信息光学实验报告册

电子科技大学物理电子学院第14-15周标准实验报告（实验）课程名称信息光学综合平台实验电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：刘艺实验地点：主楼东112、115、109B实验时间：2011年12月3日、4日、10日、11日实验一基于空间光调制器输入的联合变换相关图像识别实验一、实验目的1. 掌握联合变换相关的基本原理；掌握联合变换功率谱重现的相关簇特点；2. 对相同图像、相似图像、不相似图像三种情况分别拍摄并重现其联合变换功率谱，观察用联合变换实现光学图像识别的效果。

3. 进一步学习光学图像识别的方法，体会光学图像识别的要素。

二、实验器材He-Ne激光器一台（含电源），电子快门1个，光学元件若干，透射型电光调制空间光调制器1台，光学CCD一个，实验用微机及配套软件一套。

三、实验步骤及操作1、使用空间光调制器输出图像使用大恒的电光调制型透射空间光调制器输出图像。

注意要设置Windows有两块输出显卡和显示器，设置空间光调制器为Windows的第二显示器，将程序的输出图像拖到第二块显示器处并使用。

由于本实验使用的空间光调制器是由像素阵列构成，其结构具有点阵特性，因此平行激光照明后有多级衍射光输出。

同时，实验使用的透射型空间光调制器是由液晶制作的(SLM)，因此输入要求为竖直方向的偏振光，输出为水平方向的偏振光，要求在输出后使用偏振片滤除竖直方向的背景光，提高输出图像的对比度。

为了提高空间光调制器输出图像的亮度，可以使用如图23-3的光路。

其中P是水平方向的偏振片；透镜L1的作用是将大角度的衍射光束聚焦到一个小口径，以满足偏振片P的口径的限制要求；透镜L3的作用是将聚焦光束还原为平行光束，且可以通过调节焦距f1和f2的大小，对输出图像按需求进行缩放。

2、布置实验光路记录联合变换功率谱的实验光路如图23-4；图中L和L c各是扩束、准直透镜，L1是傅里叶变换透镜，其前焦面P1是输入面，后焦面P2放置全息干板进行联合变换功率谱的记录。

一、实验目的1. 了解光学信息处理的基本原理和常用方法。

2. 掌握光学傅里叶变换和空间滤波技术。

3. 熟悉MATLAB软件在光学信息处理中的应用。

二、实验原理光学信息处理是利用光学原理对图像进行处理的一种技术，具有处理速度快、并行性好等优点。

傅里叶变换是光学信息处理的核心，可以将空间域的图像转换为频域图像，便于进行滤波、增强等操作。

空间滤波是一种常用的图像处理方法，通过对图像的频域进行滤波，可以去除噪声、边缘提取等。

三、实验内容1. 光学傅里叶变换（1）实验步骤：1）利用MATLAB软件生成一幅随机噪声图像。

2）对图像进行傅里叶变换，得到频域图像。

3）观察频域图像，分析图像的频率成分。

4）对频域图像进行滤波处理，如低通滤波、高通滤波等。

5）对滤波后的频域图像进行逆傅里叶变换，得到处理后的图像。

（2）实验结果：1）原始噪声图像2）频域图像3）滤波后的频域图像4）逆傅里叶变换后的图像2. 空间滤波（1）实验步骤：1）利用MATLAB软件生成一幅含噪声的图像。

2）对图像进行傅里叶变换，得到频域图像。

3）在频域图像上设置一个矩形滤波器，对图像进行滤波处理。

4）对滤波后的频域图像进行逆傅里叶变换，得到处理后的图像。

（2）实验结果：1）原始含噪声图像2）频域图像3）滤波后的频域图像4）逆傅里叶变换后的图像四、实验结果分析1. 光学傅里叶变换通过实验，我们可以看到，傅里叶变换可以将空间域的图像转换为频域图像，便于进行滤波、增强等操作。

