《光电子技术实验课程精编版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电子技术实验课程精编版（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精品资料推荐 - 1 - 目目 录录 实验一 用法布里珀罗（F-P）干涉仪测量钠黄双线的波长差.- 1 - 实验二偏振光实验.- 6 - 实验三 电光调制实验.- 13 - 实验四 磁光调制实验.- 22 - 实验五 声光调制实验.- 32 - 实验六 氦氖激光束光斑大小和发散角的测量.- 40 - 实验七 氦氖激光器的模式分析.- 45 - 实验八 LD/LED 的 P-I-V 特性曲线测试 .- 52 - 实验九光电探测原理实验（上）.- 58 - 实验十光电探测原理实验（下）.- 64 - 精品资料推荐 - 1 - 实验一实验一 用法布里珀罗（用法布里珀罗（F-PF-P）干涉仪测量钠黄双
2、线的波长差）干涉仪测量钠黄双线的波长差 【实验目的实验目的】 1、 了解 F-P 干涉仪的结构，掌握调节与使用 F-P 干涉仪的方法； 2、 用 F-P 干涉仪测定钠黄双线的波长差。 【仪器和装置仪器和装置】 两块内侧面镀高反射膜的光学玻璃板。其中一块固定位置安装，另一块由测微螺旋经 20:1（50:1）机械传动装置控制移动，并由预置螺旋控制，实验前可按实验需要将动镜预置 到某一位置。 光源是低压钠灯，通过毛玻璃可形成扩展的面光源。 助视工具是一个小型显微镜，配升降调节磁性座。仪器装置见图 1 图图 1 1 实验仪器图实验仪器图 【主要技术指标主要技术指标】 反射镜： 30mm, 平面度 1/
3、20 移动镜预置螺旋：最小分度值 0.01mm，行程 10mm 测微螺旋精度：最小分度值 0.01mm，估读 0.001mm 测量精度 最小读数值 0.0005mm,行程 1.25mm （20:1） 最小读数值 0.0002mm,行程 0.5mm （50:1） 低压钠光源：20W 精品资料推荐 - 2 - 【实验原理实验原理】 法布里珀罗（F-P）干涉仪是根据平 行平面板反射单色光的多光束叠加产生细 窄明亮干涉条纹的基本原理制造的，如图 2 所示，F-P 干涉仪的主要部件是两块各有 一面镀高反射膜的玻璃板 G1和 G2，使镀膜 面相对，夹一层厚度均匀的空气膜，利用 这层空气膜就能够产生多光束干
4、涉现象。 来自光源任一点的单色光以入射角 照射 到平行板上，这时透射光是许多透过平板 的平行光束 的叠加。任一对相邻光束的光程差为 并且由计算得出，透射光束叠加后的光强 2 2 0 sin )1 ( 4 1 1 R R II 式中 R 是反射率。这个结果表明，I 随 改变而变化。并且，当 )2, 1, 0mm（ 时 I 为极大值。当 )2, 1, 0(2/) 12(mm 时，I 为极小值。 【实验内容及步骤实验内容及步骤】 一、实验准备，观察多光束干涉条纹一、实验准备，观察多光束干涉条纹 1、 光学实验平台上，放置 F-P 干涉仪使其面向实验者，仪器中心离实验台边缘约 40cm 并 将仪器的两
5、个磁性底座锁紧。转动预置螺旋，直到 Gl和 G2两个镜面相距约 1mm （注注 意：切勿使两镜相碰意：切勿使两镜相碰）。 2、 低压钠灯 S 安置在光路中的适当位置，取下毛玻璃屏，插入灯窗挡板至钠灯，通过灯窗 挡板小孔的光束在两个镜面之间反射形 cos2nd 图图 2 2 干涉原理图干涉原理图 精品资料推荐 - 3 - 成一系列光点，需用镜子的调节旋钮消除镜面间的倾斜角，使正对镜面观察时这些光点 是重合的，表明两镜面已近乎平行。此时通过 F-P 干涉仪镜面已可看见干涉条纹。 3、 离 FP 干涉仪镜面约 10cm 处放置 f=45 透镜，离透镜约 20cm（两底座之间）处放置小 型显微镜。此时
