光电系统实践马赫泽德干涉

1、同轴光路调试实验报告实验目的：1 掌握同轴光路的调试技巧；2 观察马赫德泽干涉现象。实验器材半导体激光器、可调孔径光阑、半反半透镜两面、全反镜两面、激光扩束镜、白色面板。实验原理如图所示半导体激光器发出激光，经过半透半反镜后，分为传播方向垂直的两路光，在两路光传播的方向上，放置全反镜，最后，在两束光线重合的点，放置半透半反镜，进行光束的合束。试验步骤1 调节半导体激光器水平方向准直：将半导体激光器稳固地夹持在支架上，在离试验台面边缘15cm处，固定激光器的基座，此时，半导体激光器出光口的中心到台面边缘的距离为15cm，打开激光器，在距离激光器出光口约1m的位置，测量光斑的位置与台面边缘的距离，

2、若此距离不为15cm，调节激光器基座上螺钉，使光斑的位置为15cm，再次测量激光器出光口中心距离台面的距离，反复调节，直至激光器出光与台面边缘平行，此时可视激光器在水平方向上已经准直。2 调节半导体激光器垂直方向准直：完成步骤1后，测量激光器出光口中心距离台面的高度，（本实验中在安装半导体激光器时，已将高度定位20cm，此举可以防止在此步骤中再调节高度时，破坏了步骤1中完成的水平方向准直。）测量距离出光口中心1m处的光斑距离台面的距离，如果不是20cm,调节激光器基座上的调节螺丝，至20cm，在测量激光器出光口中心高，如果与1m远处一致，表示激光已经在垂直方向上准直。3 重复步骤1和2，直至，

3、半导体激光器在水平和垂直方向上都垂直，此步骤基于的条件是，实验台面是平整并且边缘规则。4 放置半透半反镜进行分光：在半导体激光器的正前方放置半透半反镜，使光束分为传播方向垂直的两路光线，此时，应该保证的是，半透半反镜的镜面与光线所称的角度为45度，此处可以借助于45度的三角板，完成分光步骤，由于激光透射镜面后，会有一定角度的偏移，所以经过半透半反镜分光后的两束光线并不是完全垂直。5 完成分光之后，在两路光线的传播方向上，放置全反镜，改变光的传播方向，完成合束，同样，全反镜的镜面也应该与光线成45度角。6 利用白板光屏观察经过全反镜反射后的光纤的相交情况，主要观察两个光斑的高度是否一致，是否有相

4、交点，相交点，全反射镜反射点，半透半反镜出光点，四个点是否构成了矩形，这是两光束能够完全重合的必要条件。7 当两光束能在光屏上完全重合之后，在两束光线的交点处，放置半透半反镜，进行光束的合束，合束的要求为，在半透半反镜的出光处，两束光的光斑重合，并且在距离该点1.5m处，该光斑仍然重合；并且，当挡掉一路光束时，该光斑变暗，但仍然存在，此时，整个光路便调节完成，在距离合光点1.5m处，此时应该可见马赫泽德干涉条纹。实验过程1. 激光光线的准直调节中，发现半导体激光器的光斑并不是圆形的，而是一个比较畸形的椭圆，这与激光原理中学到的，半导体快轴与慢轴光线之间有相位差角，造成了光线的模斑不是标准的圆形

5、，为了解决这一问题，可采用的方法是，在出光处，设置一个小孔径的圆形光阑，这样便可保证光斑为圆形。2. 从半导体激光器射出的光线，经过半透半反镜后，得到了四个光斑，分布是每个传播方向上都有两个光斑，不过两个光斑的亮暗程度还是清晰可辨的，并且，分出的两束光线强度也不一样，透射光的强度大于反射光的强度，后经查证，为半透半反镜所镀光学薄膜，并不是适用于该半导体激光器，激光在两个界面上发生多次斯涅耳反射、多光束干涉后，出射的为零级与一级光斑，实验中，可以忽略掉一级光斑。3. 在利用了全反镜改变光路之后，在白色光屏上观察两光斑的位置，发现，两光斑并不处于同一高度。为解决这一问题，开始时，采用的方法是调节其

6、中一个全反镜的螺钉，似的两束光能够汇聚，本以为解决了这一问题，但将半透半反镜放置合光之后，在1.5m远处，两光束便分开了。所以该解决方法并不能解决问题，正确合理的做法是，利用同一个光阑，调整并验证，经过全反镜后的光路在水平和垂直方向上准直，并且高度相同，这样，在合光处便能看到重合的光斑。4. 最后利用半透半反镜进行合束，尽管之前合束光线已经在水平和垂直方向上准直了，如果半透半反镜的位置和方向没有放好，两束光合束之后，仍然会在远处散开。此时，该做的不是调整之前的光路，而是调节半透半反镜的位置和方向，是的两个光斑在镜面上便重合，同时调节螺钉，使得光斑在远处也是重合的。实验现象实验现象，仅以图片作以说明1. 在半透半反镜处合束的情况：2. 1.5m远处的光斑情况3. 全局图片：实验总结该实验原理比较简单，主要的考验在于脚踏实地地做好每一个调光步骤。在实验中，我们着重调节了激光器的光路，使之达到准直的要求，这点，我们觉得是相当重要的。其次，每当光线通过了一个光学元件，我们需要重新对光线的准直情况进行检验，如果不合格，需要进一步的调整该器件的方位，使光线仍在同一高度。另外值得注意的便是，如果光斑过大或者形状过于奇怪，可以利用孔径光阑进行整形。最后，值得一提的是，1.5m处的合光光