时自外差法数学模型,编写了仿真程序.借助此分析结果,通过对两台已知线宽的窄线宽激光器的实际测量数据,与仿真结果对比,验证了模型的正确性.在此基础上,提出了短光纤延时自外差法,采用该方法可以在延时光纤长度远小于6倍的激光器相干长度时,消除延时自外差法因为延时时间不够导致测量精度的大幅度下降这一缺陷,为工程上实现精确测量窄线宽激光器线宽提供了行之有效的方法.
【总页数】4页(P568-571)
【作者】贾豫东;欧攀;杨远洪;张春熹
【作者单位】北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083;北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083;北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083;北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】TN248
【相关文献】
1.超窄激光线宽测量的光外差混频测谱法 [J], 邱硕丰;刘毅;刘波;张瑞;钱彧哲;吕家琪
2.移频延时自外差法的DFB激光器线宽测量 [J], 王可宁;刘允雷;陈海滨;郭子龙
3.双光纤光栅法-珀腔可调谐窄线宽激光器 [J], 杜勇;董小鹏;陈敏秀;周金龙
4.基于延时零拍法的DFB光纤激光器线宽测量 [J], 王劲文;董小鹏;周金龙
5.用于空间外差光谱仪光谱定标的窄线宽可调谐光纤激光器 [J], 龙虎;刘昊炜;李志伟;李文彩;姚波;熊伟;毛庆和
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实验一 F-P 照相法测量激光的谱线宽度（设计性实验）【实验目的】1． 了解F-P （法布里－珀罗）干涉仪的结构及工作原理。

2． 掌握照相法测量激光谱线宽度的原理及光路。

【实验原理】一．法布里－珀罗干涉仪1899年法国的物理学家法布里（Fabry ）和珀罗（Perot ）创制的法布里－珀罗干涉是基于分振幅法的多光束干涉仪。

由于它所产生的条纹非常锐利，一直是长度计量和研究光谱超精细结构的有效工具；它还是激光谐振腔的基本结构。

F-P 干涉仪的结构图如图1.1所示，21,G G 是两块具有很小契角（一般约为035'-'）的平板玻璃，相对两名互相平行，并度有高反射率（90％以上）的反射膜。

入射光在21,G G 两相对面上多次反射和折射后，产生多束相干透射光，并在透镜2L 的后焦面上形成等倾圆环条纹，与迈克耳逊干涉仪的等倾圆环条纹相似，但条纹要细锐明亮的多。

如果21,G G 两板间的距离用间隔器固定，称为法布里－珀罗标准具。

如果两板间的距离h 可以调节，则称为法布里－珀罗干涉仪。

设单色光束从玻璃板进入空气薄层的振幅反射比为r ，透射比为t ；反过来，从空气层进入玻璃板的振幅反射比为r '，透射比为t '。

设入射光的振幅为A ，现将从薄层透射出来的各种光束的振幅标明在图1.2上。

因为反射引起的相位跃变将由r r '与反映，所以相邻两透射光束之间的相位差为：i h c o s 222λπλπδ=∆=（1－1）取第一束透射光的处相位为0，各透射光束的复振幅依次为：A 2'A 4' iP 1G 2G 1L 2L S i 图1.1 法布里－珀罗干涉仪 d图1.3 F-P 干涉仪光强分布01j Ae t t E '=；δj Ae r t t E 22''=；δ241j Ae r t t E ''=；δ361j Ae r t t E ''=………….所有透射光束跌加后的合成复振幅T E 为：A er r A e r t t A er er er t t E i i j j j T δδδδδ22236242111......)1(--='-'=+'+'+'+'= （1-2） 所以出射光光强分布为： 022224222)2(s i n 4)1()1(c o s 21)1(*I R R R A rr r E E I TT T δ+--=+--==*（1－3）其中反射率2r R =，20A I =。

成绩北京航空航天大学物理光学实验报告学院仪器科学与光电工程专业方向遥感科学与技术班级141717学号姓名权重1:1:1指导教师实验一光的干涉实验时间2016.12.18一、实验目的通过本实验，观察干涉现象，了解干涉原理，学会干涉光路的搭构与调整，通过干涉环的变化与被测量的关系，得到一些被测的物理量。