在频域图像上，我们可以清晰地观察到图像的频率成分，有助于我们更好地理解图像。

2. 空间滤波空间滤波是一种常用的图像处理方法，通过对图像的频域进行滤波，可以去除噪声、边缘提取等。

实验结果表明，空间滤波可以有效地去除图像噪声，提高图像质量。

五、实验结论1. 光学信息处理技术具有处理速度快、并行性好等优点，在图像处理领域具有广泛的应用前景。

2. 傅里叶变换是光学信息处理的核心，可以将空间域的图像转换为频域图像，便于进行滤波、增强等操作。

信 息 光 学 实 验实验报告填写实验报告的要求1.实验前要认真预习实验内容，理解实验的原理。

2.实验过程中要严肃认真地做好实验记录，确认所记录的数据无误后，认真填写实验报告。

3.在试验过程中，对观察到的现象，尽量用图示说明并加以简明的理论分析。

4.对实验原理深入理解，认真回答课后思考题。

5.要求书写整洁，字体端正。

实验1 1 像面全息图像面全息图像面全息图第一部分第一部分：：预习(一)实验目的1．掌握像面全息图的记录和再现原理，学会制作像面全息图，为彩虹全息实验打下基础；2．观察像面全息图的再现像，比较其与普通三维全息图的不同之处； 3．分析离焦量对像面全息图再现像清晰度的影响(二) 实验光路La －激光器 BS －分束镜 M1、M2－全反镜 L-成像透镜 Lo1、Lo2－扩束镜 H －全息片(三) 实验原理将物体靠近全息记录介质，或利用成像系统将物体成像在记录介质附近，再引入一束与之相干的参考光束，即可制作像全息图。

当物体紧贴记录介质或物体的像跨立在记录介质表面上时，得到的全息图称为像面全息图。

因此，像面全息图是像全息图的一种特例。

像面全息图的记录光路如图所示。

激光器发出的激光束经反射镜M 1折转后被分束镜分成两束，透过的光束经反射镜射M 2反射后被扩束镜扩束并照明物体，物体被成象透镜成像在全息干板上构成物光；M 3反射的一束光被扩束镜扩束并照明全息干板H ，作为参考光。

由于全息干板位于像面上，故记录的是像面全息图。

像面全息图的特点是可以用宽光源和白光再现。

对于普通的全息图，当用点光源再现时。

物上的一个点的再现像仍是一个像点。

若照明光源的线度增大，像的线度随之增大，从而产生线模糊。

计算表明，记录时物体愈靠近全息图平面，对再现光源的线度要求就愈低。

当物体或物体的像位于全息图平面上时，再观光源的线度将不受限制。

这就是像面全息图可以用宽光源再现的原因。

全息图可以看成是很多基元全息图的叠加，具有光栅结构。

信息光学实验报告信息光学实验报告引言信息光学是一门研究光学与信息科学交叉的学科，它利用光的特性和技术手段来处理和传输信息。

本实验旨在通过实际操作，探索信息光学的基本原理和应用。

一、光的干涉与衍射光的干涉与衍射是信息光学中重要的现象，本实验使用双缝干涉装置和单缝衍射装置来观察和研究这些现象。

1. 双缝干涉装置实验中使用的双缝干涉装置由一束激光器发出的平行光束照射到一个有两个狭缝的屏上。

通过调节狭缝的间距和光源到屏的距离，我们可以观察到干涉条纹的形成。

实验结果显示，当两个狭缝的间距适当时，干涉条纹清晰可见。

这是因为光波经过两个狭缝后，形成了相干的光波，相干光波的叠加产生了干涉现象。

通过测量干涉条纹的间距，我们可以计算出光的波长。

2. 单缝衍射装置实验中使用的单缝衍射装置由一束激光器发出的平行光束照射到一个有一个狭缝的屏上。

通过调节狭缝的宽度和光源到屏的距离，我们可以观察到衍射现象。

实验结果显示，当狭缝的宽度适当时，我们可以看到在中央明亮的主极大附近有一系列暗纹和亮纹。

这是因为光波经过狭缝后发生衍射，形成了衍射图样。

通过测量衍射图样的角度和宽度，我们可以计算出光的波长和狭缝的宽度。

二、全息术全息术是信息光学中的一项重要技术，它利用光的干涉和衍射原理，将物体的全息图像记录在光敏材料上，并通过光的衍射再现出物体的三维图像。

实验中，我们使用了全息干涉术来记录和再现物体的全息图像。

首先，我们将物体放置在激光器照射下，将物体的全息图像记录在光敏材料上。

然后，我们使用激光束照射光敏材料，通过光的衍射，我们可以再现出物体的三维图像。

实验结果显示，通过全息术记录和再现，我们可以获得物体更加真实和立体的图像。

全息术在三维成像、光学存储和光学计算等领域有着广泛的应用。

三、光纤通信光纤通信是信息光学中的一项重要应用，它利用光的传输特性来实现信息的高速传输。

实验中，我们使用了一根光纤来传输信息。

我们将一束激光束通过光纤发送到接收端，通过调节激光的强度和频率，我们可以实现不同的信号传输。

系别___________ 班号____________ 姓名______________ 同组姓名 __________实验日期_________________________ 教师评定______________【实验名称】全息照相【目的要求】a)了解全息照相的基本原理。

