激光散斑的测量讲解

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激光散斑的测量

By 金秀儒

物理三班

Pb05206218

实验题目：激光散斑的测量

学号：PB05206218

姓名：金秀儒

实验目的：

了解激光散斑的统计特性，学会两种处理激光散斑的重要方法----自相关函数法和互相关函数法。

实验仪器：

氦氖激光器，全反射镜，双偏振片，透镜，毛玻璃， CCD ，计算机。

实验原理：

激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体时，在散射体表面或附近的光场中可以观察到一种无规则分布的亮暗斑点，称为激光散斑。（1）自相关函数

假设观察面任意两点上的散斑光强分布为I 11（x ,y ），22I （x ,y ），

我们定义光强分布的自相关函数为：

G （x1,y1；x2,y2）=〈Ｉ(x1,y1) Ｉ(x2,y2) 〉进行归一化处理，可以得到归一化的自相关函数为：

222(,)()/1exp[()/]g x y G x I x y S ∆∆=∆<>=+-∆+∆

（2）两个散斑场光强分布的互相关函数：

假设观察面任意一点Q1上的散斑光强分布为I 11（x ,y ），当散射体发生一个变化后（如散射体发生一个微小的平移220d d d ξη=

+）观察面任意一点Q2上的散斑光强分布为I '11（

x ,y ）定义光强分布的互相关函数为：11221122GC x ,y ;x ,y )=（;可以,归一化的互相关函数为：2121222

(1/())

(,)1exp{[

]}exp{[

]}C x d P P y d P P g x y S

ξηρρ∆++∆++∆∆=+--

实验光路图 1.氦氖激光器 2.双偏振片 3.全反射镜 4.透镜 5.毛玻璃 D 7.计算机

数据处理及结论：

一、原始数据和计算机计算结果：

1、FFT 计算自相关系数：（r=15）

FFT 计算自相关系数：（r=15）序号 max g

min g max g 位置 min g 位置散斑半径 SSX 像素散斑半径

SSY 像素拟合误差

1 1.775 -62.24610⨯

0 0 11.760 10.767 -35.54410⨯

2 1.760 -63.67810⨯

0 0 11.898 10.737 -35.61010⨯ 3 1.855 -54.55310⨯

0 0 11.416 11.010 -34.81210⨯ 4 1.841 -102.87910⨯

0 0 11.555 11.283 -35.41810⨯ 5 1.809 -75.38510⨯

0 0 11.797 11.795 -35.38710⨯ 6

1.768

-103.25610⨯

0 0 11.196 11.985 -35.71710⨯

2、计算互相关：

FFT 计算互相关系数：

序号 max g

min g max g 位置 min g 位置

（1；2） 1.475 0.346 28 0 （2；3） 1.634 0.347 23 0 （3；4） 1.575 0.370 28 0 （4；5） 1.615 0.365 21 0 （5；6） 1.529

0.355 28

3、相关参数（光路图见实验原理部分，已做必须修改）：