多功能干涉教学实验仪

仪器简介：复旦大学研究中心利用&ldquo 全光纤白光干涉技术&rdquo ，在5项专利技术的基础上，成功研制出多功能光纤教学实验仪。其核心在于采用标准化、模块化的组合架构，通过共享主机、根据不同实验要求选用不同功能模块，灵活搭配，组装出不同功能的教学实验。系统的开放性特点还意味着易于拓展功能，便于将来升级。同时，系统还配备专门利用LABVIEW软件开发平台和数据采集卡开发的信号处理软件，结合物理量，提供强大的数据采集、存储、分析能力。 通过变换组件开发的实验均属于光纤应用技术范畴，覆盖了目前先进的光纤通信、传感技术。测试的物理内容在20项以上，一套综合实验系统的功能与20套分散的实验仪器实现的功能相当。此外，仪器还具有稳定光源、光电转换电信号放大器等独立功能。利用多功能光纤干涉教学实验仪主机，并配置相应配件，可实现下列实验功能： 1. 全光纤音频信号录入、传输、解调功能； 2. 双向音频传输系统（光纤电话） 3. 激光外调制、解调技术； 4. 光在介质中传播速度的测量； 5. 光纤长度测量； 6. 光纤定点应变测量； 7. 全光纤声纳测试实验 8. 全光纤振动测试实验 实验教学内容包括 （1） 光纤传感器的特性及其应用；光纤通讯；声光调试；迈克尔逊干涉仪 （2） 速度、加速度测定；力学传感器（位移、应力速度、加速度&hellip ）与其应用；振动模式研究；傅里叶频率合成；电信号的傅里叶分析 （3） 声光调试； （4） 激光在实时测量中的应用；激光的倍频与混频 （5） 纳米材料制备与测量；光纤应用；仿真物理仪器。 （6） 半导体激光器特性的研究；光的色度研究；虚拟仪器在物理实验的应用 （7） 声速的测定；激光在实时测量中的应用； （8） 光纤通讯（全光通信）；声光调试；白光干涉仪 提供完整的实验解决方案 利用&ldquo 多功能光纤干涉实验教学仪&rdquo 和辅件，能够完成以上八个实验的实验教学功能。完整的实验解决方案包括以下实验配置： 编 号 设 备 名 称 功 能 1 多功能光纤干涉实验教学仪（2台） 全光纤白光干涉 2 光纤光功率分配器（4支） 光功率分配 3 光纤跳线（6条） 光路连接 4 光纤准直器（1支） 光发射、接收 5 标准振动台(1台) 提供标准振动源 6 声源（2个） 提供声音 7 放音器（2套） 播放声音 8 声光调制器（1支） 光纤外调制 9 数据采集卡（1张） 信号采集 10 信号处理软件平台（1套） 分析信号测试特征 11 全光纤送话器（2个） 声音采集 12 单模光纤（2 12公里） 测试、传输用 13 光纤反射器（2个） 光纤中光波反射 14 信号发生器（1台） 提供信号源 15 示波器（1台） 看转化为电信号后的光信号的波形技术参数：多功能光纤干涉教学实验仪的优势 1、 实验再现的物理概念清晰 实验仪成功再现了&ldquo 白光干涉技术&rdquo ，光的干涉通过不断的完善，已经形成了传统的干涉方式，主要有：（1）迈克耳逊干涉；（2）F-P干涉；（3）M-Z干涉等。在上个世纪九十年代，出现了&ldquo 全光纤白光干涉技术&rdquo ，该技术作为一种全新的干涉方法与传统的干涉方法相比，具有更大的实用价值。但是，在全国范围内，所有的实验都未涉及&ldquo 白光干涉&rdquo 实验。&ldquo 多功能光纤干涉教学实验仪&rdquo 填补了&ldquo 全光纤白光干涉原理&rdquo 的实验空白，具有较高的学术价值和实用价值。同时，实验仪能够测量的物理量包括： （1） 光波在光纤中的传播速度 （2） 光纤等效折射率 （3） 振动速度、加速度和位移 （4） 水中声波传播特性 （5） 光纤弹光效应 （6） 光波相位调制、解调 （7） 光纤分布传感技术 （8） 振动信号频谱分析 （9） 光纤长度测量主要特点：2、 实验方式灵活 通过共享一套主机，结合不同的功能模块，能够按照需要组装不同的实验。