b)学习全息照相的实验技术。

【仪器用具】简易隔震台, 氦氖激光器, 快门及定时曝光器, 阔属透镜,反射镜和分束器, 光电池和光电检流计, 全息底片, 被摄物体, 显微镜, 洗相设备。

【实验原理】全息照相原理是D.嘎波在1948年提出的。

60年代以后, 全息技术有了迅速和宽广的发展。

a)投射式全息照相所谓透视时全息照相是指重现时所观察和研究的是全息图透射光的成像。

i)全息记录如果将物光和参考光的干涉条纹用感光底片记录下来, 那就记录了底片所在位置物光波前的振幅和位相。

t(x,y) = t0−βI(x,y) = t0 - β(A R2 + A02 + 2A0A R cos(φ0−φR))ii)物光波前的重现用一束于参考光完全相同的平面波照在全息图上, 则在平面上全息图透射光的复振幅分布为:这样，系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________实验日期 _________________________ 教师评定 ______________Ũt (x,y) = [t 0 − β(A R 2 + A 02)]A R exp[i 2πλsin α∙y] − βA R 2A 0exp(i φ0) − βA R 2A 0exp[−iφ]exp[i 2πλ2sin α∙y]透过全息图以后 平面上波前就可以分成3项, 第一项是一个衰减了的照明光, 第二项是+1级衍射, 它对应原来的物光, 第三项是物光的共轭波前。

这三项有一个角度分离, 因此我们可以分开他们。

【实验内容】a)透射式全息图的记录打开激光器, 设计安排光路, 光路满足要求:经透镜扩展后的参考光应均匀照在整个底片上, 被摄物体各部分也应得到较均匀照明； 物光和参考光的光程大致相同, 相差不要超过5cm ； 在底片处物光和参考光的光强比约为1:2到1:6.45°系别___________ 班号____________ 姓名______________ 同组姓名 __________实验日期_________________________ 教师评定______________关上照明灯（可以打开暗绿灯）。

光学信息处理,实验报告,清华光学信息处理实验报告实验十透镜的FT性质及常用函数与图形的光学频谱分析一、实验目的：1. 了解透镜对入射波前的相位调制原理2. 加深对透镜复振幅传递函数透过率物理意义的认识（参见实验十一实验原理）3. 应用光学频谱分析系统观察常见图形的傅里叶（FT）频谱,加深空间频率域的概念二、实验原理：理论基础：波动方程、复振幅、光学传递函数透镜由于本身厚度变化，使得入射光在通过透镜时，各处走过的光程不同，即所受时间延迟不同，因而具有位相调制能力，下图为简化分析，假设任意点入射的光线在透镜中的传播距离等于该点沿光轴方向透镜的厚度，并忽略光强损失，即通过透镜的光波振幅分布不变，仅产生大小正比于透镜各点厚度的位相变化，透镜传递函数记为：t(x,y)=exp[jΦ(x,y)] （1）Φ(x,y)=kL(x,y)L(x,y):表示光程MNL(x,y)=nD(x,y)+[D0-D(x,y)] （2）D0：透镜中心厚度。

D：透镜厚度。

n：透镜折射率。

可见只要知道透镜厚度函数D（x,y）可得出其位相调制，在球面透镜傍轴区域，用抛物面近似球面，可得到球面透镜的厚度函数：D?x,y??D0?12x?y221R?11?（3）R2??R1，R2：构成透镜的两个球面的曲率半径。

因此有111t?x,y??exp?jknD0??exp??jk?n?1?x2?y2RR（4）221?111n?1?引入焦距f，其定义式为??代入（4）得：fRR2??1 k2t?x,y??exp?jknD0?exp??jx?y22f此即透镜位相调制的表达式。

第一项位相因子仅表示透镜对于入射光波的常量位相延迟，不影响位相的空间分布，即波面形状。

第二项起调制作用的因子，它表明光波通过透镜时的位相延迟与该点到透镜中心的距离平方成正比。

而且与透镜的焦距有关。

其物理意义在于，当入射光波ui?x,y??1时分布为u'?x,y??u?x,y?*t?x,y??exp??jk2x?y22f傍轴近似下，这是一个球面波，对于正透镜f0,这是一个向透镜后方距离f处的F会聚的球面波。

一、实验目的1. 理解信息光学的基本原理和实验方法；2. 掌握信息光学中常用的光学元件和仪器；3. 培养实验操作技能，提高动手能力；4. 通过实验验证信息光学的基本理论和现象。

二、实验原理信息光学是研究光在信息传输、处理和存储等领域中的应用的科学。

本实验主要包括以下几个方面：1. 光的干涉现象：利用光的干涉原理，通过实验观察干涉条纹，研究光波的相干性、相位差和光程差等概念。

2. 光的衍射现象：通过实验观察单缝衍射、圆孔衍射等现象，研究光的衍射规律，了解衍射极限和衍射效率。

3. 光的偏振现象：通过实验观察光的偏振现象，研究偏振光的产生、分解和检验方法，了解偏振光在信息光学中的应用。

4. 光的调制与解调：利用调制和解调技术，实现光信号的传输和处理，研究调制方式、解调方法及调制效率等。

三、实验仪器与设备1. 光源：He-Ne激光器、白光光源；2. 光学元件：透镜、棱镜、光栅、偏振片、全息底片等；3. 仪器设备：光具座、光功率计、显微镜、分光计等。

