光学基础实验四报告

时间：2024-10-08 09:01:41

光学基础实验四报告模板三篇

光学基础实验四报告模板三篇

光学基础实验四报告模板三篇

　　篇一：光学基础实验四报告模板(最新版)

　　实验一简单信号光发送和接收实验

　　姓名陈晓莉学号 912104520103 同组实验者李增时间 2015.9.22

　　一、实验目的

　　1、了解光纤通信实验系统的结构及各个模块的功能。 2、熟悉各个信号测试点。 3、掌握系统调试方法。

　　二、实验内容

　　1、观察光通信设备各个功能模块。

　　2、用示波器观察光发送模块和光接收模块各测试点信号波形。 3、完成系统调试

　　三、实验原理（简略叙述）

　　整套系统含1550nm和1310nm两个波长通道，每个通道均可传输模拟信号和数字信号。系统含有模拟信号产生模块和数字信号产生模块，模拟信号产生模块能产生正弦波、三角波和锯齿波等模拟信号。数字信号主要有方波、CMI码和本地2M伪随机序列等数字信号。系统还含有CMI、PCM、HDB3编译码电路、误码率测试电路等等。

　　四、实验步骤及现象

　　1、熟悉光通信系统的工作原理及结构组成，熟悉示波器。 2、打开系统电源，观察电源指示灯是否正常。

　　3、选择1550nm或1310nm通道进行模拟信号和数字信号传输的测试，调节相应点使得接收到的信号不失真。

　　4、记录各测试点信号波形、幅度及频率。 5、完成实验，关闭系统电源。

　　五、实验数据

　　1、数字信号（方波）发送和接收

　　2、模拟信号（正弦波）发送和接收

　　实验二光线路CMI码实验

　　姓名陈晓莉学号 912104520103同组实验者李增时间 2015.9.22 一、实验目的

　　1、了解CMI编译码原理。 2、掌握CMI光传输原理。

　　二、实验内容

　　1、完成CMI编译码、光传输电路调试。

　　2、用示波器观察各测试点信号波形，比较码型变化及相位延迟。

　　三、基本原理

　　1、CMI编码原理

　　CMI（Coded Mark Inversion）即编码传号反转，表18.1给出了其编码规则，传号1由11和00交替表示（若前一个1为11，则当前1采用00表示，如此类推），而空号0则固定地用01表示。

　　表18.1 CMI编码规则

　　图18.1给出了CMI编码的波形示例，由于一个码元变成了二个，因此它属于二电平的1B2B码。CMI具有双相码的特点，不怕信道相位的反转（信息码为“1”时两个线路码相同；信息码为“0”时，两个线路码相反，信道相位反转后，仍有此性质），并且具有一定的纠错能力，易于实现，易于提取定时时钟，因此在低速系统中选为传输码型。在ITU-T的G..703建议中，规定CMI为四次群（139.264Mbit/s）的接口码型。

　　101

　　图18.1 CMI与二元码的转换关系

　　图18.2给出了CMI的编码原理框图，编码电路接收来自信号源的单极性非归零码（NRZ），并把这种码型变换成为CMI码送至光发送机。输入若是传号，则翻转输出；若是空号，则打开门开关，使时钟反向输出，电路原理如图18.3所示。

　　图18.2 CMI编码框图

　　图18.3 CMI编码原理电路图

　　实验系统中采用了可编程逻辑器件（PLD）来实现CMI的编译码。 2、CMI译码原理

　　当时钟和信道码对齐时，如果输入的是“11”或“00”，则输出“1”；如果输入的是“01”，则输出“0”。问题的关键是怎样将一系列的码元正确地2个2个分组。经过传输以后的CMI码首先要提取位同步时钟，接着抽样判决。此时CMI码流和发送的码流在波形上没有区别（忽略误码情况），但是2个2个分组，却有两种不同的情况，一种是正确的，可以得到正确的结果，而另一种则会导致译码的错误。