通过该方式，能够充分发挥学生的主动性，在节约财力的情况下，完成了以往多套实验仪器设备才能完成的实验功能；同时，很好地培养了学生的主动性，一改传统实验内容过于死板，学生主动参与性不强的缺点。 3、 系统性能好不同实验通过一套系统来实现，节约了大量的财力， 4、 实验内容和方法包含的技术新颖 不同的实验内容都来自最新的专利和文章，包含的方法和内容属于新的科研成果，使得整个实验的学术水平属于国内领先水平，其中利用低频信号测试光速等实验在全国来说属于首次提出，国际上未见文献报告；保密通信利用了量子通信等先进技术，在国内也属于创新实验。 5、 实验内容贯穿理论-应用-推广应用这一过程 对明确的原理概念首先通过基础实验学习理论，通过工程应用实验学会该原理的工程应用，最后通过大型系统实验巩固物理概念、锻炼学生动手能力和拓展学生思维。通过实验学习理论知识，而不是通过学习理论知识来重复实验，是&ldquo 多功能光纤干涉教学实验仪&rdquo 开设实验的强度教学功能。 开设的实验介绍

多功能光栅光谱仪实验装置，YTR-6308简介YTR-6308多功能光栅光谱仪是一款以光栅作为分光元件的光谱仪，其基本原理是当不同波长的光束以相同的入射角入射到光栅上时，不同波长的光束同一级衍射的主极大位置不同，从而达到分光的目的。其优点是具有较宽的光谱测量范围和较高的分辨率，综合性能突出，是目前使用最为广泛的光谱仪器。该光栅光谱仪专为物理实验教学开采用开放式的结构设计，学生可以直观的观看光谱仪的内部光路和结构。同时采用了光电倍增管和线阵式CCD作为光电传感器，既可以获得高分辨率光谱，也可以快速获得宽光谱。使学生更加充分理解和掌握光谱仪的工作原理。该仪器可以很好的使用在氢氘光谱实验，钠原子光谱等实验。特点对称式C-T光路结构，采用可视化的结构设计，帮助学生理解和掌握光谱仪结构组成和工作原理双光路设计，分别使用高品质光电倍增管和线阵CCD作为光电探测器，使得学生更能深入的理解和掌握探测器的性能和实验仪器优缺点和用途专业的光谱分析实验软件，包含：光谱测量、透过率测量、反射率测量、吸光度测量和色度学测量等多种实验模块（有些实验模块需要另配附件）实验内容热辐射光源光谱测定波长准确性的测定和修正氢原子光谱测定及里德堡常量测量吸收光谱的测量CCD测量的波长定标颜色测透过率测量吸光度测量浓度测量透镜焦距测量实验，YGP-6212简介YGP-6212透镜焦距测量实验学习的知识点有几何光学基本定律、透镜成像、显微镜、望远镜。几何光学是光学的重要分支之一，它的应用十分广泛，尤其是在设计光学仪器的光学系统等方面显得十分方便和实用。透镜作为光学仪器的基本元件，可以组建各种光学系统，在成像系统、图像摄取、遥感等领域中已经得到广泛应用。光学显微镜是一种常见的助视光学仪器，它对推动科技进步，尤其是生物学和医学，起到了重要作用；望远镜是另一种常见的助视光学仪器，它对天文学及物理学的发展起到了重要的推动作用。本实验装置可完成《理工科类大学物理实验课程教学基本要求（2023版）》中透镜焦距测量实验的基础内容、提升内容、进阶内容以及高阶内容。特点器材丰富，可以组建各种光学系统；实验内容满足分层次教学要求；通过配置COMS相机及相应的软件，使实验既有鲜明的数字化特点，又保留了手动读数的特色实验内容a)基础内容用自准直法、位移法测量凸透镜焦距；物像距法测量凹透镜焦距。b)提升内容自准直法测量凹透镜焦距；光学成像系统共轴的粗、细调节；透镜成像的景深、成像位置判断与视差消除。c)进阶内容用薄透镜自组显微镜和望远镜；探究常用显微镜结构和性能参数。