四、实验内容及步骤1. 光的干涉实验（1）调整光源，使其发出单色光；（2）利用分光计将光束分成两束，一束作为参考光，另一束作为物光；（3）调整透镜和光栅，使物光和参考光在光具座上会合；（4）观察干涉条纹，分析干涉条纹的分布规律。

2. 光的衍射实验（1）调整光源，使其发出单色光；（2）利用单缝衍射实验装置，观察单缝衍射现象；（3）调整圆孔衍射实验装置，观察圆孔衍射现象；（4）分析衍射现象，验证衍射规律。

3. 光的偏振实验（1）调整光源，使其发出偏振光；（2）利用偏振片观察偏振光的产生、分解和检验；（3）分析偏振现象，了解偏振光在信息光学中的应用。

4. 光的调制与解调实验（1）调整光源，使其发出调制信号；（2）利用调制器将信号调制到光波上；（3）利用解调器将调制信号解调出来；（4）分析调制与解调过程，研究调制方式、解调方法及调制效率。

五、实验结果与分析1. 光的干涉实验：观察到干涉条纹，验证了干涉原理，分析了干涉条纹的分布规律。

第1篇一、实验目的1. 了解光学实验的基本原理和实验方法；2. 掌握光学仪器的基本操作和调整技巧；3. 通过实验验证光学理论，加深对光学知识的理解；4. 培养团队合作精神和实验技能。

二、实验内容及步骤1. 实验一：光的反射和折射（1）实验目的：验证光的反射和折射定律，了解光在介质中的传播规律。

（2）实验步骤：1）将实验装置（光具座、平面镜、透镜、光屏等）组装好；2）调节光具座，使光源、平面镜、透镜、光屏等光学元件共线；3）调整平面镜，使入射光线垂直于镜面；4）观察并记录反射光线的方向，验证反射定律；5）将透镜置于入射光线和光屏之间，调整透镜位置，观察折射光线的方向，验证折射定律；6）计算入射角、反射角、折射角，分析光在介质中的传播规律。

（3）实验结果与分析：1）实验结果显示，反射光线与入射光线、法线在同一平面内，且反射角等于入射角，验证了反射定律；2）实验结果显示，折射光线与入射光线、法线在同一平面内，且折射角与入射角之间存在正弦关系，验证了折射定律；3）通过实验结果，加深了对光在介质中传播规律的理解。

2. 实验二：薄膜干涉（1）实验目的：观察薄膜干涉现象，了解干涉原理和薄膜厚度与干涉条纹的关系。

（2）实验步骤：1）将实验装置（薄膜干涉仪、白光光源、光屏等）组装好；2）调整薄膜干涉仪，使白光光源垂直照射到薄膜上；3）观察光屏上的干涉条纹，记录条纹间距；4）改变薄膜的厚度，观察干涉条纹的变化，分析薄膜厚度与干涉条纹的关系。

（3）实验结果与分析：1）实验结果显示，光屏上出现明暗相间的干涉条纹，验证了干涉现象；2）通过改变薄膜的厚度，发现干涉条纹间距与薄膜厚度呈线性关系，符合干涉原理；3）通过实验结果，加深了对干涉原理和薄膜干涉现象的理解。

3. 实验三：衍射和光的衍射极限（1）实验目的：观察光的衍射现象，了解衍射原理和衍射极限。

（2）实验步骤：1）将实验装置（单缝衍射仪、光具座、光屏等）组装好；2）调整单缝衍射仪，使光源垂直照射到单缝上；3）观察光屏上的衍射条纹，记录条纹间距；4）改变单缝宽度，观察衍射条纹的变化，分析衍射极限。

光学系统设计实验报告设计题目: 显微镜系统专业班级：光信息学生姓名：学号：指导老师：一实验目的1. 了解光学系统设计的基本步骤，学会基本外形尺寸的计算。

2. 熟悉ZEMAX软件的操作，了解操作要领，学会应用基本的相差评价函数并进行优化。

二、实验器材ZEMAX软件、相关实验指导书三、设计要求1）设计说明书和镜头文件。

镜头文件包括物镜镜头文件、目镜镜头文件和光学系统镜头文件。

2）部分技术参数选择：①目镜放大率11；②物镜放大率9；③沿光轴,目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离230毫米；④其它参数自定；3）其他要求①视场大小自定，尽可能大些，一般达到商用仪器的一半。

