本申请涉及光学实验技术领域，具体涉及一种基于反射式空间光调制器的笼式多功能光学实验设备，还涉及一种基于反射式空间光调制器的笼式多功能光学实验系统。
背景技术：
传统的光学实验都是通过独立的系统完成，许多实验所用的器件都是很多年前的，缺乏实时调节性及智能性。一些现代化的光学设备价格昂贵，且自动化程度太高，供学生操作的空间不够，并不适合于学生的训练，而且大多设备都只支持完成一种实验，要想让学生掌握光学方面的综合知识，学校必须采购大量的设备，这也使得学校采购设备成本大幅增加。总而言之，现有技术中光学实验设备落后、器具杂散、而且综合性能不高。
为了深化教学改革，培养适应新世纪需要的高素质人才，使学生毕业后能带头运用高新技术，参与国际竞争，普物实验内容的现代化改革势在必行。因此，有必要提供一种新的实验系统。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于反射式空间光调制器的笼式多功能光学实验设备、系统，以解决现有技术中光学实验设备落后、器具杂散、综合性能不高等问题，能够较大限度地提高光学实验设备的使用性能，而且集成度高、利用整理以及进行教学实验，操作简单且成本较低。
一种基于反射式空间光调制器的笼式多功能光学实验设备，所述光学实验设备包括:
光源组件，用于设置光源；
光反射组件，与所述光源组件对应间隔设置，用于设置反射镜并通过所述反射镜对来自光源的光进行反射传输；
扩束器组件，与所述光反射组件间隔设置、并位于所述光反射组件对光进行反射传输的路径上，用于设置扩束器并通过扩束器对反射镜反射传输的光进行扩束、滤波处理；
起偏器组件，与所述扩束器组件间隔设置，用于设置起偏器并通过起偏器对经过扩束器扩束、滤波处理的光进行处理以得到偏振光；
分光组件，与所述起偏器组件间隔设置，用于设置分光棱镜并通过分光棱镜对所述偏振光进行分光处理；
光学处理分析组件，与所述分光组件间隔设置，用于设置空间光调制器，以及用于设置检偏器、功率计、拍摄装置、光学狭缝、光学网格、观察屏、聚焦镜、对准板、反射镜和衰减片的至少其中之一；
笼式组装件，用于将所述光源组件、光反射组件、扩束器组件、起偏器组件、分光组件和光学处理分析组件进行可拆卸式组装成一体。
一种笼式多功能光学实验系统，其包括上述的光学实验设备，所述光学实验设备用于配置不同的光学元件，以进行结构测量、振幅调制、偏振态的调制、实时图像变换、talbot影像、像素大小的测量、空间滤波器、空间滤波实验、成像与投影、双缝干涉、衍射、双缝干涉法研究slm的相位调制特性、迈克尔逊干涉、数字全息再现、移相式数字全息、菲涅尔透镜、中空光束、光束变换、平面波与其他波形的干涉或色散的多种光学实验。
上述笼式多功能光学实验设备、系统，通过设置的光源组件、光反射组件、扩束器组件、起偏器组件、分光组件、光学处理分析组件等，利用空间光调制器、以及检偏器、功率计、拍摄装置、光学狭缝、光学网格、观察屏、聚焦镜、对准板、反射镜和/或衰减片等进行多种光学实验。本申请通过笼式组装件将上述多种组件可拆卸式组装成一体，集成度高、操作简单且成本较低，设备可靠不易损坏。同时，本申请能够较大限度地提高光学实验设备的使用性能，可简单方便地进行各种实验，能很好的锻炼学生的动手能力，学生可以自由改变各种光学元件。
附图说明
图1为一实施例中笼式多功能光学实验设备的结构示意图，其中，还显示了多种光学元件。
具体实施方式
请参阅图1，图1为一实施例中笼式多功能光学实验设备的结构示意图，本实施例的笼式多功能光学实验设备，包括但不限于光源组件10、光反射组件(未标示)、扩束器组件(未标示)、起偏器组件40、分光组件50、光学处理分析组件、笼式组装件以及笼板组件41。
需要说明的是，以某一使用光源100的实验为例，本实施例的多功能光学实验设备的工作原理包括如下。
所述光源组件10用于设置光源100；
所述光反射组件与所述光源组件10对应间隔设置，用于设置反射镜并通过所述反射镜对来自光源100的光进行反射传输；
所述扩束器组件与所述光反射组件间隔设置、并位于所述光反射组件对光进行反射传输的路径上，用于设置扩束器并通过扩束器对反射镜反射传输的光进行扩束、滤波处理；
所述起偏器组件40与所述扩束器组件间隔设置，用于设置起偏器并通过起偏器对经过扩束器扩束、滤波处理的光进行处理以得到偏振光；
