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1通過散斑尋找透鏡焦平面

激光散斑法確定透鏡焦平面位置的原理圖和操作方法如下所示。這種方法操作簡單，尤其適合焦距很短成像較小的透鏡或者復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)。

激光散斑法找焦平面的原理圖

操作示意圖，焦點處的反射光形成強(qiáng)散斑

沿光路來回移動鋁箔(也可以是其它散射物體)，如果鋁箔位于焦平面外，被照射的鋁箔面較大，反射光將在屏上形成細(xì)微的散斑；如果鋁箔剛好處于焦平面，被照射的鋁箔面很小，反射光將形成很強(qiáng)的散斑圖案。下面是實際操作的動態(tài)圖示。操作中務(wù)必注意激光安全事項。

2激光的擴(kuò)束及準(zhǔn)直驗證

因為激光器的輸出光束直徑一般較小，使用前有時需要先擴(kuò)束，這時可以通過望遠(yuǎn)鏡光路實現(xiàn)，擴(kuò)束比就是兩透鏡焦距的比值。此時在焦點附近加一個針孔可消除光束的強(qiáng)度噪聲，得到更干凈的輸出光。為了達(dá)到最佳性能應(yīng)使用平凸透鏡，并且將平面一側(cè)朝向焦點，如下圖所示。

擴(kuò)束光路簡圖，針孔濾波消除強(qiáng)度噪聲

輸出光束的準(zhǔn)直度可以使用剪切干涉儀驗證。激光輸入剪切干涉儀后在45度光學(xué)平板的前后表面形成菲涅爾反射，兩反射光束的干涉條紋通過刻有參考線的頂部散射片觀察。如果干涉條紋和參考線平行則說明入射光束是準(zhǔn)直的，否則是發(fā)散或匯聚的。

剪切干涉儀的工作原理  前后表面的反射光束形成干涉

通過剪切干涉儀驗證準(zhǔn)直器性能：干涉條紋一直與參考線平行，說明調(diào)節(jié)焦距時不會影響光束的準(zhǔn)直。

3通過反射鏡對準(zhǔn)光路

搭建或調(diào)節(jié)自由空間光路時經(jīng)常使用兩個反射鏡和兩個光闌或小孔進(jìn)行光軸對準(zhǔn)，反射鏡安裝在光學(xué)調(diào)整架中具有兩個調(diào)節(jié)自由度，下面是兩種典型配置。

對準(zhǔn)時可以采用以下步驟：粗略對準(zhǔn)兩個反射鏡，使光束不要太偏離理想位置。調(diào)節(jié)反射鏡M1使光束通過光闌I1，此時光束可能被光闌I2阻擋。調(diào)節(jié)反射鏡M2使光束通過I2，如果光束被I1阻擋可以將其打開。反復(fù)操作以上兩個步驟，直到光束同時通過兩個光闌的中心。

請注意，使用第一個反射鏡M1使光束對準(zhǔn)第一個光闌I1，使用M2對準(zhǔn)I2，順序不能弄反，否則光路很快就偏了。

誤差分析

通過(D1-D2)/Δz可以估算這種調(diào)節(jié)方法的最大角度誤差。如下圖所示，D1是光闌直徑，D2是光束直徑，而Δz是兩個光闌的間距。顯然，在光束直徑一定的情況下，加大光闌間距或減小光闌孔徑都可以降低對準(zhǔn)誤差。

降低對準(zhǔn)誤差：

1. 增加光束直徑
2. 減小光闌孔徑
3. 增加光闌間距

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