②可以不加棱镜。

如加棱镜，折转角大小自定。

棱镜可以按照等效玻璃板处理。

可以对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。

四、具体设计1.系统结构设计思路1) 系统结构框图物体经物镜所成的放大的实像与分划板重合，两者一同经目镜成一放大的虚像。

棱镜的型式为斯米特屋脊棱镜，使系统成正像。

2) 等效光路原理图3)外形尺寸计算目镜的放大率：；物镜的放大率：；目镜的焦距：取分辨率：3.光学部件的结构形式按照实验步骤，先计算好外形尺寸。

然后根据数据要求选取目镜与物镜。

先做物镜。

因为这个镜片比较少。

按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。

简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。

然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。

将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。

1）显微镜物镜的光学性能参数主要性能参数是：数值孔径，垂轴放大率，视场。

（图3 显微物镜）可选取低倍物镜 (3-6倍)，如上图所示2)显微镜目镜的光学性能参数像方视场角 , 焦距, 出瞳距，工作距离（图4 显微目镜）选取对称式目镜，如上图所示.4．光学系统的拼接和优化1）物镜设计及优化①在物镜库中选取符合9倍放大率，焦距适合的镜头，输入参数，经过优化后物镜成品参数图如图所示（显微物镜参数）（显微物镜光路图）物镜参数②设置评价函数为默认类型，并限制PMAG放大率为为9，进行优化，可见物镜成像会聚效果比较好，满足设计要求。

《信息光学》课程实验讲义与教案编写者：翁嘉文参考教材：自编《信息光学讲义》华南农业大学应用物理系2009年5月目录实验一阿贝成像原理与空间滤波 (2)实验二θ调制 (8)实验三利用光栅滤波实现图像相加减 (13)实验四利用复合光栅实现光学微分处理 (18)实验五马赫－曾德尔干涉仪 (23)实验六三维形貌测量 (26)实验七数字全息 (32)实验教案 (36)阿贝成像原理与空间滤波一个光信号与它的频谱是同一事物在两个空间的表现，光信号分布于坐标空间（x , y ）,而它的频谱存在于频率空间（f x , f y ）。

由信号到频谱可以通过透镜来实现。

1873年阿贝（E.Abbe ，1840－1905）在显微镜成像原理的研究中，首次提出了在相干光照明下显微镜两次成像的概念。

阿贝成像理论以及阿贝—波特实验告诉人类：可以通过对信号的频谱进行处理(滤波)来达到对信号本身作相应处理的目的。

这正是现代光学信息处理最基本的思想和内容。

本实验对加深傅里叶光学空间频率、空间频谱和空间滤波等概念的理解，熟悉阿贝成像原理，了解透镜孔径对成像分辨率的影响以及对研究现代光学信息处理均有十分重要的意义。

一、实验目的1. 了解信号与频谱的关系以及透镜的傅里叶变换功能。

2. 掌握现代成像原理和空间滤波的基本原理，理解成像过程中“分频”和“合成”的作用。

3. 掌握光学滤波技术，观察各种光学滤波器产生的滤波效果，加深对光学信息处理基本思想的认识。

二、实验原理1、光学傅里叶变换一个光学信号是空间变量),(y x g y x ,的二维函数，其傅里叶变换被定义为:= (1)∫∫+∞∞−•+•−=dxdy ey x g f f G y f x f j y x y x )(2),(),(π)},({y x g FT 符号FT 表示傅里叶变换。

本身也是两个自变量的函数。

分别是与),(y x f f G y x f f ,y x f f ,y x ,方向对应的空间频率变量。

I 实验报告全息照相实验目的１．了解全息照相的基本原理；２．学习全息照相的实验技术，拍摄合格的全息图；３．了解摄影暗室技术。

仪器用具光学平台，He-Ne 激光器及电源，快门及定时日光器，扩束透镜,反射镜和分束镜，光功率计，全息底片，被摄物体，显微镜，暗室技术使用的设备原理全息照相的基本原理是D.伽柏在1948年提出的。

20世纪60年代以后，由于激光的发现及离轴全息图的发明，使全息技术有了很大的发展和应用。

全息照相中所记录和重现的是物光波中的振幅和相位，所以是全部的信息。

下面分别讨论透射式和反射式全息照相的原理。

一、透射式全息照相透射式全息照相是指重现时所观察和研究的是全息图透射光的成像。

１．全息纪录如果将物光和参考光的干涉条纹记录下来，那就记录了底片所在位置物光波前的振幅和相位。

物光可看作物体上点所发出球面波的叠加。

000()()exp[()]U P A P i P φ= 设感光底片所在平面为z=0,则此平面上光波前为000(,)(,)exp[(,)]U x y A x y i x y φ=参考光为 ()exp[()]r r rU y A i y φ= 则底片上光强分布为22(,)2cos()r o o r o r I x y A A A A φφ=++-在适当控制曝光量和显影条件后，可以使全息图的振幅透过率t 与光强I 成线性关系：(,)(,)o t x y t I x y β=-２．物光波前的重现用一束与参考光完全相同的平面波照在全息图上，则(,)()(,)t r U x y U y t x y =22220002[()]exp[sin ]exp[]r r r o t A A A i y a A A i πββφλ=-+-22exp[]exp[2sin ]r o o A A i i y a πβφλ--. 其中第二项是+1级衍射，在全息图后面又重新出现了和原来物体发出光波同样的波前。