所述笼板组件41，与所述扩束器组件中的用于设置小孔滤波器的x-y平移调整架间隔设置，用于在必要时增减光学元件，包括透镜，光学网格等。
所述分光组件50与所述起偏器组件40间隔设置，用于设置分光棱镜并通过分光棱镜对所述偏振光进行分光处理；
所述光学处理分析组件与所述分光组件50间隔设置，用于设置空间光调制器(slm，spatiallightmodulator)61，以及用于设置检偏器、功率计、拍摄装置、光学狭缝、光学网格、观察屏、聚焦镜、对准板、反射镜和衰减片的至少其中之一；
在本实施例中，所述笼式组装件用于将所述光源组件10、光反射组件、扩束器组件、笼板组件41、起偏器组件40、分光组件50和光学处理分析组件进行可拆卸式组装成一体。
在本实施例中，所述光源组件10可以为l型固定架的方式，光源100可以采用激光光源。
如图1所示，本实施例所述光反射组件采用了两次反射的方式，而使得光的传输途径发生了180°的改变，当然，在其他实施例中，也可以只采用一次发射的方式。
具体而言，所述第一光学调整架21为直角光学调整架，其上可以设置第一反射镜210，并通过所述第一反射镜210改变来自光源100的光的传输路径。
同理，所述第二光学调整架22也可以为直角光学调整架，与所述第一光学调整架21连接设置并邻接所述扩束器组件，用于设置第二反射镜220并通过第二反射镜220对来自所述第一光学调整架21的第一反射镜210的光进行二次反射。
在所述光反射组件的具体连接过程中，所述笼式组装件包括多根第一笼杆91，第一笼杆91的一端连接所述第一光学调整架21，第一笼杆91的另一端连接所述第二光学调整架22。在优选的实施例中，所述笼式组装件还包括多个柱状接杆套件910，嵌设于所述第一光学调整架21的多个几何边角位置，用于实现所述第一笼杆91的一端与所述第一光学调整架21的紧固连接、并通过顶丝固定。
需要说明的是，本实施例所述笼式组装件还包括多根第二笼杆92，用于依序将所述第二光学调整架22、所述扩束器组件、所述笼板组件41、所述起偏器组件40和所述分光组件50依次连接。
其中，所述扩束器组件包括依序设置的第一笼板31、第二笼板32和第三笼板33，所述第一笼板31与所述第二光学调整架22邻接，用于设置扩束器的第一透镜；所述第二笼板32与所述第一笼板31邻接，用于设置扩束器的小孔滤波器；所述第三笼板33与所述第二笼板32邻接，用于设置扩束器的第二透镜。
需要说明的是，本申请优选地采用开普勒式扩束器，在其他实施例中也可以采用伽利略式扩束器，在此不作细述。
在优选的实施例中，所述多根第二笼杆92依序依次连接所述第一笼板31、第二笼板32和第三笼板33调节好位置后用顶丝固定，以实现位置的可调、固定。
为了实现实验的误差调整、或者实验校准，本实施例所述笼式组装件还包括二维调整架320，设置于所述第二笼板32上，用于调节小孔滤波器的位置。
所述起偏器组件40可以采用螺纹笼板或者笼式旋转安装座的方式，其上设置起偏器400并通过起偏器400对经过扩束器扩束、滤波处理的光进行处理以得到偏振光。
在本实施例中，如图1所示，所述光学处理分析组件至少包括四维调整架62、第三光学调整架63和多块笼板64。所述四维调整架62与所述分光组件50邻近设置，用于设置所述空间光调制器61，并可调整所述空间光调制器61的四维方向；所述第三光学调整架63与所述分光组件50连接设置，用于设置反射镜；所述多块笼板64，与所述分光组件50连接设置，用于设置检偏器、功率计、拍摄装置、光学狭缝、光学网格、观察屏、聚焦镜、对准板和衰减片的至少其中之一。需要说明的是，检偏器、功率计、拍摄装置、光学狭缝和观察屏可以单独设置，在此不作限定。
举例而言，在搭建实验过程中，譬如搭建检偏器640、用于设置检偏器640的笼式旋转安装座641、第三反射镜630以及观察屏642等。
在本实施例中，所述笼式组装件还可以包括多根第三笼杆93、多根第四笼杆94和多根第五笼杆95。所述多根第三笼杆93用于实现所述第三光学调整架63与所述分光组件50的连接；所述多根第四笼杆94，用于依次连接所述多块笼板64并实现所述多块笼板64与所述分光组件50的连接；所述多根第五笼杆95，与所述第一光学调整架21顶丝连接，用于设置并固定所述光源组件10，当然，在其他实施方式中也可以用于增减设置其他光学元件。
需要说明的是，所述多根第三笼杆93与所述第三光学调整架63之间可以通过柱状接杆套件930或者螺纹实现固定连接，所述多根第四笼杆94与所述多块笼板64之间依次连接，所述多根第四笼杆94与所述分光组件50之间通过顶丝固定连接。
