CN208922595U - 一种小型数字化光学干涉仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型数字化光学干涉仪，包括光学平台、半导体激光器、扩束透镜、准直透镜、干涉元件和CCD相机，光学平台的一侧安装有激光器支架，半导体激光器安装在激光器支架上，光学平台中间靠近激光器支架一侧的位置安装有扩束透镜支架，扩束透镜安装在扩束透镜支架上，光学平台的中间安装有准直透镜支架，准直透镜安装在准直透镜支架上，光学平台上与激光器支架相对的另一侧安装有CCD相机支架，CCD相机支架上安装有CCD相机。本实用新型可演示多种不同干涉现象满足多种场合演示及学生自主实验的要求，并且实验现象更明显，方便学生观察，并且设备紧凑，整体小巧便于移动。

Description

一种小型数字化光学干涉仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器技术领域，具体为一种小型数字化光学干涉仪。

背景技术

近些年来，随着我国社会经济的不断发展，人们对于教育教学更加重视，为了培养学生的动手能力，便于学生更好理解学到的内容，教师一般都会通过与学生共同做实验进行教学，干涉仪是很广泛的一类实验技术的总称， 其思想在于利用波的叠加性来获取波的相位信息， 从而获得实验所关心的物理量，

但是，现有的光学干涉演示仪存在以下缺点：

1、现有光学干涉演示仪通常只能演示双缝固定间距的干涉现象，并且现象往往不够准确，不够完美，仪器的体积较大，只适合在固定的演示地点演示，例如演示实验室。

2、现有的光学干涉演示仪激光束不经过扩束、准直，因此对于双缝间隙较大的光栅，受白板的限制干涉视场很小且不清晰，不便于多人观看。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种小型数字化光学干涉仪，解决了现有的技术现象不够准确，移动不便，并且不便于多人观看的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小型数字化光学干涉仪，包括光学平台、半导体激光器、扩束透镜、准直透镜、干涉元件和CCD相机，光学平台的一侧安装有激光器支架，半导体激光器安装在激光器支架上，光学平台中间靠近激光器支架一侧的位置安装有扩束透镜支架，扩束透镜安装在扩束透镜支架上，光学平台的中间安装有准直透镜支架，准直透镜安装在准直透镜支架上，光学平台上与激光器支架相对的另一侧安装有CCD相机支架，CCD相机支架上安装有CCD相机，CCD相机支架和准直透镜支架之间的光学平台上安装有直线滑台，直线滑台的上端安装有干涉元件支架，干涉元件安装在干涉元件支架上，光学平台上端一侧设置有处理器，处理器与设置在光学平台外部的电脑连接。

优选的，直线滑台包括滑座、滚珠丝杆、滑杆、联轴器、步进电机、丝杆螺母和滑动座，滑座的中间位置安装有滚珠丝杆，滚珠丝杆的两侧对称安装有两个滑杆，滚珠丝杆的一端通过联轴器与步进电机转轴连接，滚珠丝杆上安装有丝杆螺母，丝杆螺母上安装有滑动座，滑动座的两端与两个滑杆滑动连接，干涉元件支架安装在滑动座上。

优选的，半导体激光器、扩束透镜和准直透镜的光轴等高共线。

优选的，直线滑台滑动方向与半导体激光器发出的激光束方向相互垂直。

优选的，电脑与步进电机连接。

优选的，光学平台的四周安装有围挡。

本实用新型提供了一种小型数字化光学干涉仪，具备以下有益效果：

（1）本实用新型通过设置直线滑台和CCD相机，使用时，半导体激光器发出的入射光束传递至扩束透镜上进行扩束,然后光束再通过准直透镜汇聚为平行光，平行光照射干涉元件出现干涉现象,通过CCD相机收集信息将信号传给电脑终端，然后通过处理器处理，将电脑上的明暗条纹转化为光强分布曲线，便于学生观察，同时通过电脑控制步进电机，步进电机转轴通过联轴器带动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆上的丝杆螺母将滚珠丝杆的转动运动转换成直线运动并通过干涉元件支架带动干涉元件移动以转换干涉现象，该演示仪可以演示杨氏双缝干涉实验、菲涅尔双棱镜干涉实验、菲涅尔双面镜干涉实验、双孔干涉实验等一系列干涉现象，本实用新型可演示多种不同干涉现象满足多种场合演示及学生自主实验的要求。

（2）本实用新型通过设置扩束透镜、准直透镜，使得光路直观、简单、实验现象更明显，方便学生观察，并且设备紧凑，整体小巧便于移动，使用CCD相机与电脑相连并通过电脑内的Matlab软件进行处理使现象清晰，方便学生观察。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图。