d)高阶内容观测凸透镜的球差和色差；观测显微成像系统的像散。光的干涉和衍射实验，YGP-6213简介光的干涉和衍射现象是波动光学的重要内容。光干涉现象曾经是奠定光波动性的基石，在波动光学中有重要的意义。而光衍射现象，则是光束传播中，几何光学无法解释的现象，是光波动性的主要标志之一。研究光的干涉和衍射不仅有助于进一步加深对光的波动性的理解，同时还有助于进一步学习近代光学实验技术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光信息处理等。本实验同时用单缝、多缝、圆孔、方孔等进行实验，能够明显地展现出衍射、干涉的特征，并利用光强分布探测器测量光强的相对分布，实时给出光强与位置的关系曲线，以及用面阵相机研究衍射图像的两维光强分布情况，实现实验的数字化。特点采用光强分布探测器，无需扫描结构，实时测量光强一位置的分布曲线，响应时间最快可达毫秒级。利用光强分布探测器可以精确测量8级以上衍射条纹，位置测量精度可达0.01mm。利用面阵相机可以研究衍射图像的两维光强分布情况。一体化狭缝组设计，切换方便，易于实验。实验内容a) 基础内容 研究激光通过双缝后形成的干涉图案，测量双缝形成的干涉光强分布，说明干涉条纹的极大值位置与理论预见的一致性。 研究激光经过单缝后形成的衍射图案，测量单缝形成的衍射光强分布，说明衍射条纹的极小位置与理论预见的一致。b) 提升内容 研究激光通过多缝后形成的干涉图案，理解多缝衍射与多光束干涉的原理。c) 进阶内容 观察激光经过圆孔和方孔后的衍射现象，利用面阵相机研究衍射图像的两维光强分布情况。d) 高阶内容 利用COMS相机研究激光经过多孔后形成的衍射图案，利用COMS相机研究衍射图像的两维光强的分布情况光的偏振实验，YGP-6214简介光的偏振现象是波动光学的重要内容。利用这种现象研制的各种光学元件和仪器，在探测物质结构、激光与光电子技术领域有着极其重要和广泛的应用。YGP-6214光的偏振实验装置主要包含：光传感器、转动传感器、激光光源、精密调节架、升降调节架、连接杆、托板和观察屏组成。该实验装置利用先进的传感器技术和智能软件，可以实现连续的数据采集和实时绘制实验数据曲线，极大的提升了实验效率，使学生将更多的精力用于实验本身的原理学习、数据分析和结果讨论上，更加能够透彻的学习、理解和掌握实验。特点无线光传感器，USB2.0和蓝牙通讯，3档可调，适用于不同强度光源的测量。无线转动传感器，USB2.0和蓝牙通讯，角分辨率0.18°。安全的激光光源。数字实验室分析软件，编辑性强，通用程度高。实验内容理解和掌握偏振片的基本原理，使用方法。理解和掌握激光器的偏振特性。通过研究和验证马吕斯定律，掌握光的起偏和检偏原理和方法。研究3片偏振片光强与偏振片角度的关系曲线，进一步掌握光的偏振特性。等厚干涉实验（含牛顿环实验），YGP-6215简介YGP-6215等厚干涉实验（含牛顿环实验）学习的知识点有牛顿环、等厚干涉、光程差、曲率半径。牛顿环和空气劈尖的等厚干涉原理在生产实践中具有广泛的应用，它可以用于检测透镜的曲率，测量光波的波长，精确的测量微小长度、厚度和角度，检验物体表面的光洁度、平整度等。本实验装置可完成《理工科类大学物理实验课程教学基本要求（2023版）》中牛顿环实验的基础内容、提升内容、进阶内容以及高阶内容。特点开放的构架，可以让学生看到所用镜片的类型和位置。可以让学生练习搭建各种光学系统。配套有测微目镜与CMOS相机两种读数方式，即实现实验数字化的同时，保留了传统手动读数的方式。多种光源，更多的分立器件，便于师生开展各种探索研究，比如：同时观察透射和反射的牛顿环，波长测量等实验内容a)基础内容测定平凸球面透镜的球面半径。b)提升内容用劈尖干涉测量细丝直径。c)进阶内容测定平凹球面透镜的球面半径。d)高阶内容用透射和反射两种方法观察牛顿环，并测量绿光、紫光、黄光的波长。更多精彩，请关注下方！的P-tP