二、实验设备实验平台（400mm×600mm）1个二维可调半导体激光器（650nm，4mW) 1套二维可调分束镜1套二维可调反射镜2套二维可调扩束镜1套白屏1个气室＋压强计1套三、实验内容1）迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪作为一种十分古老的干涉仪，于1880年由迈克尔逊发明，并主要由此于1907年获得诺贝尔奖金。

它的基本光路结构如图1。

它常被用来测量物体的微小位移变化：从光源发出的一束相干光经分束镜G一分为二，分为两束。

一束透射光落在反射镜M1上，另一束反射光落在发射镜M2上，M1、M2分别将这两束光沿原路反射回来，在分束镜G上重合后射入扩束镜，投影在白屏上，如果我们对光路调整的合适，将在白屏上看到一系列的明暗相间的干涉条纹，这些干涉条纹会随着M1或M2的移动而移动，且非常敏感，只要反射镜移动半个波长，干涉条纹就移动一个周期，而光波长一般都在微米量级，因此它具有很高的灵敏度和分辨率。

图13）萨格奈克干涉仪萨格奈克干涉仪的光路结构如图3所示，光路由一个分束镜G和三个反射镜M组成，它的光路比较特殊，两束光沿着相同的路径反向传播。

由于两束光的传播路径严格重合，因此任何实际样品的影响都是同时作用在两个光束上的，且大多数情况下作用相互抵消，我们观察不到变化，但这种干涉仪对角度的变化却有反映。

假设干涉仪绕垂直于光路平面的轴转动，则一束光将顺着转动方向传播，而另一束光将逆着转动方向传播，这将引起光程差的变化，从而引起干涉条纹的移动。

目前广泛应用于航空、航天领域的的激光陀螺、光纤陀螺就是基于该原理。

图3内容：本实验的主要内容为，在光学实验平台上，按图示1、2、3所示光路搭建出三种干涉仪，并调整出粗细适当的干涉条纹。

测量激光谱线线宽一．实验目的加深了解法布里—泊罗标准具的多光束干涉原理；加深了解频域—时域对应测量的基本方法；掌握谱线线宽的测量方法。

二．实验内容掌握线宽测量光路的调整方法，掌握CCD系统在线宽测量上的应用；测量单频He-Ne激光器的线宽；测定F-P标准具的精细常数。

三．实验原理1． F-P标准具多光束干涉原理使用F—P干涉仪测量He-Ne激光器谱线线宽的光路如下图1所示：图1：F—P干涉仪测量He-Ne激光器谱线线宽光路示意图激光束经凸透镜L1扩束，投射到F—P标准具上，F—P标准具将不同角度入射的光束变换为一组一组方向不同的平行光，换言之，某一角度入射的光线，经标准具两面多次反射之后，变成与光轴成某一角度的一组平行光，各组平行光经过透镜L2聚焦在L2焦平面不同半径位置上，形成一系列同心干涉条纹。

透镜L2实际为CCD前的镜头。

F—P是多光束干涉仪，其原理如图2所示：图2：多光束干涉原理图由多光束干涉计算结果表明：F—P腔标准具对于不同的波长的光波有不同的透射T：（1）其中,I0：入射光强、I出：出射光强、r1：第一面的反射率、r2：二面的反射率、t1：第一面的透射率、t2：第二面的透射率、v：标准具内衰减系数、λ：波长、L：标准具厚度、α：折射角、L’ = Ln (n为玻璃折射率)， R1=r1 2，R2=r22 。

2．F-P标准具透过率T透射率T为极大值的条件即为：即：（2）3.自由光谱区当入射光为单色光时F—P仪的频谱是一系列的投射峰，相应地在屏空间上形成多级干涉条纹。

当射入光具有一定带宽时，当频率最小的m级与频率最大的m+1级重合时，即为仪器的自由光谱区。

(3)4. 标准具的透过率谱线宽度标准具的透过率谱线宽度，即透过率为最大值的一半时所对应的频率宽度，在垂直入射近似下：联立解得：(4)5．精细常数标准具的精细常数有下式决定：（5）精细常数越大，标准具的分辨率越大。

