基于消激光散斑空间滤波实验仪的改进研制

论文摘要

信息光学又称为傅立叶光学，是将信息科学中的线性系统理论引入光学中形成的一门新的光学分支。信息光学一改传统光学在空域中研究光学现象的方法，创造性地引入了在空间频域中研究光学现象的新方法，并由此发展出光学信息处理的各种方法。实验环节对于理解抽象的信息光学理论非常重要，但是目前在大学近代物理实验中研究光学信息的实验仪器仅有传统的阿贝滤波光学实验，实验内容和效果很不理想。通常学生在光学平台上摆设光路，每套实验占用空间大，内容少，耗时多，效率低，而且实验现象在暗室直接用眼睛观察，不能定量验证理论的正确性，影响实验效果。“消激光散斑空间滤波综合实验仪”为在综合实验中增加与现代科技发展相联系的新的光电信息技术方面的实验内容，提供了一个良好的信息光学处理实验平台。本论文的主要工作是在已有自制的“消激光散斑空间滤波综合实验仪”的基础上，继续完善改进相关的实验器件和实验的开发研究工作。首先对空间滤波基本原理及空间滤波系统与滤波器进行了简要介绍，然后介绍了自制的消激光散斑空间滤波综合实验仪的基本特点，通过对该仪器详细的系统分析和相关滤波实验的要求，进行了下列的改进研究:1.设计和制作基于消激光散斑综合实验仪的参数合适的物体透明片和θ调制片及光栅元件.2.为了在输出界面上详细地观察和定量确认实验系统倍频滤波，改进了滤波器设计使得应用更方便灵活。3.改善信号输出到数据采集系统中进行后续的实验数据处理，使得界面更为友好，适于应用。4.提高细丝直径测量精度的方法研究。5.制作全息光栅是本科生近代物理实验课的必做实验之一，为了保证全息光栅实验效果，在不同季节显影液的温度控制是必要的保证，我们制作了温度控制箱来保证温度的恒定，为准确找到显影线性区域提供必要的条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与选题背景
• 1.2 选题目的与关键要解决的问题
• 1.3 本论文研究工作及各章内容安排
• 第二章 空间滤波的基本原理和 4F 系统
• 2.1 空间滤波的基本原理
• 2.1.1 阿贝成像原理
• 2.1.2 光学傅里叶变换
• 2.2 空间滤波与滤波器
• 2.3 空间频率滤波的 4F系统
• 2.4 消激光散斑空间滤波综合实验仪简述
• 第三章 激光照排机和相关软件介绍
• 3.1 引言
• 3.2 激光照排机介绍
• 3.2.1 激光照排机简介
• 3.2.2 外滚筒式照排机
• 3.2.3 记录精度
• 3.2.4 SCREEN DT-R6120 介绍
• 3.2.5 DPI的介绍
• 3.3 CORELDRAW 软件简介
• 3.4 MATLAB软件与其特点
• 第四章 光栅调制物与滤波器的研制
• 4.1 引言
• 4.2 透镜准确傅里叶变换的最大空间频率
• 4.2.1 透镜的截止频率
• 4.2.2 物体准确傅里叶变换的最大空间频率
• 4.3 光栅频率的选择
• 4.3.1 最大频率的确定
• 4.3.2 调制物理想频率的确定
• 4.3.3 照排机输出象元大小确定
• 4.3.4 各种光栅常数的确定
• 4.4 光栅调制物的制作
• 4.4.1 光栅的制作
• 4.4.2 调制物框架与调制物的制作
• 4.5 滤波器的制作
• 4.6 Θ调制片的研制
• 4.6.1 Θ调制技术原理
• 4.6.2 Θ调制片的制作
• 4.6.3 斜光栅周期畸变分析及解决方法
• 4.7 减光片
• 4.8 硬片的复制
• 4.8.1 白光复制
• 4.8.2 红光复制
• 4.9 实验效果
• 4.9.1 光栅调制物实验结果
• 4.9.2 Θ调制实验结果
• 4.10 本章总结
• 第五章 衍射法测量细丝直径的研究
• 5.1 引言
• 5.2 测量原理
• 5.3 测量方法的改进
• 5.4 提取数据法分析
• 5.5 数据提取与处理
• 5.6 实验结果讨论与误差分析
• 5.7 用改进测量法测标准狭缝
• 5.8 本章总结
• 第六章 自制恒温器
• 6.1 引言
• 6.2 方案的选择
• 6.3 系统硬件部分
• 6.3.1 DS18B20 工作原理
• 6.3.2 显示部分的设计
• 6.4 系统软件部分
• 6.5 最终结果与本章小结
• 第七章 软件优化
• 7.1 第一版本软件界面分析
• 7.2 需要解决的问题
• 7.3 设计思路与实验效果
• 7.4 本章总结
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 附录