1通(tong)過散斑尋找透鏡焦平面
激光散斑(ban)法確定透(tou)(tou)(tou)鏡焦(jiao)平面(mian)位置的(de)原理圖和操(cao)作方法如下(xia)所示。這種方法操(cao)作簡單，尤(you)其適合焦(jiao)距(ju)很短成像較小(xiao)的(de)透(tou)(tou)(tou)鏡或者(zhe)復(fu)雜(za)的(de)透(tou)(tou)(tou)鏡系統。
激光(guang)散斑法找焦平面(mian)的原理圖
操作示意圖(tu)，焦點處(chu)的(de)反射光形成強散斑
沿光路(lu)來回移(yi)動鋁箔(也可以是其它散射物體(ti))，如(ru)(ru)果鋁箔(bo)(bo)位(wei)于焦平面(mian)外，被(bei)照射的(de)(de)(de)鋁箔(bo)(bo)面(mian)較大，反(fan)射光將(jiang)在屏上形成細微的(de)(de)(de)散斑(ban)；如(ru)(ru)果鋁箔(bo)(bo)剛好處于焦平面(mian)，被(bei)照射的(de)(de)(de)鋁箔(bo)(bo)面(mian)很(hen)小，反(fan)射光將(jiang)形成很(hen)強的(de)(de)(de)散斑(ban)圖(tu)案。下面(mian)是實際操作的(de)(de)(de)動(dong)態(tai)圖(tu)示。操作中(zhong)務必注(zhu)意(yi)激光安全事項(xiang)。
2激光的擴束及(ji)準直驗證(zheng)
因為(wei)激光(guang)器的輸出(chu)光(guang)束直徑(jing)一般較小(xiao)，使(shi)用前有時(shi)(shi)需要(yao)先擴束，這時(shi)(shi)可以通過望遠鏡光(guang)路實現，擴束比就是(shi)兩透鏡焦(jiao)距的比值。此時(shi)(shi)在焦(jiao)點(dian)附近加(jia)一個針孔可消除(chu)光(guang)束的強度噪聲，得(de)到更干凈的輸出(chu)光(guang)。為(wei)了達到最(zui)佳(jia)性能應(ying)使(shi)用平凸透鏡，并且將平面一側(ce)朝(chao)向焦(jiao)點(dian)，如下圖(tu)所示。
擴束光路(lu)簡圖，針孔濾波消(xiao)除強(qiang)度噪(zao)聲
輸出光束(shu)的準(zhun)直度可(ke)以使用剪切(qie)(qie)干(gan)涉儀驗證。激光輸入剪切(qie)(qie)干(gan)涉儀后在45度光學平(ping)板的前后表面形成菲涅爾反射(she)，兩反射(she)光束的干涉條紋通過刻有參(can)考線的頂(ding)部散(san)射(she)片觀察。如果干涉條紋和參(can)考線平(ping)行(xing)則說明入(ru)射(she)光束是(shi)準(zhun)直(zhi)的，否則是(shi)發散(san)或匯(hui)聚的。
剪切干(gan)涉儀(yi)的工作原理 前(qian)后(hou)表(biao)面的(de)反(fan)射光束形成干(gan)涉
通過(guo)剪切干涉(she)儀(yi)驗證準直器(qi)性能：干涉(she)條紋一直與參考線平行，說明(ming)調(diao)節焦(jiao)距時不會影響光束的(de)準直。
3通(tong)過反射(she)鏡對準光路
搭建(jian)或調(diao)節自由空間光(guang)(guang)路時經常(chang)使用(yong)兩(liang)(liang)個反射鏡和兩(liang)(liang)個光(guang)(guang)闌或小孔進行光(guang)(guang)軸對準，反射鏡安裝(zhuang)在光(guang)(guang)學調(diao)整架中具有兩(liang)(liang)個調(diao)節自由度(du)，下面是兩(liang)(liang)種典型配置。
對(dui)準(zhun)時可以采(cai)用(yong)以下步驟：粗略對(dui)準(zhun)兩個(ge)反射鏡，使光束不要太偏離理想位置。調節(jie)反射鏡M1使光(guang)束通過光(guang)闌I1，此時光(guang)束可能被光(guang)闌I2阻擋。調節反射鏡M2使(shi)光束通過I2，如果光束被(bei)I1阻擋(dang)可以將其打開(kai)。反(fan)復操作以上兩個(ge)(ge)步(bu)驟(zou)，直到光束同時(shi)通過兩個(ge)(ge)光闌的中心。
請注意，使用(yong)第(di)一個(ge)反射鏡M1使光束對(dui)準第(di)一(yi)個光闌I1，使用M2對準I2，順序不能(neng)弄反，否則光路很(hen)快就偏了(le)。
誤差(cha)分(fen)析(xi)
通過(D1-D2)/Δz可(ke)以估算這種調(diao)節方法的最大角度誤差。如下圖所示，D1是光闌直徑(jing)，D2是光束直(zhi)徑，而Δz是兩(liang)個光闌的間(jian)(jian)距(ju)。顯然，在光束(shu)直徑(jing)一定的情況下，加大光闌間(jian)(jian)距(ju)或減(jian)小(xiao)光闌孔徑(jing)都可以(yi)降低對準誤差。
降低對準誤(wu)差：
1. 增加光(guang)束(shu)直徑
2. 減小光闌孔徑
3. 增加(jia)光(guang)闌(lan)間(jian)距(ju)
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