在本实施例中，所述笼式组装件还可以包括支撑架96，用于支撑所述光学实验设备并调整其高度位置。
具体而言，所述支撑架96可以包括多个固定安装架960和多个插入式压块961，以分别支撑不同的组件。其中，固定安装架960可以为笼式安装架，其可以采用30厘米、20厘米或者40厘米的高度不等。
需要说明的是，本实施例可以在第二笼杆92上设置更多的笼板组件41进行备用，以进行不同的实验。
此外，本实施例的第一笼杆91、第二笼杆92、第三笼杆93、第四笼杆94和第五笼杆95的数目均可以为三根、四根、五根或者六根等，优选为四根并围绕呈笼式设置，而将其他组件都形成于笼中。此外，第一笼杆91、第二笼杆92、第三笼杆93、第四笼杆94和第五笼杆95的长度可以根据实际光学实验的需要而设置不同的长度，比如，第一笼杆91可以为10厘米、第二笼杆92可以为30厘米、第三笼杆93为5厘米、第四笼杆94为10厘米而第五笼杆95为5厘米；当然，也可以按照此比例进行分别调整设置，在此不作限定。
本实施例的拍摄装置可以采用ccd图像传感器，ccd(charge-coupleddevice，电荷耦合元件)。
本申请通过笼式组装件将上述多种组件可拆卸式组装成一体，集成度高、利用整理以及进行教学实验，操作简单且成本较低，设备可靠不易损坏。
本申请还提供一种笼式多功能光学实验系统，其任一上述实施例所述的光学实验设备，所述光学实验设备用于配置不同的光学元件，以进行结构测量、振幅调制、偏振态的调制、实时图像变换、talbot(泰伯效应)影像、像素大小的测量、空间滤波器、空间滤波实验、成像与投影、双缝干涉、衍射、双缝干涉法研究slm的相位调制特性、迈克尔逊干涉、数字全息再现、全息记录与再现、移相式数字全息、菲涅尔透镜、中空光束、光束变换、平面波与其他波形的干涉或色散的多种光学实验。
本申请能够较大限度地提高光学实验设备的使用性能，可简单方便地进行各种实验，能很好的锻炼学生的动手能力，学生可以自由改变各种光学元件。
下面将结合其中几个实验以对本申请作具体说明。
首先，进行光路调节：
1、在第一光学调整架21前放置对准板，光打至对准板靶面；用光源组件10连接激光光源，调整激光光源的高度使光斑恰好通过对准板的中心，将光源组件10固定在光学平台上。
2、再将对准板放在第二光学调整架22后(定义此位置为近场)，调整第一光学调整架21后面的手轮，使得光斑恰好通过对准板中心。
3、将第二笼杆92的光学元件全部滑动至分光组件50一侧，再将对准板放置在紧挨着扩束器中第一透镜的右侧(图1所示的右侧为右、左侧为左，并定义此位置为远场)，调节第二光学调整架22后的手轮，使光斑恰好通过对准板。
4、再把对准板放置在近场，调节第一光学调整架21的调节手轮，使光斑通过对准板中心，对准板放置在远场，调节第二光学调整架22的调节手轮，使光斑通过对准板中心，重复这个过程，直到光斑在近场和远场都恰好通过对准板中心。
5、然后再将第二笼杆92的光学元件分开。扩束器中小孔滤波器和第一透镜移到第二笼杆92的右侧，并靠近，使得小孔滤波器处于光斑聚焦的位置，在小孔滤波器后放小纸片，调节小孔滤波器上的x平移和y平移手轮，使得小纸片上光最强，此时通过旋转扩束器中的第一透镜微调透镜的位置，直到小纸片上光最强，微调小孔滤波器上的x平移和y平移，使得通过小孔滤波器的光斑亮度最亮且均匀，并且无衍射。
6、将对准板放在分光组件50前，微调第二光学调整架22和二维调整架320，使得光斑正好处于对准板中央，移动扩束器中第二透镜的位置，通过观察观察屏642上光斑的大小将光斑调成平行光束，使其既不发散也不汇聚。
至此，完成光路调节。
几个实验的操作过程如下，其中，为方便描述，slm即为空间光调制器61。
(实验一)结构测量：
1、搭建光路，借助对准板将激光光源的出射光调至光路的中心。方法为微调激光光源的俯仰，使得激光在激光光源后及slm前都能够正好通过对准板的中心。微调slm的俯仰，将对准板放置在第四笼杆上，使得光束正好通过对准板中心。功率计设置在第四笼杆之后。
2、slm不通电。
3、激光光源出射的光斑直接打在slm上，用观察屏642接收反射光斑。用卷尺测量slm到分光棱镜的距离，分光棱镜到观察屏642的距离，0级和1级衍射光之间的距离b，计算像素大小。
