光学基本实验

光学准直

高度调节

（1）将光阑尽量靠近，此时光阑的孔的高度认为是光源的高度。
（2）然后将光阑拉远，调节光源高度与光阑孔同高。
（3）反复调节几次，光源调节高度可以认为远近一致相同。

水平调节

在靠近激光光源处，让光通过光阑，确定好初始点，从此初始点沿着和光学平台边平行的直线移动，移动到远处，调节水平旋钮，让光能够通过光阑孔，就可以确定水平的偏移。

空间光滤波器

空间光滤波器作用

第一部分是缩束，即利用透镜组合改变光束大小。
第二部分是滤波，即利用小孔滤掉高频成分，保持光斑质量。

原理

激光可以会聚成非常小的一点，所以可作为一个接近于理想的点光源来产生球面波，这对于光学系统是非常有用的。但是激光又具有高度的相干性，空中的灰尘，光学元件或激光本身往往有一些散射光会形成干扰，因此要在会聚的点上放一小孔，使杂散光不能通过（如用10倍的显微镜物镜聚焦，则针孔直径约25μm）该针孔所起的作用就好像无线电中的滤波器一样，不允许其他空间频率的光通过，所以称针孔滤波器。
输入的高斯光束有空间变化的强度噪声。当通过非球面透镜聚焦光束时，入射光束转变为一个中心高斯光斑（在光轴方向上）和边缘条纹结构，这说明有我们不希望看到的噪声存在。条纹的径向位置和噪声的空间频率成比例。通过在高斯光斑中心加一个针孔，边缘条纹就会被挡掉而只有中心干净的部分透过。

99%的轮廓处的衍射极限光斑尺寸由下式给出：D=λ f / r
λ 表示波长，f表示焦距，r表示入射光束1/e2 处的半径。比衍射极限光斑尺寸大30%的针孔允许聚焦高斯光斑透过，同时阻挡了偏离轴心的噪声条纹。

应用举例：

例如，假设您使用一个650纳米的二极管激光器光源，其直径为1.2毫米（1/e2），通过空间滤波系统以后，您希望得到直径约为4.4毫米的光斑。基于这些参数，C560TME-B安装好的非球面透镜是空间滤波系统入射部分的合适选择，因为它专为650纳米波长设计，通光孔径为5.1毫米，足够容纳该激光光源的整个直径范围。 99%的轮廓处的衍射极限光斑尺寸计算公式已经在上面给出，针对这个例子，对于C560TM-B， λ = (650 x 10-9 米)，f = 13.86毫米，r = 0.6毫米，代入上式，我们得到
D= 15um
衍射极限光斑尺寸（650纳米光源, Ø1.2毫米光束）应该选择比D约大30%的针孔。如果针孔太小，光束就会被挡掉一部分；如果针孔太大，除了TEM00 模以外的其他部分就会透过针孔。因此，对于这种情况，针孔的尺寸最理想的是19.5微米。因此，我们推荐使用安装好的针孔P20S，它的针孔尺寸为20微米。改变参数，如输入光斑的直径和聚焦透镜的焦距，可以改变光束束腰直径，从而改变需要的针孔尺寸。减小入射光束直径会增加束腰直径。使用更长焦距的聚焦透镜也会增加光束束腰直径。最后，我们需要选择空间滤波器输出端的光学元件，以确保输出光束的直径是我们希望得到的4.4毫米。为了确定合适的透镜焦距，考虑到下面的图表，没有按照比例绘制。从左边的三角形我们可以推断出，角度大约为2.48o。在右边的三角形中使用该角度，可以计算出平凸透镜的焦距，大约为50毫米。对于这个焦距，我们推荐LA1131-B平凸透镜[其设计波长（λ＝633纳米）处的焦距f=50毫米）该产品适用于650纳米的光源）]。

调节方法

（1）安装好空间滤波器的物镜和下面的高度台，水平位移台，调节高度和水平位置使光束能够通过物镜。
（2）首先确保物镜到小孔的距离远大于物镜焦距，安装上针孔，调节小孔水平位置和垂直位置，让光能够穿过小孔出现下图所示的光斑和周围的衍射光圈。

（3）如果光圈的形状不是特别圆，有可能是小孔的位置没有对准，当调节到光斑最亮最圆时，继续调近物镜，此时可能物镜和小孔的对准效果又发生了改变，继续调节小孔的高度和水平位置，出现理想的光斑。
（4）反复进行第三步，当物镜到小孔的距离接近焦距时，就会出现下图所示最亮的园。如果继续往前移动物镜或往后移动物镜，又会出现衍射光圈。此时认为空间滤波器调节完成。

分析：出来的光斑上也会有一些灰色的区域。原因可能是小孔的形状不是完全的圆形，还有可能是激光光源的质量，另外物镜的镜上的污染物和缺陷也会引入杂散光。

使用凸透镜使光平行

在经过空间光滤波器后的光是发散出射的，为了后续的光路直线出射，需要让光线经过凸透镜使光线平行出射。我们分别使用了1000mm和400mm的凸透镜进行试验，空间光滤波器的出射光可以视为点光源，当点光源位于凸透镜的焦点位置时，出来的光是平行光。通过对比发现1000mm焦距的透镜由于光程太远，所以出射后的平行光的能量只有50uW。400mm的凸透镜出射的平行光有300uW,所有我们最后选用能量更大的关来进行曝光，进行光栅的加工。
平行光的调节主要通过观察进出和无穷远处的光斑大小是否相等来判断是否为平行光，或者加一个反射镜，通过观察透明卡片上面的两个光斑完全重合来确定光线是否平型。

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