　　结合CMI码流的特点，有两种可以正确分组的方法：

　　a、如果在码流中检测到了0101的，那么可以将紧挨着的2个码元分为一组；

　　b、

　　如果在码元中检测到1到0的跳变后，则可以将下降沿后的2个码元分为一组。

　　一般情况下，方法b更可以尽快地实现正确分组，接下来就是根据编码规则进行译码了，这里介绍三种具体的解决方案：第一种方案：原理框图如图18.4所示：

　　CMICMI

　　图18.4 方案一原理框图

　　从位同步时钟分离出两路时钟，它们和位同步时钟同频，但是占空比不同，两路时钟的占空比都是25％，但是两者之间相差半个周期，这样就可以将每组中两个码元分开，从而形成第一路和第二路信号，在两路时钟信号的正确作用下比较两路信号，便可以将CMI编译出来。

　　第二种方案：原理框图如图18.5所示：

　　CMICMI

　　图18.5 方案二原理框图

　　可以看到，方案二本质上与一是一致的，差别在于找到正确分组的方法，它利用二分频以后的上升沿和下降沿来读取两路信号，即码流检测的方法b

　　。

　　第三种方案：原理框图如图18.6所示：

　　CMICMI

　　图18.6 方案三原理框图

　　这里的译码思路稍有变化，CMI码流经过串并转换后，在二分频的位同步时钟的作用下读出，进行比较译码。

　　四、实验步骤

　　1、首先将键盘功能键选择为“CMI”并按确认键确认。

　　2、光发单元A的功能开关KP101、KP102拨向数字端，光收单元A的KP103拨向数字端，KP104拨向PN OUT端，调节RP108，使得TP107的信号幅度调整在3.0V左右，XP105的两个短路帽分别插入“CMI”和“PN OUT”功能脚位置。 3、测试TP501、TP102/103、TP104/107、TP602d等点波形。 4、对光传输前后的CMI码进行比较。

　　5、对编码之前和译码之后的PN序列进行比较。 6、按实验报告要求记录各测试点波形。

　　篇二：光学基础实验实验报告(I) 刘云鹏 912104520140

　　实验1 光的直线传播规律

　　报告人刘云鹏同组实验者无时间未知实验目的：

　　1. 验证光的直线传播规律

　　2. 了解照相机的基本原理

　　一、实验仪器制作过程及成品描述（详细）

　　1.用纸卷两个略有大小不同的圆筒，刚好够相互套入；

　　2.涂黑期内表面保证不透光且无内表面反射；

　　3.将大的圆筒一端用黑色电工胶带封闭，并戳一个针孔，在小的圆筒一端贴一张薄

　　的白纸作观察屏；

　　4.完成的观察器由粗细两伸缩圆柱筒构成，白纸上有倒像。

　　二、实验原理：（简略叙述）

　　小孔相机运用光的直线传播原理，一个极小的孔将远处传来的光限制成为一束及细光线，物体上不同部位发出的光线通过小孔到达屏幕成像；在光具座上，设置相应试验系统，验证分析小孔成像。

　　三、实验步骤及现象（详细）

　　步骤：1.制作小孔成像实验装置；

　　2.在光具座上依次放置光源，物屏，小孔成像，测量显微镜等，观察物屏上

　　的图案在小孔后纸屏上的位置和大小，并用测量显微镜测量物，像，小孔间的距离和物象大小关系；

　　现象：物体或观察屏距小孔越远像越模糊，观察屏距小孔越远像越大，越模糊。

　　四、自问自答

　　小孔成像有“景深”问题吗，为什么?