第三项则包含了物光的共轭波前，同时还有相位因子。

一、实验目的1. 了解信息光学的基本原理和实验方法。

2. 学习利用信息光学技术进行图像处理和光学信息传输。

3. 掌握信息光学实验仪器的操作和实验数据的处理方法。

二、实验原理信息光学是研究光波在信息传输、处理和存储等方面的学科。

本实验主要涉及以下内容：1. 光学信息传输：利用光纤传输信息，通过调制解调技术实现数字信号的传输。

2. 图像处理：利用光学滤波器和傅里叶变换等方法对图像进行增强、压缩和恢复等处理。

3. 光学存储：研究光盘、全息存储等光学存储技术。

三、实验仪器与设备1. 光纤通信实验箱2. 光学滤波器3. 傅里叶变换实验装置4. 全息存储实验装置5. 相关软件和计算机四、实验内容及步骤1. 光纤通信实验（1）搭建光纤通信实验系统，包括光源、光纤、光模块、电模块等。

（2）调整实验系统，使光源发出的光通过光纤传输。

（3）利用调制解调技术实现数字信号的传输。

（4）观察和记录实验数据，分析光纤通信的性能。

2. 图像处理实验（1）搭建图像处理实验系统，包括图像源、光学滤波器、傅里叶变换装置等。

（2）将图像通过光学滤波器进行滤波处理。

（3）对滤波后的图像进行傅里叶变换，得到图像的频谱。

（4）分析频谱，根据需要选择合适的滤波器对图像进行处理。

（5）将处理后的图像进行傅里叶逆变换，得到恢复后的图像。

3. 光学存储实验（1）搭建光学存储实验系统，包括全息存储装置、光源、物镜、记录介质等。

（2）调整实验系统，使光源发出的光通过物镜照射到记录介质上。

（3）利用全息技术记录图像信息。

（4）观察和记录实验数据，分析全息存储的性能。

五、实验结果与分析1. 光纤通信实验实验结果显示，光纤通信系统能够稳定地传输数字信号，传输速率较高，损耗较小。

2. 图像处理实验实验结果表明，利用光学滤波器和傅里叶变换技术可以对图像进行有效的处理，如增强、压缩和恢复等。

3. 光学存储实验实验结果显示，全息存储技术能够记录和恢复图像信息，具有较高的存储容量和良好的性能。

光信息专业实验报告：纳米测量光学实验一、 实验目的1、建立纳米测量的概念，了解其实现方法。

2、掌握利用笔束激光干涉法进行纳米精度的位移和振动测量的方法。

二、 实验基本原理1、位移的纳米测量方法用于纳米测量的笔束激光干涉仪原理如图1所示：激光器发出的激光，是甚细的准直激光束（称为笔束光）。

具体的光路如图1所示，其光学过程较容易分析。

这里不赘述。

可以看得，实验中正是利用光程不变的参考光与光程随压电陶瓷位移而改变的待测光相互干涉的原理来测量细小位移的。

此实验装置有以下几个有意义的地方： （1）笔束激光的产生：实验中使用的是普通的激光器，如何使得出射的光为甚细的准直激光束？参见图2，可以看到，实验中是利用衰减片和2个定向孔来产生笔束激光的。

让激光器出射的激光通过衰减片，则激光束中心以外的光被较大程度地衰减掉。

接着再通过定向孔3和5使光束严格地定向且光斑较小。

然而，这也涉及到测量的一个问题。

如果衰减片过多地限制了光的通过，则最后CCD 探测到的光强将比较小。

那么，外界的一点点扰动将引起干涉条纹的较大移动，从而影响了实验结果。

所以，在光束的准直和光强分布二者的选择间必须适当地取一个平衡点，以满足双方的需求。

（2）实验测量精度：相比于传统的迈克尔逊干涉仪，本实验的测量精度有了很大的提高，从半波长到百分之一波长。

根据光路图及理论分析，我们可以知道，压电陶瓷的位移s 将引起CCD 上干涉条纹的位移量X f 为：2f MfsX d=（1） 其中，M 为物镜的放大倍数，f 为成像透镜的焦距，2d 为待测光束与参考光束的空间间距，s 为待测镜的位移量。