4、用功率计测量0级和1级衍射光的功率，计算开口率的大小。
(实验二)振幅调制(一)：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上只设置检偏器和功率计，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、第一步寻找配向角。slm启动，去掉检偏器，选择相位调制菜单下的迈克尔逊干涉实验，调节灰度1，直到在观察屏642上观察到的反射光斑中间有一条清晰的分界线，旋转起偏器400，直到中间分界线看不清楚，此时调节灰度1和灰度2会发现观察屏642上光斑的左右两部分亮度都不变化，此时记录起偏器的角度即为配向角，配向角大约在45度附近。
3、接下来光路中加入检偏器，注意检偏器的方向(零刻度线在左侧)，光从可旋转面入射，将起偏器400角度旋转为配向角减去45°，检偏器角度旋转为配向角加上45°，此时slm处于振幅调制状态。
4、选择振幅调制菜单下的振幅调制(一)实验，改变灰度值，在观察屏642上观察光斑的亮度，微调起偏器400和检偏器角度使得出射光在灰度为0和255时最暗，此时灰度从0到255变化，光斑强度会以最暗到最亮再到最暗的趋势变化，此时表明起偏器400和检偏器角度调整合适。
5、在检偏器后方固定功率计的探头，调节高度使得光斑正好打在功率计探头的中心。灰度值每隔10改变一次，用功率计测量出射光的功率变化(值稳定后再读数)，并记录，并绘制功率随灰度的变化曲线。记录光强最强和最弱时对应的灰度值，为以后做其他振幅调制实验做准备。
(实验三)振幅调制(二)：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、启动slm，旋转起偏器400与检偏器使得slm工作在振幅调制状态(参考实验二的方法及结果)。
3、在检偏器后方固定ccd，注意光斑的中心打至ccd镜头的中心，连接ccd数据线。
4、选择振幅调制菜单下的振幅调制(二)实验，改变灰度值，调整ccd软件中的曝光时间，使得光强最强时，没有达到饱和状态，灰度值每隔10用ccd拍摄当前的光强度图片，并分别保存，命名方式最好以当前的灰度值命名。
5、将保存的ccd采集的图片导入多功能光学教学系统软件中，计算导入图片的平均灰度值，并记录，绘制输出光灰度随slm上输入图像灰度的变化曲线。
(实验四)偏振态的调制：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、起偏器400角度调至振幅调制时的角度。slm不通电，旋转检偏器，直到观察屏642上光斑强度最大，记录检偏器角度。
3、启动slm，选择振幅调制菜单下的偏振态的调制实验，灰度值设置为0，旋转检偏器，至观察屏642上的光斑强度最大，记录此时检偏器的角度。灰度值每增加30，旋转检偏器，至观察屏642上的光斑强度最大，记录检偏器的角度，直到灰度值调至255，测试结束。测试3次，求检偏器角度的平均值，记录数据。
4、测试结束后拿检偏器角度减去起偏器400角度，得出入射光偏振方向的改变量，最后绘制出偏振态随灰度值的变化曲线，值得注意的是如果检偏器角度大于180度，则用读取的数据减去180度记为检偏器的角度。
(实验五)实时图像变换：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器和观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、旋转起偏器400及检偏器使slm工作在振幅调制状态(参考实验二的方法及结果)。
3、选择振幅调制下的实时图像变换实验，选择图像1，通过操作软件中的大小、xy偏移参数设置图像，调节灰度1和灰度2，使得观察屏上观察到的图像对比度最高，记录检偏器的角度。
4、旋转检偏器，至观察屏642上出现边缘增强的微分图像，记录检偏器的角度。
5、接着旋转角度，至观察屏642上出现对比度相反的图像，也就是负像，记录检偏器的角度。
6、针对图像2可再做一次实验。
7、将两幅图像进行相加或相减，观察图像的变化。
(实验六)talbot影像：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在振幅调制状态(参考实验二的方法及结果)。
3、操作软件中选择振幅调制菜单下的talbot影像实验，调节灰度1和灰度2，使得灰度1处光最强，灰度2对应的光最弱。