6、取下灯窗挡板，再在 F-P 干涉仪上插入毛玻璃屏 FG 形成面光源，就能 够从该系统（图 3）的轴向观察到一系列明亮细锐的多光束干涉圆环。经过更细致的调 节，当圆环很清晰且干涉环不随眼睛的移动发生直径大小的变化，表明两个镜面已经严 格平行了。 图图 3 3 观察多光束干涉条纹观察多光束干涉条纹 二、测定钠黄双线的波长差二、测定钠黄双线的波长差 照亮毛玻璃屏 FG 的钠灯发出的两种波长的黄光各产生一套同心的圆形干涉条纹。预置 螺旋和透镜不动，调节测微螺旋，在移动动镜改变 G1和 G2距离（注意勿使两镜相碰）（注意勿使两镜相碰）的过 程中，可以发现，在某长度上，这两套干涉环会重叠起来，此时干涉环看
7、起来最为稀疏；而 在另一长度上，一套干涉环恰好夹在另一套干涉环中间，此时干涉环看起来最为密集。仔细 操作，可以相当准确地测定这一居中位置。 根据前面实验原理，透射光的加强条件为 )(cos2极大md 若只考虑环系的中心处（cos 1） ，当一环系位于另一环系中间时则有 21111 2 1 2 mmd (1) 其中1 2。当动镜继续移动，经过二环系重合，再度居中时， 22122 2 1 12 mmd (2) 从(2)式减去(1)式，得到 精品资料推荐 - 4 - 221211212 2mmmmdd 若1 和 2波长差很小，近于相等，则得 12 2 1 21 2dd (3) 其中 2 1 或可为二
8、波长平均值的平方 2 m 。对钠黄双线，可取（5893nm）2。实验时，转动 测微螺旋（适当配合预置螺旋） ，先使 G1和 G2两镜逐渐靠近，直到几乎接触（但不可相碰） ， 此时钠黄光产生的两个干涉环系实际上相重合。随着动镜逐渐移开，两个环系也逐渐分开， 直到一环系恰好位于另一环系中间时，记下测微螺旋读数l，继续移远动镜，两个环系经过 重合又分开，当一环系再次恰好位于另一环系中间位置时，记下测微螺旋读数2（如图 4） 。 图图 4 4 读数示意图读数示意图 因实验测得微螺旋读数（2l）是与玻璃板 G1和 G2距离（d2dl）之比为 K=20:1（50:1） ，因此在处理数据时公式(3)中的（d
9、2dl）（2l）K，代入公式经 计算，即可得钠黄双线波长差。本实验宜进行多次测量取平均值。 图图 5 5 实验光路图实验光路图 两环互相居 中测量 D1 两环相互靠近 两环再次居 中测量 D2 精品资料推荐 - 5 - 在光路中加入一个小型显微镜 M，对观测工作更有利（如图 5） 。它将干涉圆环经过透 镜 L 成的实像放大成虚像。 【数据记录及处理数据记录及处理】 表表 1 1 实验数据表实验数据表 l22ld2dl 第一组 第二组 第三组 平均值 21 dd 代入公式（3）计算出钠双线波长差 21 。 【实验注意事项实验注意事项】 1、 仪器轻拿轻放，防止碰撞和震动，以防止两镜面擦伤。 2、
10、 禁止用手触及光学零件的透光表面。 3、 转动测微螺旋和调节螺丝时动作要轻，不要急促右斜向用力。 4、 移动钠灯时需一手持灯体一手托底座。 5、 禁止调节 F-P 干涉仪后面一个镜面。 精品资料推荐 - 6 - 实验二实验二偏振光实验偏振光实验 【实验目的实验目的】 1、 加深对布儒斯特角定义和马吕斯定律的理解； 2、 了解半波片的作用； 3、 通过检测 1/4 波片位相延迟角，熟悉偏振光干涉原理。 【实验仪器及装置实验仪器及装置】 导轨、氦氖激光器、光学测角台、透镜、波片、偏振片、光电探头、光电流放大器等 【实验内容及步骤实验内容及步骤】 一、测量布儒斯特角一、测量布儒斯特角 按图 1 所示