图中：1、光学平台；2、半导体激光器；3、激光器支架；4、扩束透镜；5、扩束透镜支架；6、准直透镜；7、准直透镜支架；8、干涉元件；9、干涉元件支架；10、直线滑台；11、滑座；12、滚珠丝杆；13、滑杆；14、联轴器；15、步进电机；16、丝杆螺母；17、滑动座；18、CCD相机；19、CCD相机支架；20、处理器；21、电脑；22、围挡。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种小型数字化光学干涉仪，包括光学平台1、半导体激光器2、扩束透镜4、准直透镜6、干涉元件8和CCD相机18，光学平台1的一侧安装有激光器支架3，半导体激光器2安装在激光器支架3上，光学平台1中间靠近激光器支架3一侧的位置安装有扩束透镜支架5，扩束透镜4安装在扩束透镜支架5上，光学平台1的中间安装有准直透镜支架7，准直透镜6安装在准直透镜支架7上，光学平台1上与激光器支架3相对的另一侧安装有CCD相机支架19，CCD相机支架19上安装有CCD相机18，CCD相机支架19和准直透镜支架7之间的光学平台1上安装有直线滑台10，直线滑台10的上端安装有干涉元件支架9，干涉元件8安装在干涉元件支架9上，光学平台1上端一侧设置有处理器20，处理器20与设置在光学平台1外部的电脑21连接，直线滑台10包括滑座11、滚珠丝杆12、滑杆13、联轴器14、步进电机15、丝杆螺母16和滑动座17，滑座11的中间位置安装有滚珠丝杆12，滚珠丝杆12的两侧对称安装有两个滑杆13，滚珠丝杆12的一端通过联轴器14与步进电机15转轴连接，滚珠丝杆12上安装有丝杆螺母16，丝杆螺母16上安装有滑动座17，滑动座17的两端与两个滑杆13滑动连接，干涉元件支架9安装在滑动座17上，半导体激光器2、扩束透镜4和准直透镜6的光轴等高共线，直线滑台10滑动方向与半导体激光器2发出的激光束方向相互垂直，电脑21与步进电机15连接，光学平台1的四周安装有围挡22。

使用时，半导体激光器2发出的入射光束传递至扩束透镜4上进行扩束,然后光束再通过准直透镜6汇聚为平行光，平行光照射干涉元件8出现干涉现象,通过CCD相机18收集信息将信号传给电脑21，然后通过处理器20处理，将电脑21上的明暗条纹转化为光强分布曲线，便于学生观察，同时通过电脑21控制步进电机15，步进电机15转轴通过联轴器14带动滚珠丝杆12转动，滚珠丝杆12上的丝杆螺母16将滚珠丝杆12的转动运动转换成直线运动并通过干涉元件支架9带动干涉元件8移动以转换干涉现象，该演示仪可以演示杨氏双缝干涉实验、菲涅尔双棱镜干涉实验、菲涅尔双面镜干涉实验、双孔干涉实验等一系列干涉现象。

综上可得，本实用新型通过设置扩束透镜4、准直透镜6、直线滑台10和CCD相机18，解决了现有的技术现象不够准确，移动不便，并且不便于多人观看的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种小型数字化光学干涉仪，包括光学平台（1）、半导体激光器（2）、扩束透镜（4）、准直透镜（6）、干涉元件（8）和CCD相机（18），其特征在于：光学平台（1）的一侧安装有激光器支架（3），半导体激光器（2）安装在激光器支架（3）上，光学平台（1）中间靠近激光器支架（3）一侧的位置安装有扩束透镜支架（5），扩束透镜（4）安装在扩束透镜支架（5）上，光学平台（1）的中间安装有准直透镜支架（7），准直透镜（6）安装在准直透镜支架（7）上，光学平台（1）上与激光器支架（3）相对的另一侧安装有CCD相机支架（19），CCD相机支架（19）上安装有CCD相机（18），CCD相机支架（19）和准直透镜支架（7）之间的光学平台（1）上安装有直线滑台（10），直线滑台（10）的上端安装有干涉元件支架（9），干涉元件（8）安装在干涉元件支架（9）上，光学平台（1）上端一侧设置有处理器（20），处理器（20）与设置在光学平台（1）外部的电脑（21）连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型数字化光学干涉仪，其特征在于：直线滑台（10）包括滑座（11）、滚珠丝杆（12）、滑杆（13）、联轴器（14）、步进电机（15）、丝杆螺母（16）和滑动座（17），滑座（11）的中间位置安装有滚珠丝杆（12），滚珠丝杆（12）的两侧对称安装有两个滑杆（13），滚珠丝杆（12）的一端通过联轴器（14）与步进电机（15）转轴连接，滚珠丝杆（12）上安装有丝杆螺母（16），丝杆螺母（16）上安装有滑动座（17），滑动座（17）的两端与两个滑杆（13）滑动连接，干涉元件支架（9）安装在滑动座（17）上。

3.根据权利要求1所述的一种小型数字化光学干涉仪，其特征在于：半导体激光器（2）、扩束透镜（4）和准直透镜（6）的光轴等高共线。

4.根据权利要求1所述的一种小型数字化光学干涉仪，其特征在于：直线滑台（10）滑动方向与半导体激光器（2）发出的激光束方向相互垂直。

5.根据权利要求1所述的一种小型数字化光学干涉仪，其特征在于：电脑（21）与步进电机（15）连接。

6.根据权利要求1所述的一种小型数字化光学干涉仪，其特征在于：光学平台（1）的四周安装有围挡（22）。