培訓(xùn)130409激光波長(zhǎng)計(jì)

1、激光波長(zhǎng)計(jì)激 光波長(zhǎng)計(jì)1概述原理產(chǎn)品特點(diǎn)和介紹提問(wèn)和解答Contents2一、概述 3實(shí)驗(yàn)研究4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：兩列波相遇后，在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開(kāi)。51、定義： 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開(kāi)的現(xiàn)象叫做波的干涉。 2、干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣波的干涉(interference)6 特征振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域總是加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域總是減弱。 把相應(yīng)的振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)，就是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；相應(yīng)的振動(dòng)最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)

2、連起來(lái)，就是振動(dòng)減弱區(qū)，且振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互間隔著出現(xiàn)的。7形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件 兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的干涉圖樣，而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿(mǎn)足一定的條件，產(chǎn)生穩(wěn)定明顯的干涉圖樣的條件是兩列波的頻率相同，相位差恒定，且振幅相差不多。 注意：波的干涉是波的疊加的特殊情形，一切波都能發(fā)生干涉，干涉和衍射都是波的特有現(xiàn)象。8普通光源獲得相干光的途徑從普通光源中獲得相干光的原則 從一個(gè)原子一次發(fā)光中獲得 裝置的基本特征先分光 然后再相遇相遇實(shí)驗(yàn)裝置211212一分為二合二為一分波面法與分振幅法9 分波面法：從一次發(fā)光的波面上取出幾部分分割波前再相遇滿(mǎn)足相干

3、條件相遇區(qū)分束裝置衍射10 分振幅法：一束光線中分出兩部分，經(jīng)上下表面反射再相遇使能量分割后再疊加薄膜上表面下表面12分束相遇11蟬翅在陽(yáng)光下蜻蜓翅膀在陽(yáng)光下白光下的油膜肥皂泡玩過(guò)嗎?12兩列光波的疊加P點(diǎn)：疊加后：13疊加后光強(qiáng)：若光 強(qiáng) 分 布 圖14光程差是薄膜厚度e和入射角i的函數(shù)（1）當(dāng)厚度一定時(shí)，對(duì)應(yīng)于平面平行薄膜情形 光程差是入射角的函數(shù)，同一級(jí)條紋是由具有相同入射角的光線在薄膜表面反射形成的。稱(chēng)為等傾干涉。（2）當(dāng)入射角一定時(shí)，對(duì)應(yīng)于不同厚度薄膜情形 光程差是厚度的函數(shù)，同一級(jí)條紋是由具有相同厚度的薄膜位置處反射形成的。稱(chēng)為等厚干涉。=明紋暗紋2k+()k12+=明紋暗紋2k+

4、()k12+15 形狀:條紋特點(diǎn):一系列同心圓環(huán)r環(huán)= f tgi 條紋間隔分布:內(nèi)疏外密 條紋級(jí)次分布: 膜厚變化時(shí),條紋的移動(dòng)：等傾條紋內(nèi)高外低d0 條紋外移； d0 條紋內(nèi)移。16邁克爾遜干涉儀邁克爾遜 一 、基本原理： 1原理： 分振幅薄膜干涉 2裝置：17單色光源反射鏡 反射鏡與 成 角補(bǔ)償板 分光板 移動(dòng)導(dǎo)軌18SM1M2G1G2M222113.結(jié)果1920M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1等厚干涉條紋等傾干涉條紋M2M1與重 合M1M2M2M1M2M121生活現(xiàn)象 海面上有大小不一的礁石，水波在傳遞過(guò)程中遇上它們時(shí)會(huì)有什么不同呢？22定義：波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的

5、現(xiàn)象叫做波的衍射。波的衍射(diffraction)23直線傳播衍射現(xiàn)象陰影屏幕衍射現(xiàn)象屏幕24手指縫 眼皮縫都可觀察衍射(試試看)門(mén)縫里看人一定是扁的嗎？25衍射光柵 （a+b）=d稱(chēng)為光柵常數(shù)，約為10-4 10-6m。相鄰兩縫光線的光程差fxaab+0屏()ab+sin a為縫寬， b為不透光部分寬度,b26 光柵衍射是單縫衍射和縫間光線干涉兩種效應(yīng)的疊加，亮紋的位置決定于縫間光線干涉的結(jié)果,單縫衍射對(duì)亮紋的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制?？p數(shù) N = 5 時(shí)光柵衍射的光強(qiáng)分布圖極小值次極大主極大亮紋包絡(luò)線為單縫衍射的光強(qiáng)分布圖k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k