4、保持灰度1和灰度2不变，设定缝宽和周期值，连接ccd，开启ccd应用软件，调节ccd的高度使得ccd镜头中心与光斑的中心高度相等，前后移动ccd，分别寻找该光栅的清晰像，对比刚好相反的像以及周期变为一半且对比度降低的影像，保存图片，测量slm到像之间的距离，并记录在表格中。这个位置包含slm到分光棱镜中心的距离，分光棱镜中心到ccd镜头的距离，并需要减掉ccd镜头的成像距离。
5、控制缝宽不变，改变周期，多做几组实验，并总结规律。控制周期不变，改变缝宽，观察talbot影像的位置有无影响。
(实验七)像素大小的测量：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器、并在螺纹笼板41上设置聚焦镜)、起偏器400、在多块笼板64上设置对准板以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、小孔滤波器后面的笼板上加焦距为75毫米的聚焦镜。在分光棱镜前设置对准板，移动聚焦镜，使得入射光在分光棱镜前聚焦，且焦点正好通过对准板的中心，如果不能通过，则微调第二光学调整架22的手轮和小孔滤波器上的二维调整架320。
3、slm无需通电，起偏器400角度随意。测量slm液晶光阀距离对准板的距离d。
4、调节ccd的位置，直到看到清晰的液晶像素的talbot图像，保存图像并记录ccd距slm的距离z1，此距离应该包含两部分，一部分是slm液晶光阀距离分光棱镜中心的距离a，一部分是ccd镜头距离分光棱镜中心的距离b，并且需要减掉ccd镜头的成像距离c。
5、向后移动ccd，直到再次看到清晰的talbot图像，保存图像并记录ccd距slm的距离z2。
6、再次移动ccd，直到再出现清晰的talbot图像，保存图像并记录ccd距slm的距离z3。
7、根据记录的几组数据，ccd镜头的成像距离，以及ccd采集到图像中n个液晶像元的大小，计算slm的像素大小，计算时，可多取几个像素，多算几组，以此减小误差。
(试验八)空间滤波器：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器、并在螺纹笼板41上设置聚焦镜、在小孔滤波器和聚焦镜之间设置十字的光学网格)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、聚焦镜以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光，ccd采集信号。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在振幅调制状态。
3、操作软件中选择振幅调制菜单下的空间滤波器实验。空间滤波器后面的笼板上先不加聚焦镜和光学网格，选择光学单缝，调节灰度1和灰度2，使得入射光通过slm后恰好使得光学单缝处光透过，其他部分光挡掉。加上聚焦镜和光学网格，移动光学网格使得网格的频谱恰好落在液晶面板上，可以通过在ccd中观察，前后微调光学网格位置，ccd中成的像最清晰时频谱就落在液晶面板上了。
4、旋转光学网格，使得ccd中观察到的光学网格保持水平或垂直。调节软件中的缝宽和y平移，直到ccd中观察到清晰的横向滤波后的图像，保存图像，这就是横向滤波。改变角度，配合x平移与y平移，用ccd采集纵向滤波，斜45度滤波后的信号。
5、低通和高通实验类似，低通滤波是在操作软件中选择圆孔，灰度1和灰度2调成与加载光学单缝时相同。将孔大小调大，寻找液晶面板上0级频谱的位置，接着配合二维调整架320，调整孔的大小，使得入射光的0级频谱恰好通过小孔滤波器的中心，用ccd采集滤波后的信号；
6、高通滤波是在操作软件中选择圆斑，灰度1和灰度2调成与加载单缝时相反，即出射光斑变为圆斑处暗，四周亮，将孔大小以及x平移、y平移设置成与低通滤波一样的数值。此时，圆斑恰好挡住入射光的0级频谱，用ccd采集高通滤波后的信号，保存图像。
(实验九)空间滤波实验：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、第一个聚焦镜、光学狭缝、第二个聚焦镜以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、调整第一个聚焦镜的位置，使得slm处于第一个聚焦镜的前焦面上，将第二个笼板移动到第一个聚焦镜的后焦面上，调整第二个聚焦镜的位置，使得光学狭缝处于第二个聚焦镜的前焦面上。