影响精细常数的因素很多，如反射率R的大小，反射面的不平行度等。

调试作业指导书产品型号：XX-XX-XXX-X部件代号:数控系统文件编号版本共31页（包括封血）拟制审核会签标准化批准刘纪董北顺深圳市大族彼岸数字控制软件技术有限公司文件名称PA系统调试工艺调试指导书工序名称电气检查工序号工艺附图电源供应插头AC 220V电源插头整机型号XX-XX-XXX-X文件编号部件代号版木A工步作业项目、方法、要求使用设备1在强电气控制柜小将主轴和伺服的电源先关闭2检查输入的220V电压是否正常（+/-10V范围内）3测量端子排上的AC220V+和机壳间是否有短路4先将系统上的所有24V和5V电源插头都拔掉，系统220V电源也拔掉5上电，用万用表测M AC220V是否正常，开关电源指示灯有没亮万用表6测量DC24V开关电源的输出24V+和24/是否正帘，有无短路，极性有没接反万用表7测量DC5V开关电源的输出5V+和5V-是否正常，有无短路，极性有没接反万用表8测量给数控系统供电的DC24V插头电压是不是24V （DC24V输入5P插头中间一个脚是24V-,其他都是24V+。

万用表档位选DC200V档，黑农笔测量5P插头中间的针脚，红表笔测量其他4个针脚，若显示24V才正确，注意正负）万用农9测量给系统提供DC5V的插头，注意插头插入方向和插头上5V的正负极必须与系统外壳上标注的一致，否则会导致严垂故障。

（一般情况下无需使用）万用表10测量给数控系统供电的220V三孔插头中下而两孔电压是否为220V万用表11以上检测无误厉关闭机床总电源12插上系统上的220V电源13插上DC24V电源插头，注意插头方向14插上DC5V电源插头，注意插头方向（一般情况下无需使用）拟制刘纪2012-08-08批准审核会签更改标记数量更改单号签名日期标准化第4页共31页更改标记更改单号签名H期标准化激光切割调试指导书匸序名称配置系统参数和PLC I工序号工艺附图快捷方式| 文件名称文件类型+ -QjDocuments and Settings•DRMSoftE-OHPAT OO I S ±OHW0CR60■+ Okingdee■+ -2jMcam99 $••€3 PAD ata I E-OCNCi i-C]IEC1131 Projects■ Machineparameter+ -(2］NCProg.丄』占丿亠十ngCNCi±)4HJ]PLC站网络J整机型号XX-XX-XXX-X文件编号部件代号版本A工步作业项目、方法、要求使用设备1机床PLC和参数都需要手动载入到数控系统中2机床参数存放路径=C:\PAData\MachincParamctcr中，参数文件后缀为.mpf3机床PLC存放路径=C:\PAData\IEC1131 Projects屮.PLC主程序后缀为.pro4注销当前用户界而：屏幕左下角［开始］-4关机］一选择其屮的［注销］5先将C:\PAData\lEC1131 Projects…一中的默认PLC文件全删除6将U盘中备份的四个PLC文件拷贝到C:\PAData\IEC1131 Projects中7将U盘中备份的机床参数文件拷贝到C:\PAData\MachineParameter ,|,8进入到PA软件［设置］菜单下，如右图所示，将箭头所指的2个文件机床参数和循环参数文件粘贴到下而控制菜单下的CNC中9打开PLC编辑器，PLC密码当而吿知，打开PLC后选择将PLC在线编译，PLC 会被自动加载到CNC控制系统11'10打开PA数控软件的［信息卜■［版本卜…可以查看当前机床正在使用的PLC和参数121314刘纪2012-08-08更改标记数量更改中号会签标准化匚序名称安装激光断点返冋、参数工艺设置界而工序号工艺附图激光断点返回（可多次接刀）Setup Laimcher 激光参数工艺界面Setup Launcher公司名称整机型号xx-xx-xxx-x文件编号部件代号版木A工步作业项目、方法、要求使用设备1安装软件时候要保证C盘保护无效，CNC软件没有运行；2激光断点返回功能需婆配合专用的PLC程序一起使用，否则会报错；3断点返回安装默认路径：C:\Program Files\PowerAutomation\Hmi\Plugins\ResumeBreakPoint544安装工艺界而5安装默认路径：C:\Program Files\Power Automation\Hmi\Plugins\LaserParam6789更改标记数量更改单号拟制审核会签标准化刘纪2012-08-08激光切割调试指导书工序名称排除【0类报警工序号工艺附图I EMERG Sensor farFACE BUMPX LIMPX LIMMY LIMMY LIMPZ LIMPZ LIMMY HOMEX HOMEZ HOMELASER READY1LASER ErrorLASER WamingX SERVO ALARM广正而建撞根警*）0X铀正限俊那）广X铀负限位勺（*Y轴负限仗*） 0Y轴正限侵木）严乙綁负限役为（也辆负限位七I 0Y厢点开关*）3X琼点开关冰）（Z辆臣点幵关*）0IPG舐光寒各好B1）計IPG舐光根苦B4*）（巴PG舐光警告B13*）Nozzle CollisionCable cutBody touchPos reachedLED CYCLEONSEV ONAIR VALVE02 VALVEN2 VALVEQ AIROUT YELLOWOUT REDY SERVO ALARMZ SERVO ALARMAIR LOW广X辆伺宏根営*）炉丫铀间宏根警*）广Z辆伺展根警*）广气压不足根警没有用A1 LaserRequestELE LASER1LASER ResetED LIGHTIPGSTARTALARM AIRALARM 02ALARM N2Stop_ProgramHI PRESSURELOW PRESSURE（水喷嘴殘攬佶号广切別头传感券电缆断略A1莎广切別头主体筱撞根咎A14亦—进喷嘴丢失/切割头到达榕定転»机床运行工作幻X）广伺炭使能來）0空气电槪阀水）（*負气电磁阀*）炉氟气电碣阀水）0切削头吹）0外冊黄灯*）%*外都合俸灯*）广A1漱光外技棧式佶号为0IPG电于光闸A2*）（♦IPCgft光根吿复*）（*IPGA6^ KI挖制佶号逋il*）（*IPG舐光務長睜悴止AW）广髙压电歳阀没有用冰）CM氐压电黴闽没有用木）（水氧气压力*）广空气氮气SE力冰）Prop_VahieSensor^readyAIRPRESS3进切割头涨各好A13*j AIRPRESS 1整机型号XX-XX-XXX-X文件编号部件代号版木A工步作业项目、方法、要求使用设备1系统上IO地址与扩展的PAMIO盒上的位置一一对应2在系统界面的［信息］■…［接口显示卜-［PLC接口冋以打开系统的10监控界面3ALT+5和ALT+6可以切换显示输入/输出，浅绿色（亮灯）表示10点有动作4深绿色（灯灭）表不10点无动作5毎组IO有8个信号，从1到8,毎组上面有该组在PLC屮的地址比如Input l（l）组下面的1・8对应PLC中上也址1X1.1—-1X1.86输出对应0utput 100（l）,对应PLC中输出地址的QX100.1-QX 100.878PA数控系统的输入点为DC24V+触发，即输入24V时输入点动作9输出点输出电压也为DC24V+,其输出只能驱动DC24V继电器10系统调试时，可以根据报警情况给输入点直接接上或断开24V來模拟报警信号11为方便下而调试，先将载入CNC的参数的回原点使能信号关掉。