6、=6k=-6271.光柵方程當(dāng)滿(mǎn)足此條件時(shí),相鄰兩縫對(duì)應(yīng)光線的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，干涉加強(qiáng)，形成亮紋。 此式稱(chēng)為光柵方程。2.主極大的條件可用光矢量A 的疊加來(lái)解釋 主極大條件（亮紋的條件）N個(gè)縫光矢量疊加A1A2A3ANA 當(dāng)相鄰兩縫對(duì)應(yīng)光束的光程差為（a+b）sin=+k時(shí), 第一個(gè)與第二個(gè)縫光束的相位差為k228 在相鄰兩主極大之間，分布了（N-1）條暗紋、和（N-2）條次極大，所以暗區(qū)很寬、亮紋很窄。且縫數(shù)N 越多，暗區(qū)越寬，亮紋越細(xì)光柵衍射條紋特點(diǎn)分析：特點(diǎn)：亮、 細(xì)、 間隔寬 光柵縫數(shù)N很大，通過(guò)的光能多，故條紋亮29 如果有幾種波長(zhǎng)值的光同時(shí)投射在光柵上，則在屏上將出現(xiàn)光柵光

7、譜。一級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜光柵光譜xf0屏復(fù)色光300級(jí)1級(jí)2級(jí)-2級(jí)-1級(jí)3級(jí)-3級(jí)白光的光柵光譜白光光譜31可調(diào)諧激光器可以利用其調(diào)諧機(jī)構(gòu)在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，需精確知道其輸出光的波長(zhǎng)。半導(dǎo)體激光器在改變其工作參數(shù)時(shí),輸出光的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，需精確知道其輸出波長(zhǎng)。大多數(shù)的激光器在維修以后有時(shí)也必須對(duì)其輸出波長(zhǎng)進(jìn)行重新標(biāo)定。因此激光波長(zhǎng)是激光器性能測(cè)試的一項(xiàng)重要參數(shù)。32激光器的波長(zhǎng)標(biāo)定,無(wú)論是脈沖的或連續(xù)的,可以采用各種不同的方法,研制成功許多波長(zhǎng)測(cè)定儀器(波長(zhǎng)計(jì))。激光波長(zhǎng)測(cè)量,雖然有許多種方法,但是最后證明干涉方法是最實(shí)用、最精確和最可行的波長(zhǎng)測(cè)試技術(shù)。這類(lèi)波長(zhǎng)計(jì)的測(cè)量原理主要基于

8、未知波長(zhǎng)激光與已知波長(zhǎng)激光干涉圖的精密比較。33 二、原理34測(cè)量激光波長(zhǎng)參數(shù)的儀器分三類(lèi)：一、 以 Michelson干涉儀為基礎(chǔ)的光波長(zhǎng)計(jì)和光譜分析儀優(yōu)點(diǎn)：功能簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、精度比較高、干涉型缺點(diǎn)：只能讀出波長(zhǎng)數(shù)據(jù)、當(dāng)激光器是多波長(zhǎng)或光譜較寬時(shí)，測(cè)量可能不準(zhǔn)確35波長(zhǎng)計(jì)基本原理基本原理：利用干涉條紋，通過(guò)傅立葉變換，得到波長(zhǎng)。當(dāng)改變兩臂的光程差，就可以產(chǎn)生干涉條紋：363738波長(zhǎng)計(jì)精度主要有3個(gè)因素確定：最大可移動(dòng)距離；參考光與測(cè)試光的折射率比；參考光的波長(zhǎng)精度。39主要參數(shù)波長(zhǎng)分辨率波長(zhǎng)范圍靈敏度/測(cè)量范圍/動(dòng)態(tài)范圍/信噪比強(qiáng)度準(zhǔn)確度多模光纖考慮脈沖信號(hào)測(cè)量40該類(lèi)波長(zhǎng)計(jì)的測(cè)量精度與