多功能光学教学仪器两种实验系统可选 配套软件控制反射式系统透射式系统一、反射式系统3种型号空间光调制器可选型号JXYQ-001JXYQ-002JXYQ-003调制类型振幅兼相位纯相位调制纯相位调制液晶类型反射式反射式反射式像元大小8μm6.4μm8μm像素数1920×10801920×10801920×1080像面尺寸15.36mm×8.64mm12.29mm×6.91mm15.36mm×8.64mm相位范围1.2π2π2π数据接口DVIHDMIDVI22个光学实验序号实验名称1开口率测量2功率计测空间光调制器振幅调制特性3CCD研究空间光调制器振幅调制特性4对偏振态的调制5Talbot影像6Talbot影像及像素大小的测量7色散现象8空间滤波器9空间滤波实验10成像与投影11干涉12衍射13实时图像变换14双缝干涉法测量SLM的相位调制特性15迈克尔逊干涉16平面波与其他波形的干涉17数字全息再现18全息记录与再现19移相式数位全息术20菲涅尔透镜21中空光束22光束变换详细配置清单序号名 称序号名 称序号名 称1空间光调制器11XY平移调整架21聚焦透镜2光源12SM05螺纹笼板22衰减片3CCD13四维调节架23四维调节架转接件4光功率计14笼杆24偏振片5白屏15卡入式30mm笼式安装架25底板6分光棱镜笼式立方(30mm)16笼式支杆转接件26柱状接杆套件7笼式旋转安装座17透镜筒27叉式压块8SM1螺纹笼板18开普勒式扩束器28笼式系统对准板9光学调整架19立方分光棱镜29网格10直角光学调整架20介质膜反射镜30狭缝部分实验介绍及效果图色散现象复色光照射在空间光调制器上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列的彩色光带。光束变换改变加载在空间光调制器上的灰度图，可实现对光波前不同区域的相位进行不同的调制，进而实现光束变换。空间光调制器——空间滤波器件空间光调制器可以作为空间滤波器件，实现低通、高通、狭缝等滤波器，节约成本，方便快捷。 基于空间光调制器的空间滤波实验用空间光调制器模拟出不同的物体，观察采用不同空间滤波器情况下的输出图像。 模拟光栅不滤波滤波后成像与投影实验平行光束经过空间光调制器，后面引入4f系统，可提高图像的对比度。干涉用空间光调制器代替传统的双缝，实现双缝干涉实验。优点是双缝的位置、宽度实时可调。 基于空间光调制器的衍射实验用空间光调制器代替传统的衍射器件（单缝、圆孔、五角星等），完成衍射相关的光学实验，可方便、快捷的观察不同衍射器件的衍射现象。 实拍单缝衍射图像CCD拍摄的衍射图像 五角星衍射矩孔衍射实时图像变换利用空间光调制器的振幅调制特性，可以实现对图像的实时变换，如正像、负像、微分（边缘增强）、相加、相减实验。这种方法是一种切实可行的方法，操作简单，方便灵活。 正像负像微分像迈克尔逊干涉测空间光调制器的相位调制特性采用迈克尔逊干涉光路，给空间光调制器加载左右灰度值不相等的图像，经空间光调制器反射后的光束和经反射镜反射后的光束干涉形成干涉条纹，通过条纹偏移测量SLM的相位调制量。数字全息再现由系统自带软件生成相位灰度图，输入到空间光调制器的控制单元，在远场可接收到相应的夫琅禾费衍射图，实现全息图的再现。学生可以设计自己的名字进行再现，引起学生的兴趣。中空光束中空光束，是指沿光束传播方向上光束中心强度或轴向强度保持为零的光束，此光束的特点是存在相位奇点。采用基于SLM的相位型菲涅尔波带片生成的中空光束具有实时可调、方便快捷和精确等优点。