激光原理实验指导书中北大学信息与通信工程学院实验一：He-Ne激光器谐振腔调整和激光特性的测量（2学时）一、实验目的：1．了解He-Ne激光器的构造。

2. 观察并测量He-Ne激光器的功率、发散角等特性参数。

3. 调整谐振腔一端的反射镜，观察谐振腔改变后He-Ne激光器性能参数的变化。

4. 了解外腔He-Ne激光器的偏振态5. 通过光栅方程来验证He-Ne激光的波长二、实验内容：1. He-Ne激光器发散角测量关键是如何保证接收器能在垂直光束的传播方向上扫描，这是测量光斑尺寸和发散角的必要条件。

由于远场发散角实际是以光斑尺寸为轨迹的两条双曲线的渐近线间的夹角，所以我们应延长光路以保证其精确度，此时需要在前方放置反射镜。

可以证明当距离大于λπ2ω7时所测的全发散角与理论上的远场发散角相比误差仅在1%以内。

（1）确定和调整激光束的出射方向，放置一个反射镜来延长光路。

（2）在光源前方L1处用光功率计检测，在与光轴垂直的某方向延正负轴测量并绘出光功率/位移曲线。

（3）由于光功率/位移曲线是高斯分布的，定义P max/e2为光斑边界，测量出L1位置的光斑直径D1。

（4）在后方L2处用光功率计同样测绘光强/位移曲线，并算出光斑直径D2。

（5）由于发散角度较小，可做近似计算，θ2=D2-D1/L2-L1,便可以算出全发散角2θ。

2. 外腔He-Ne激光器偏振态验证在外腔He-Ne激光器的谐振腔内由于放置了步儒斯特窗，限制了输出光片振态为垂直桌面的线偏振，因此，可在输出前方放置一个偏振片，通过旋转偏振片来分析外腔He-Ne 激光器激光的偏振方向。