9、參考波長(zhǎng)和空氣折射系數(shù)的精度密切相關(guān)，空氣的折射系數(shù)與波長(zhǎng)、溫度、氣壓和濕度有關(guān)。該類(lèi)波長(zhǎng)計(jì)最高精度可達(dá)0.1ppm（0.0001nm ）。 41二、 以 F-P 腔為基礎(chǔ)的光譜分析儀主要是研究激光器的光譜形狀、不給出波長(zhǎng)的絕對(duì)值、干涉型424344三、 以衍射光柵為基礎(chǔ)的光譜分析儀 給出激光的絕對(duì)值、也給出幾個(gè)的光譜形狀、光柵結(jié)構(gòu)、衍射型 454647三、產(chǎn)品特點(diǎn)和介紹48Solar Laser Systems公司成立于1990年，是前蘇聯(lián)最早的私營(yíng)高科技光電激光企業(yè)，致力于為激光物理和光譜研究領(lǐng)域的科研人員提供高品質(zhì)的激光器和光譜儀器。其主要產(chǎn)品線包括激光與激光系統(tǒng)，光譜測(cè)量?jī)x器（光譜儀、

10、單色儀、測(cè)量附件等）。49、SHR高精度波長(zhǎng)計(jì)SHR激光波長(zhǎng)計(jì)可以方便的測(cè)量脈沖和連續(xù)激光器的波長(zhǎng)，精度達(dá)到+/- 3pm，整個(gè)波長(zhǎng)范圍是190-1100nm。SHR激光波長(zhǎng)計(jì)由于其快速測(cè)量的特點(diǎn)，也可以用于在線測(cè)量。SHR激光波長(zhǎng)計(jì)并不是用于一般的寬光譜測(cè)量，但是，它憑借中階梯光柵，可以很好的用于分析窄波長(zhǎng)的產(chǎn)品在UV短的峰展寬0.5nm到近紅外波段的18nm。50特點(diǎn)準(zhǔn)確度高、光譜范圍寬光譜分析連續(xù)或脈沖激光測(cè)量緊湊設(shè)計(jì)、無(wú)移動(dòng)部件帶衰減器的光纖輸入友好的操作軟件界面51技術(shù)參數(shù)操作模式連續(xù)或脈沖光譜范圍190 - 1100 nm精度 3 pm光譜分辨率30 000光源線寬要求125 -1

11、衍射光柵小于 0.5 mW 632.8nm靈敏度7 ms光學(xué)接口SMA-905，光纖直徑400 um , 長(zhǎng)1000mm ,衰減器 FA-3 尺寸和重量165 215 90 mm; 2.6 kg52測(cè)量界面53光譜精確度54可測(cè)光譜范圍55Nd:YAG 激光, 開(kāi)關(guān)模式, = 1064.161 nm, FWHM=0.077nm 56OPO 測(cè)量， s=979.169nm, FWHM=0.605nm57 、SHR-IR 近紅外波長(zhǎng)計(jì)SHR-IR激光波長(zhǎng)計(jì)可以方便的測(cè)量脈沖和連續(xù)激光器的波長(zhǎng)，精度達(dá)到+/- 0.02nm，整個(gè)波長(zhǎng)范圍是600nm-1800nm。采用近紅外InGaAs探測(cè)器，光譜范圍600-1800nm。光纖輸入，體積小巧，通過(guò)USB線與電腦連接。58特點(diǎn)光譜范圍:600nm到1800nm精度優(yōu)于:20pm光譜&FWHM分析緊湊型設(shè)計(jì):沒(méi)有移動(dòng)部件光纖輸入:擴(kuò)散衰減脈沖和連續(xù)激光波長(zhǎng)理想測(cè)量工具不需掃描實(shí)時(shí)測(cè)量在紅外光譜范圍具有獨(dú)特的精度59技術(shù)參數(shù)操作模式連續(xù)或脈沖光譜范圍600-1800 nm波長(zhǎng)準(zhǔn)確性0.02 nm分辨率 (/|FWHM)4000 (FWHM 從 0.15nm 600nm 到 0.48 1800nm)光源線寬要求 125 -1 (從4nm 600nm 到 40nm 1800nm)尺寸和重量1.2 kg, 142