倒过来讲，如果能够测得干涉条纹的位移量，则待测镜的位移量可写为：2f dX s Mf=（2）实验中，我们采用的各物理量的数值为：20,180,3M f mm d mm ===。

代入（2）式，可以得到：600f X s =（3）图1 理论实验装置图图2 实际实验装置图下面分析实验精度是如何实现的： A 、 杨氏双缝模型从光路图可以分析得知，此实验光路与杨氏双缝模型是相似的，而与传统的迈克尔逊等倾干涉模型是 不同的。

一、实验目的1. 了解光电信息科学与工程的基本原理和实验方法。

2. 掌握光电效应的基本规律及其应用。

3. 学习光电检测技术的原理和操作方法。

4. 培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理光电效应是指当光照射到某些物质表面时，物质中的电子吸收光能并逸出表面的现象。

光电效应的基本规律包括：1. 光电子的逸出功与光的频率有关，当光的频率大于某一特定值时，光电子才能逸出。

2. 光电子的动能与光的频率成正比，与光强度无关。

3. 光电流与光强度成正比。

光电检测技术是利用光电效应将光信号转换为电信号的技术。

常见的光电检测元件有光电管、光电二极管、光电三极管等。

三、实验仪器与材料1. 光源：卤钨灯、激光笔2. 光电检测元件：光电管、光电二极管、光电三极管3. 测量仪器：示波器、万用表、信号发生器4. 实验架、导线、连接器等四、实验内容1. 光电效应实验1.1. 调节光源，使其照射到光电检测元件上。