11、在光具座上布置光路。使 He-Ne 激光发出的细光束通过一个偏振轴为水平方 向的起偏器之后，照射立在光学测角台上的黑玻璃镜，转动测角台，使反射光束原路返回， 以此位置为零度，再转动测角台，使入射角约达 5657时锁紧度盘，利用滑动座升降微调 装置适当降低测角台，然后放松转动臂，在光电探头随着转臂缓慢转动过程中测量反射光的 相对光强。经反复观测，找到反射光为最暗（甚至为零）的位置，其入射角B就是布儒斯特 角。 图图 1 1 测量布儒斯特角测量布儒斯特角 【数据记录及处理数据记录及处理】 表表 1 1 布儒斯特角实验数据表布儒斯特角实验数据表 精品资料推荐 - 7 - 二、马吕斯定律二、马吕斯定律
12、 如果光源中的任一波列（用振动平面 E 表示）投射在起偏器 P 上（图 2） ，只有相当于 它的成分之一的 Ey（平行于光轴方向的矢量）能够通过，另一成分 Ex （Ecos）则被吸 收。若投射在检偏器 A 上的线偏振光的振幅为 Eo，则透过 A 的振幅为 E0cos （这里 是 P 与 A 偏振方向之间的夹角） 。由于光强与振幅的平方成正比，所以透射光强 I 随 而变化 的关系为 2 0 cosII 这就是马吕斯定律。 实验步骤：实验步骤：让激光束垂直通过起偏器成为偏振光，用检偏器检查时，使两个偏振器的透 振方向的夹角在 从 0转动一周的过程中，用连接光电流放大器的探头测量透射光强的相对 值
13、I，每 10或 15读取一次数据。然后画出 I 关系曲线。 图图 2 2 起偏器起偏器 【数据记录及处理数据记录及处理】 表表 2 2 马吕斯定律实验数据表马吕斯定律实验数据表 0 o15 o30 o45 o60 o75 o90 o 105 o 120 o 135 o 150 o 165 o I 180 o 195 o 210 o 225 o 240 o 255 o 270 o 285 o 300 o 315 o 330 o 345 o I 第一次第二次第三次平均值 布儒斯特角B 精品资料推荐 - 8 - 三、半波片的作用三、半波片的作用 光束进入双折射晶体时被分成符合折射定律的寻常光（o 光
14、）和不符合折射定律的非寻 常光（e 光） 。o 光和 e 光都是偏振光，但在晶体内有不同的波速，因此通过厚度一定的晶片 时光程也不同。设晶片厚度为 d，o 光和 e 光通过晶片后就有相位差 dnn eo 2 式中表示光的波长，no和 ne表示该晶片对 o 光和 e 光的折射率。使 = (2k+1) (k=0, 1, 2)的波片为半波片，它能使 o 光和 e 光发生相位差。 符合使 = (2k+1)/2 (k=0, 1, 2)条 件的波片为 14 波片。波片的光轴平行于晶片的表面，在圆框上用短线标出。 实验步骤：实验步骤：激光束通过起偏器 P 变成线偏振光，将检偏器 A 的透振方向定在屏 C 上
15、光 斑为最暗的角度上，然后在 P 和 A 之间加入半波片 H （如图 3 所示） 。使 H 绕水平轴转动 360，同时观察 C 上发生消光现象的次数并作解释；再进一步，使激光束的入射面与检偏器 正交，加入 H 后，将其旋转到 C 上消光位置，从该位置开始，将 H 分别转动 15、30、45、60、75和 90，相应地将 A 逐次转到消光位置，列表记录每次 A 需要转动 的角度。从实验结果总结出平面偏振光通过半波片后，振动面的变化规律，并予以解释。 图图 3 3 实验光路图实验光路图 【数据记录及处理数据记录及处理】 表表 3 3 半波片实验数据表半波片实验数据表 一、H 转动 360 oC 上消光次数：得出结论： 二、H 转动角度： 15 o30 o45 o60 o75 o90 o 激光器起偏器 P 1/2