　　小孔成像无“景深”问题，因为其成像为光沿直线传播原理，而非透镜改变光路实现会聚的原理。

　　实验2 三棱镜的角度与色散测量

　　报告人刘云鹏同组实验者蒿岭，于振华时间2014.9.2 实验目的：

　　1．了解分光仪的构造原理，学会正确使用分光仪

　　2．掌握棱镜角度测试的原理和方法

　　3．了解光的折射与棱镜色散现象

　　一、实验仪器：（仪器名称及仪器编号、样品描述）

　　分光仪，反光镜，三棱镜

　　二、实验原理：（简略叙述）

　　1.角度测量原理：

　　用分光仪测量棱镜顶角采取两种方法

　　用调好的望远镜对准夹棱镜顶角的两个面，使得返回的十字像在分划板上重合，记录下望远镜的两个角度读数，望远镜转过的角度与顶角互补。

　　2.最小偏向角法原理：

　　如图，P为顶点，两边是折射面，夹角α作三棱镜的顶角。光线由AB入射，经过

　　两次折射沿DE方向射出，AB与DE夹角为δ偏向角δ=∠FBD+∠FDB=I1-I2'-α，因为顶角α=I1'-I2，δ具有最小值，当且仅当I1=I2'时，此时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，由sin

　　折射率n。

　　三、分光计调整过程及其涉及的光学、机械原理（详细）

　　调望远镜对向无穷远，此时反射镜应正直地放在物台上。放反射镜时应使反射面压住一只支撑螺钉，且与另两只支撑螺钉的连线垂直，

　　调望远镜光轴垂直于仪器转轴；调望远镜的竖分划板平行于仪器转轴，应用表面平行与仪器转轴的反射镜检验，当反射镜稍稍转动时若小十字孔的反射像始终沿分划板上方的横线移动，表明已经调好，否则要转动目镜筒，把望远镜分化转正，转动时必须先松开定位螺钉调节时绝不能破坏调焦状态（分划板只能旋转，不能前后移动）

　　用望远镜校准平行光管。首先转平行光管狭缝（先松开定位螺钉）至水平状态，调俯仰至缝像（此时的像并不要很清晰）与望远镜自准直分化的中央横线等高，然后转成竖直，调狭缝前后位置至出射平行光，且使狭缝像与望远镜竖分划平行无视差，最后锁紧定位螺钉。

　　调狭缝的宽，使缝像约等于分划竖线宽度的3倍。在此三步中都要用到反射镜，为了便于调整仰俯，反射镜面和物台的两个支撑螺钉连线垂直是非常必要的。在每一步调解中应严格分清谁是标准，谁被校准，千万不要不经意地调动已处于标准状态的零部件。

　　四、色散及角度测量过程中的现象（详细）

　　α?δmα?nsin，因此，测出α，δm，即可求三棱镜对该光22

　　将三棱镜置于载物台上，并使三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为60°。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛在此方向观察，可看到平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝，调节游标盘制动螺丝，找到最小偏向角的位置。

　　本实验由于时间关系未能测出最小偏向角。

　　五、自问自答

　　1.在调整分光仪时，为什么十字光标不能对准分划板刻度线中心？

　　因为十字光标为像，而对应的物在分划板刻度线中心之下，要保证反射镜竖直，十字光标就必须出现在分划板刻度线中心以上。

　　2.在调整好后为什么要使眼睛左右晃动？

　　为保证十字光标在望远镜物镜焦平面上。

　　3.为什么要调整棱镜的棱线与转台轴平行？

　　保证在测量最小偏向角时转动载物台谱线不会从视野里消失。

　　实验3 望远镜的分解与结合

　　报告人刘云鹏同组实验者蒿岭,于振华时间实验目的：

　　1．了解双眼仪器的构造原理及主要光学零件组成及功能（目镜、物镜、棱镜）

　　2．学习望远镜的装配调整

　　3．掌握光学零件的擦拭、清洁方法

　　一、对实验工具、样品的描述

　　螺丝刀，零散的望远镜零部件

　　二、实验原理：（简略叙述望远镜的光学与机械结构原理、调整原理）

　　望远镜由物镜目镜，转向棱镜构成，通过调整目镜位置可调焦

　　三、望远镜分解与结合过程的描述

　　（需要详细过程，图文并茂）

　　1.目镜零件

　　2.组装好的目镜物镜，其他零件

　　3.组装目镜物镜和望远镜主体支架

　　篇三：基础光学实验实验报告

　　基础光学实验

　　一、实验仪器

　　从基础光学轨道系统，红光激光器及光圈支架，光传感器与转动传感器，科学工作室500或750接口，DataStudio软件系统

　　二、实验简介

　　利用传感器扫描激光衍射斑点，可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。与理论值相对比，并比较干涉和衍射模式的异同。理论基础