1.2. 使用示波器观察光电流的变化。

1.3. 改变光源的频率和强度，观察光电流的变化。

1.4. 分析光电效应的基本规律。

2. 光电检测技术实验2.1. 调节信号发生器，产生不同频率和强度的光信号。

2.2. 使用光电检测元件检测光信号。

2.3. 利用示波器观察光电流的变化。

2.4. 分析光电检测技术的原理和操作方法。

五、实验步骤1. 准备实验仪器和材料，检查设备是否正常。

2. 将光电检测元件连接到示波器和信号发生器上。

3. 调节光源，使其照射到光电检测元件上。

4. 使用示波器观察光电流的变化，记录实验数据。

5. 改变光源的频率和强度，重复步骤4，观察光电流的变化。

6. 分析实验数据，得出结论。

六、实验结果与分析1. 光电效应实验结果：1.1. 当光的频率大于光电检测元件的截止频率时，光电流随光强度的增加而增加。

1.2. 光电子的动能随光的频率增加而增加。

1.3. 光电流与光强度成正比。

2. 光电检测技术实验结果：2.1. 光电检测元件能够将光信号转换为电信号。

光学信息处理实验报告光学信息处理实验报告引言光学信息处理是一门研究如何利用光学原理和技术来处理和传输信息的学科。

它在通信、计算机科学、图像处理等领域有着广泛的应用。

本实验旨在通过实际操作和观察，探索光学信息处理的原理和技术，并对其应用进行分析和评估。

实验一：光的干涉与衍射在实验一中，我们使用干涉与衍射现象来实现光的信息处理。

首先，我们将一束激光通过一个狭缝，产生一条狭缝衍射的光斑。

然后，我们将光斑通过透镜进行聚焦，并观察光斑的衍射现象。

通过调整透镜的位置和焦距，我们可以改变光斑的大小和形状，从而实现对光的信息进行处理。

实验二：光的全息术实验二中，我们使用全息术来实现光的信息存储和再现。

首先，我们使用激光将被记录的物体进行照射，并将光波与参考光波进行干涉。

然后，我们使用光敏材料记录干涉图样，形成全息图。

最后，我们使用激光将全息图进行照射，通过光的衍射和干涉效应，将记录的物体再现出来。

通过调整照射光的角度和波长，我们可以改变再现物体的位置和形状，实现对光的信息进行存储和再现。

实验三：光的调制与解调实验三中，我们使用光的调制与解调技术来实现光的信息传输。

首先，我们将待传输的信息通过光电调制器将其转化为光信号。

然后，我们使用光纤将光信号传输到接收端。

在接收端，我们使用光电解调器将光信号转化为电信号，并通过解调器将其还原为原始的信息。

通过调整调制器和解调器的参数，我们可以实现对光信号的调制和解调，从而实现对光的信息进行传输。

实验四：光的图像处理实验四中，我们使用光的图像处理技术来实现对图像的处理和分析。

首先，我们将待处理的图像通过光学透镜进行聚焦，并通过光敏材料记录图像。

然后，我们使用图像处理软件对记录的图像进行数字化处理，包括滤波、增强、分割等操作。

最后，我们使用激光将处理后的图像进行再现。

通过调整图像处理软件的参数，我们可以实现对图像的不同处理效果，从而实现对光的信息进行处理和分析。

结论通过本次实验，我们深入了解了光学信息处理的原理和技术，并通过实际操作和观察，对其应用进行了分析和评估。

光信息专业实验报告：傅里叶光学变换系统一、实验目的和内容1、了解透镜对入射波前的相位调制原理。

2、加深对透镜复振幅、传递函数、透过率等参量的物理意义的认识。

3、观察透镜的傅氏变换力图像，观察4f 系统的反傅氏变换的图像，并进行比较。

4、在4f 系统的变换平面插入各种空间滤波器，观察各种试件相应的频谱处理图像。

二、实验基本原理1、透镜的FT 性质及常用函数与图形的关学频谱分析透镜由于本身厚度的不同，使得入射光在通过透镜时，各处走过的光程差不同，即所受时间延迟不同，因而具有相位调制能力。

图1为简化分析，假设任意点入射光线在透镜中的传播距离等于改点沿光轴方向透镜的厚度，并忽略光强损失，即通过透镜的光波振幅分布不变，仅产生位相的变化，且其大小正比于透镜在该点的厚度。

设原复振幅分布为(,)L U x y 的光通过透镜后，其复振幅分布受到透镜的位相调制，附加了一个位相因子(,)x y ϕ后变为(,)L U x y '： (,)(,)exp[(,)]L L U x y U x y j x y ϕ'= (1)若对于任意一点（x ，y ）透镜的厚度为(,)D x y ，透镜的中心厚度为0D 。

光线由该点通过透镜时在透镜中的距离为(,)D x y ，空气空的距离为0D －(,)D x y ，透镜折射率为n ，则该点的总的位相差为：00(,)[(,)](,)(1)(,)x y k D D x y knD x y kD k n D x y ϕ=-+=+- (2)（2）中的k ＝2π/λ，为入射光波波数。

用位相延迟因子(,)t x y 来表示即为：0(,)exp()exp[(1)(,)]t x y jkD jk n D x y =- (3)由此可见只要知道透镜的厚度函数(,)D x y 就可得出其相位调制。

在球面镜傍轴区域，用抛物面近似球面，可以得到球面透镜的厚度函数为：22012111(,)()()2D x y D x y R R =-+- (4) 其中1R 、2R 是构成透镜的两个球面的曲率半径。

第1篇一、实验目的本实验旨在让学生了解光学量子信息的基本原理，掌握光学量子信息实验的基本方法，并学会使用光学量子信息实验设备进行实验操作。

通过实验，使学生熟悉光学量子信息实验的流程，提高学生的实验技能和动手能力。

二、实验原理光学量子信息实验是研究量子信息在光学领域应用的一种实验方法。

其基本原理是利用光子的量子特性，如叠加、纠缠等，实现量子信息的存储、传输、处理和测量。

1. 光子叠加原理：光子具有波粒二象性，既可以看作粒子，也可以看作波。

在量子力学中，光子可以同时处于多个状态的叠加。

2. 光子纠缠原理：当两个光子处于纠缠态时，它们之间存在着一种特殊的关联，即一个光子的量子态变化将立即影响到另一个光子的量子态。

3. 量子信息传输：利用光子的量子特性，可以将信息编码在光子上，并通过量子信道进行传输。

4. 量子信息处理：通过量子逻辑门对光子进行操作，实现对量子信息的处理。

三、实验器材1. 光学量子信息实验平台：包括激光器、分束器、波片、光栅、探测器等。

2. 光学元件：包括透镜、棱镜、光栅等。

3. 数据采集系统：包括计算机、数据采集卡等。

四、实验内容1. 光子叠加实验：通过分束器将激光束分成两束，分别通过波片，观察两束光在屏幕上的干涉条纹，验证光子的叠加原理。

2. 光子纠缠实验：利用双光子源产生纠缠光子对，通过分束器将两个光子分别送入两个探测器，观察探测器的输出结果，验证光子纠缠原理。

3. 量子信息传输实验：将信息编码在光子上，通过量子信道进行传输，并在接收端解码，验证量子信息传输原理。

4. 量子信息处理实验：利用量子逻辑门对光子进行操作，实现对量子信息的处理，验证量子信息处理原理。

五、实验步骤1. 连接实验平台，调整激光器输出光束，确保光束质量。

2. 将光束通过分束器，分为两束，分别通过波片，观察干涉条纹。

3. 使用双光子源产生纠缠光子对，通过分束器将两个光子分别送入两个探测器。

4. 通过数据采集系统，记录探测器的输出结果。