3 .利用光栅方程验证波长。

我们所用的He-Ne激光器的波长是623.8nm, 通过光栅方程可以验证激光器的波长值。

（1）观察衍射图样，统计出衍射级数j。

（2）见图一，根据三角公式，计算出衍射角θ。

（3）由于光栅常数d已知，根据光栅方程可以计算出激光波长。

θ±=jdλ=j(±),1,2sin,0三、实验原理1. 高斯光束的发散角激光器的光强分布为高斯函数型分布，故称为高斯光束。

本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==北航光电实验指导书篇一：北航光电测试综合实验实验指导书光电测试综合实验实验指导书北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院201X年5月一、实验系统简介1.1 多功能光学系统本实验系统的光学原理如图1所示，激光（He-Ne，波长6358nm，功率>3mv）通过送计算机图1 实验仪光学系统1－激光器 2,17－衰减器3,5,11－定向孔 4,13－移动反射镜 6,7,9,12－反射镜 8,29－物镜 10－准直透镜 14－分光棱镜 15－共焦显微镜 16－多功能试件夹及组合工作台 18－带压电陶瓷的组合工作台 19,27－衍射试件平台 20－成像透镜 21－目镜22－可调光阑 23－光电接收器 24－导轨25,28－直角棱镜26－傅氏透镜 30－五维调节架 31－光纤分束器 32－光纤 33a－外置式光纤传感器 33b－内置式光纤传感器 34－光纤夹持器 35－备用试件架各种光学元件的切换与配置，组合成一种光学物理系统，实现定性观察与定量测试的多功能，最终由光电接收器23接收，并将信号送入计算机系统，完成实验内容的显示与计算。

所谓多功能，主要由下列七部分组成：1． Tyman-Green干涉系统激光1经衰减器2调节光强，小孔3,5定向，扩束镜8,10扩束，分光棱镜14分光后，一路由工作台16上试件返回，形成参考光，一路由工作台18上试件返回形成物光，再返回分光镜14形成干涉场，经透镜20成像（透镜21选装），光阑22滤波（选装）后，在CCD23上形成稳定干涉图样，由计算机程序实现参数显示与计量。

2．衍射计量系统激光经4，12，13，14转向，射向衍射试件（试件夹19中）产生衍射，经20会聚成像，至23接收，送计算机显示器观察，并对部分试样实现定标与计量。

基于延时零拍法的DFB光纤激光器线宽测量
王劲文;董小鹏;周金龙
【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(046)003
【摘要】DFB单频光纤激光器输出的超窄线宽作为光学系统中的一个重要参数需要进行准确的测定,因此,采用延时零拍法重点对1 053 nm波长的DFB掺Yb3+光纤激光器的超窄线宽进行了测量,并且研究了差拍光电流谱线的输出特性.针对超窄线宽DFB光纤激光器输出的特点设计了相应的光电转换放大电路,测得1 053 nm 的DFB光纤激光器的线宽为31 kHz.该测量结果对于窄线宽DFB光纤激光器应用于光纤传感、光纤通信领域具有一定的指导意义.
【总页数】4页(P322-325)
【作者】王劲文;董小鹏;周金龙
【作者单位】厦门大学信息科学与技术学院,光波技术研究所,福建,厦门,361005;厦门大学信息科学与技术学院,光波技术研究所,福建,厦门,361005;厦门大学信息科学与技术学院,光波技术研究所,福建,厦门,361005
【正文语种】中文
【中图分类】TN247;TN248
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4.移频延时自外差法的DFB激光器线宽测量 [J], 王可宁;刘允雷;陈海滨;郭子龙
5.基于MI自零差法的窄线宽激光器线宽测量 [J], 王巍;李东明;葛辉良;曹云龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。