3、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在振幅调制状态。
4、操作软件中选择空间滤波实验。改变灰度1和灰度2使得产生的网格亮暗对比度最高。
5、小孔滤波器。设置缝宽和周期(周期不能太大)，将对准板放置在第一透镜的后焦面上，微调slm的俯仰，直至0级光的焦点正好通过对准板的中心，用ccd采集信号。
6、拿掉对准板，加上光学狭缝，微调光学狭缝位置使得光学狭缝处于第一个聚焦镜的后焦面上，旋转光学狭缝，分别用ccd拍摄0°，45度，90°以及负45度滤波的图像并保存，观察各种滤波情况下图样的区别。可以改变缝宽、周期，多做几组实验。
(实验十)成像与投影：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、第一个聚焦镜、对准板、第二个聚焦镜以及观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、第一聚焦镜为短焦透镜，移动第一聚焦镜使得液晶面板处于这个短焦透镜的前焦面上，微调slm的俯仰，直至0级光的焦点正好通过对准板的中心，再在对准板后方放置第二个聚焦镜(短焦透镜)，移动第二个聚焦镜使得对准板处于第二个聚焦镜的前焦面上，在第二个聚焦镜的后焦面上放置观察屏642。
3、启动slm，旋转起偏器400及检偏器使slm工作在振幅调制状态。
4、在操作软件中选择振幅调制下的成像与投影实验，在操作软件右侧的图像区域点击鼠标左键输入文字或字母，输入完成后点击左键获得图像，可以在软件中调节字的大小及位置，获得文字图像后调节灰度1和灰度2，微调光路使得观察屏642上观察到的图像对比度最好。
5、这样生成的图像较小，为了便于观察，也可以去掉第二个聚焦镜在观察屏642上观察放大的像。
(实验十一)双缝干涉：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、聚焦镜以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、ccd采集干涉条纹。
3、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在振幅调制状态。
4、在操作软件中选择振幅调制菜单下的双缝干涉实验，将缝宽调大，调节灰度1和灰度2使得在观察屏642上观察到双缝的对比度最高，也就是缝最亮，其余地方光最弱。
5、调节双缝间隔，及缝宽，用ccd采集干涉条纹并保存，改变双缝间距多做几组实验。在双缝间距很小的时候用肉眼也可以看到清晰的干涉条纹。
(实验十二)衍射：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、聚焦镜以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。聚焦镜的焦距为75毫米，ccd用于采集干涉条纹。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在振幅调制状态。
3、操作软件中选择振幅调制菜单下的衍射实验，选择单缝，将缝宽调大，调节灰度1和灰度2使得在观察屏642上观察到双缝的对比度最高，也就是缝最亮，其余地方光最弱。
4、保持灰度1和灰度2不变，调节缝宽，用ccd采集衍射条纹并保存，改变缝宽，用ccd采集不同缝宽情况下的衍射条纹。
5、同样的道理完成圆孔、光栅及其他规则图形的衍射实验(保持灰度1和灰度2与单缝衍射时相同)。
(实验十三)双缝干涉法研究slm的相位调制特性：
1、光路包括激光光源、衰减片、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在振幅调制状态。
3、操作软件中选择振幅调制菜单下的双缝干涉法研究slm的相位调制特性实验。将缝宽调大，改变灰度2和灰度3，使得透过单缝的光最亮，其他地方光最暗。
4、将灰度1调至0，改变操作软件中的y平移，直到在ccd中正好采集到灰度变化的地方。设定缝宽和间距(间距尽量设置在10以内)，用ccd拍摄干涉条纹，灰度1从何灰度2一样的值开始改变，用ccd采集干涉条纹，灰度每隔30采集一次干涉条纹，并保存。