　　衍射：当光通过单缝后发生衍射，光强极小（暗点）的衍射图案由下式给出

　　asinθ=m’ λ （m’=1,2,3,….）（1）

　　其中a是狭缝宽度，θ为衍射角度，λ是光的波长。

　　下图所以为激光实际衍射图案，光强与位置关系可由计算机采集得到。衍射θ角是指从单缝中心到第一级小，则数。

　　m’为衍射分布级

　　双缝干涉：当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值（亮点）到单侧某极大的角度由下式给出：

　　dsinθ=mλ （m=1,2,3,….）（2）

　　其中d是狭缝间距，θ为从中心到第m级最大的夹角，λ是光的波长，m为级数（0为中心最高，1为第一级的最大，2为第二级的最大…从中心向外计数）。如下图所示，为双缝干涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。

　　三、实验预备

　　1.将单缝盘安装到光圈支架上，单缝盘可在光圈支架上旋转，将光圈支架的螺丝拧紧，使单缝盘在使用过程中不能转动。要选择所需的狭缝，秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝盘中心即可。

　　2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧，并调整方向。 3、将激光器只对准狭缝，主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离，打开激光器（切勿

　　直视激光）。调整光栅盘与激光器。

　　4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置，直至光束的中心通过狭缝，一旦这个位置确定，请勿在实验过程中调整激光束。

　　5、初始光传感器增益开关为×10，根据光强适时调整。并根据右图正确讲转动传感器及光传感器接入科学工作室500.

　　6、打开DataStudio软件，并设置文件名。四、实验内容 A、单缝衍射

　　1、旋转单缝光栅，使激光光束通过设置为0.16毫米的单缝。

　　2、采集数据前，将光传感器移动衍射光斑的一侧，使传感器采集狭缝到需要扫描的起点。 3、在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点，完成扫描后点击停止传感器。若果光强过低或者过高，改变光传感器（1×，10×，100×）。 4、使用式（1）确定狭缝宽度：

　　(a)测量中央主级大到每一侧上的第一个极小值之间的距离S。 (b)激光波长使用激光器上的参数。

　　(c)测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离L。

　　(d)利用以上数据计算至少两个不同的最小值和平均的答案。分析计算结果与标准缝宽之间的误差以及主要来源。 B、双峰衍射

　　1、将单缝光栅转为多缝光栅。选择狭缝间距为0.25mm(d)和狭缝官渡0.04mm(a)的多缝。 2、采集数据前，将光传感器移动衍射光板的一侧，是传感器采集狭缝到需要扫描的起点。 3、在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点。完成扫描后点击停止传感器。如光强过低或者过高，改变光传感器（1×，10×，100×）。 4、利用DataStudio软件来测量主极大到一侧第一、二、三次极大的距离，并测量整个包络宽度。

　　5、测量最大的中心之间的距离和第二次和第三次的最大侧。测量距离从中央最高最低衍射（干扰）模式。

　　6、使用式（2）确定缝间距：

　　(a) 测量中央主级大到每一侧上的第n个极大值之间的距离Hn（n=1,2,3）。 (b)测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离L。

　　(c)确定”d”值，使用第一，第二和第三的最大值，求”d”平均值。分析实验值与标准缝间距的误差。

　　7、确定狭缝宽度，使用式（1）根据主级包络到第一级包络的距离，计算双缝缝宽，并与标准值对比。

　　8、选择两组其他双缝，重复上述步骤。

　　五、实验数据与处理单缝衍射：

　　SL=0.0042m； SR=0.0040m； L=101.50cm; 仅当λ=650nm;

　　由式（1）算得aR=1.649×10m；aL=1.572×10m；a=1.611×10m 计算误差ΔR=(1.649-1.600)/1.600=3.06%ΔL=(1.600-1.572)/1.600=1.75%

　　-4

　　Δ=(1.611-1.600)/1.600=0.69%

　　实验误差主要来源于：图像的取值读数的误差，移动传感器速度的不稳定的影响，以及系统