一種光混合裝置的制作

田一鳴　李開放

摘要：為了更好的演示三原色光合成得到白光，筆者設計并制作了一種光混合裝置。該裝置以激光二極管作為光源，通過單片機產(chǎn)生的PMW信號控制光源的功率，光源通過三色分光鏡后疊加在一起，從而混合得到白光。

關鍵詞：三原色;PMW信號;光的合成

Manufacturing of a light mixing device

Yiming Tian， Kaifang Li

Hefei University Advanced Manufacturing Engineering college， Anhui Hefei 230601

Abstract? In order to better demonstrate the synthesis of three primary colors to obtain white light， the author designed and made a light mixing device. The device uses a laser diode as a light source， and the power of the light source is controlled by a PMW signal generated by a single-chip microcomputer. The light source is superimposed on a three-color beam splitter to obtain white light by mixing.

Keywords Three primary colors; PMW signal; Light synthesis

為了演示色光的多種混合規(guī)律，達到較好的演示效果，使得實驗現(xiàn)象的對比效果更加明顯，儀器結構更加合理，筆者制作了光混合裝置。激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優(yōu)點，因此選用激光二極管作為光混合裝置的光源。為了將藍色、紅色、綠色光源有效的疊加在一起，因此選用了三色分光鏡。

分光鏡主要用于將入射光束分成具有一定光強比的透射與反射兩束光。通過三色分光鏡可以將從三個不同方向照射的藍、紅、綠光匯聚在一個方向，從而混合得到白光。

1 制作控制模塊

在開始制作光混合裝置之前，首先需要一個控制器來調(diào)節(jié)光源的功率，才能得到所需要的白光。

通過單片機產(chǎn)生PWM信號用來控制激光二極管的功率。PMW信號的頻率是450Hz，一個周期是2.2ms。在一個周期內(nèi)，把時間平均分為250份，這樣就得到了250個工作點。工作點越大，代表著高電平的實踐越長，工作點250代表著一直供電，工作點0代表一直斷電。單片機有三個輸出端口，分別對應三色光，同時還有一個屏幕顯示工作點。（如圖1所示）

在控制模塊中，筆者設計了3個按鍵。通過按鍵“up”可以增大輸出端的功率，通過按鍵“down”可以減小輸出端的功率，通過按鍵“select”可以切換選擇的輸出端口。

2 制作工作臺

該裝置需要一個工作臺來固定光源及三色分光鏡，因此筆者設計了一個工作臺，如圖2所示。裝配時，首先將三色分光鏡5通過支撐塊6安裝在地板1的中間位置，在三色分光鏡的三側安裝支撐架8， 之后將藍色4、紅色7、綠色激光二極管2如圖4進行安裝，然后在支撐架8上安裝聚光鏡3。最后，將光導纖維9和聚光鏡3裝在三色分光鏡的后方的支撐架上。

6-支撐塊 7-紅色激光二極管 8-支撐架 9-光導纖維

工作臺安裝好之后，還需要對光源及聚光鏡的位置進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)激光二極管的高度，使得入神光線盡可能從三色分光鏡的中間位置通過。在支撐架上來回調(diào)整聚光鏡的位置，使得通過三色分光鏡的三個光源匯聚，并且光斑盡可能的重合，如圖3所示。

工作臺調(diào)整好后，就可以對混合光源進行測定，來確定產(chǎn)生白光時控制器的工作點。對混合光的測定需要用光譜儀來進行，通過控制器調(diào)節(jié)三色光的功率，使混合光盡可能的靠近理論白光的值。

3 結束語

本文介紹的光混合裝置結構簡單，使用操作方便，用來輔助光的合成教學，非常實用。通過調(diào)節(jié)控制器，可以混合出不同顏色的光，使學生對光的合成認識更形象、直觀。

參考文獻

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作者簡介：田一鳴（1990年10月23日），性別：男，民族：漢， 籍貫：安徽合肥 ，學歷：碩士研究生，職稱：助理實驗師，畢業(yè)院校：德國雅德大學，畢業(yè)專業(yè)：機械設計制造及自動化，研究方向：超精密加工技術.