(实验十四)迈克尔逊干涉：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及拍摄装置(如ccd)，本实验需要第三光学调整架63及其第三反射镜630。
2、第一步是寻找配向角。slm正常启动，去掉检偏器400，操作软件中选择相位调制菜单下的迈克尔逊干涉实验，调节灰度1，至在观察屏642观察到的反射光斑中间有一条清晰的分界线，旋转起偏器400，直到中间分界线看不清楚，此时调节操作软件中的灰度1和灰度2会发现观察屏642上光斑的左右两部分亮度都不变化，此时记录起偏器400的角度即为配向角(配向角约在45°附近)。加上检偏器，旋转检偏器至和起偏器400一样的角度。
3、启动slm，打开软件，选择迈克尔逊干涉实验，在检偏器后面放置对准板，用观察屏642观察，调节slm和第三反射镜630的调节手轮，使得经slm和第三反射镜630反射的光在观察屏642上重合，拿掉对准板，此时两光束一般情况就会发生干涉。
4、如干涉条纹太细看不清，可以在检偏器后面的放置焦距为75毫米的透镜，移动观察屏642，观察干涉条纹的放大像。
5、移除透镜和观察屏642，架设ccd，调节第三反射镜630的调节手轮，将干涉条纹调成水平，灰度2保持255不变，灰度1每改变20用ccd采集干涉条纹并保存，注意重点要采集和观察灰度1和灰度2交界的地方。
6、计算干涉条纹偏移量，并计算相位改变量。
7、绘制相位调制曲线。
(实验十五)数字全息再现：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、聚焦镜以及观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63，因此拿小纸板挡掉这一路光。
2、启动slm，调节起偏器400和检偏器使slm工作在相位调制状态。
3、操作软件中选择相位调制菜单下的数字全息再现实验，软件安装包中提供了几幅计算好的全息图，可直接导入观察再现像。微调起偏器400和检偏器的角度使得观察屏642上的再现像最清晰。更换不同焦距的聚焦镜，观察再现像的变化。
4、可以从本地导入其他图形，软件中提供了两种全息算法，将导入的图像转换成全息图，在透镜的焦平面上观察导入图像的再现像。
5、另外，软件提供了绘制图像功能，可以将写上的文字或字符转换完成全息图进行再现。
(实验十六)移相式数字全息：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及拍摄装置(如ccd)，本实验在第三光学调整架63上切换设置第三反射镜630或硬币、并在slm与分光组件50之间设置衰减片。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在相位调制状态。
3、操作软件中选择移相式数字全息实验，在检偏器后面放置对准板，调节slm和第三反射镜630的调节手轮，使得经slm和第三反射镜630反射的光都打至对准板小孔的旁边(为了避开中央杂散光)。微调slm和第三反射镜630的调节手轮，直至在观察屏642观察到经slm和第三反射镜630反射的光完全重合。
4、拿掉对准板，此时两光束一般情况就会发生干涉，微调slm和第三反射镜630上的调节手轮使得干涉程度最大，干涉条纹数最少。
5、将硬币放置在第三反射镜630前方，用小纸片挡掉slm反射的光，在聚焦镜后方前后移动观察屏642，找到硬币最清晰的像，拿掉观察屏642，在聚焦镜后放置ccd，ccd倍率调至最小(0.7)，移动ccd使得ccd的像面处于观察屏642刚处的位置，前后移动ccd找到硬币清晰的像，旋转硬币，使得ccd采集到的图像最清晰。用胶带在边缘固定硬币。
6、拿掉slm前的纸片，将ccd倍率调至最大(4.5)，用ccd分别采集灰度为0、64、128、192时候的干涉图样，并保存。
7、将保存的四幅图案导入到软件中的移相式数字全息实验中，点击重构可以得到硬币经过移相式数字全息以后的再现图像，调节参数，直到得到清晰的再现像。
(实验十七)菲涅尔透镜：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在相位调制状态。
3、操作软件中选择菲涅尔透镜实验，选择所用slm的像元大小，给定焦距，前后移动观察屏642，找到入射光经过slm后的焦点位置，微调起偏器400和检偏器角度，使得聚焦情况最好。测量slm到焦点的距离并记录。这个距离包含两部分，slm液晶面板到分光棱镜中心的距离，以及分光棱镜到观察屏642的距离。
4、实际测量的焦距与软件中的理论焦距进行对比，求误差，通过改变软件中的x平移和y平移参数，观察观察屏642上光斑的变化。
(实验十八)中空光束：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及拍摄装置(如ccd)，本实验不需要第三光学调整架63，ccd采集信号。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在相位调制状态。
3、操作软件中选择中空光束，选择所用slm的像元大小。
4、架设ccd，调节软件中的x平移和y平移，使得ccd能够拍摄到光斑，改变焦距，直到ccd中采集到中空光束，可微调起偏器400和检偏器的角度改善产生的中空光束的质量。
5、记录ccd到slm的距离。这个距离包含slm液晶面板到分光棱镜中心的距离，以及分光棱镜到ccd的距离，并减掉ccd镜头的成像距离。
6、前后移动观察屏642，找到入射光经过slm后的焦点位置，测量slm到焦点的距离并记录。
7、改变ccd位置多做几次实验。
(实验十九)光束变换：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在相位调制状态。
3、操作软件中选择光束变换，选择所用slm的像元大小，给定焦距，分别加载球面波和柱面波图样，前后移动观察屏642，找到焦点位置，微调起偏器400和检偏器角度，使得聚焦情况最好。
4、测量slm到焦点的距离并记录，这个距离包含两部分，slm液晶面板到分光棱镜中心的距离，以及分光棱镜到观察屏642的距离。实际测量的焦距与软件中的理论焦距进行对比，求误差，通过改变软件中的x平移和y平移参数以及旋转角度，观察观察屏642上光斑的变化。
5、通过软件加载平面波，改变衍射角度和旋转角度，在观察屏642上观察光斑的变化。
(实验二十)平面波与其他波形的干涉：
1、光路包括激光光源、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器以及观察屏642，本实验需要第三光学调整架63及其第三反射镜630。
2、启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在相位调制状态，由第三反射镜630反射的光斑此时可能很弱，可以微调起偏器400的角度。
3、软件中选择迈克尔逊干涉实验，检偏器后面放一个对准板，调节slm和第三反射镜630的调节手轮，使得经slm和第三反射镜630反射的光都处于对准板的中心，并且透过对准板中心在观察屏642上重合，拿掉对准板，此时两光束一般情况就会发生干涉。
4、此时干涉条纹一般都会很细，不便于观察，可以在检偏器后面的笼板上放置焦距为75毫米的透镜，在观察屏642上观察干涉条纹的放大像。
5、调出迈克尔逊干涉条纹后软件中选择平面波与其他波形的干涉实验，选择所用slm的像元大小，调节软件中的参数，观察平面波与其他波形的干涉结果。
(实验二十一)色散：
1、光路包括白光源(可用手电筒)、光反射组件、扩束器(包括小孔滤波器)、起偏器400、在多块笼板64上设置检偏器、聚焦镜以及观察屏642，本实验不需要第三光学调整架63及其第三反射镜630，观察屏642用于观察衍射谱。
2、正常启动slm，调整起偏器400与检偏器角度使得slm工作在相位调制状态。
3、软件中选择色散实验，在透镜的焦平面上用观察屏642观察衍射谱。在软件中改变衍射角度和旋转角度，观察衍射谱的变化。
本申请实验采用反射式的slm，不同的实验是通过软件改变加载在slm上的图片，且每个实验所需要的光学元件都稍有差距，实验时只需要更换或取掉个别光学元件，用ccd、功率计或观察屏642记录实验结果，并根据记录的结果进行数据处理。本申请实验操作与传统实验相比更加的方便快捷，实时操作，实验效果显著，还可以通过本申请熟悉ccd及功率计的使用，而slm的特性为学生自行设计实验留有一定的空间。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。