光反馈自混合干涉系统反馈水平的研究与测量

为了能够较为准确地获得光反馈自混合干涉测量系统的反馈水平,采用仿真分析光反馈自混合干涉信号和求解Lang-Kobayashi方程的方法,得出反馈水平越高,光反馈自混合干涉信号上干涉条纹的谷值与下干涉条纹峰值之差越大,当反馈水平因子大于7.8时,一些干涉条纹将消失;同时由滞回现象可以推导出反馈水平因子的测量公式,建立了测量模型,并进行了仿真和实验验证。结果表明,光反馈自混合信号干涉条纹幅度受反馈水平影响;利用提出的测量模型可以判断光反馈自混合干涉实验信号的反馈水平机制,当光反馈水平因子介于1和7.8之间时可以测出具体的光反馈水平因子值。     

全光纤自混合散斑干涉可行性研究

为了证明光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性,建立了自聚焦透镜收集效率的理论模型,重点研究了光纤自聚焦透镜的收集效率随其半径和工作距离的变化关系;从理论上证明了采用光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性;最后搭建了实验装置,并进行了实验研究。结果表明,该装置可以获得较好的自混合散斑干涉信号;可以解决自由空间自混合散斑干涉测速系统工具距离短、易受环境干扰等问题。     

基于光反馈自混合干涉的位移测量算法设计及滤波

为实现适度光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于相位解卷的位移测量算法。为了提高测量精度,对光反馈自混合干涉信号进行了预处理,重点研究了光反馈自混合干涉信号的滤波问题。通过仿真和实验,验证了本文方法的可行性。在光反馈自混合干涉位移测量系统中,使用本文所设计的方法可以重构出高精度的物体振动轨迹。     

多外腔自混合干涉现象的理论与实验

考虑激光器外有多个反射体时所产生的自混合干涉现象，运用薄膜干涉理论，对弱光反馈条件下的多外腔自混合干涉理论进行了研究。基于复合腔激光器结构，建立了理论模型。理论分析构造了一个含有五个反射面的自混合干涉模型，模型是由三个外腔构成的多外腔自混合干涉。对模型进行了理论分析及数值仿真，得出在弱光反馈条件下，多外腔自混合干涉信号类似于传统的自混合干涉信号，为一类正弦波(外部反射率较小时)或类锯齿波(外部反射率较大时)。设计了实验系统，给出了实验结果并进行了验证。如果忽略多外腔的结构，理论所得结果与简单的三镜腔自混合干涉结构所得结果一致。     

半导体激光器自混合干涉理论分析及实验研究

利用Lang—Kobayashi速率方程,分析研究了半导体激光器在外腔弱光反馈条件下的自混合干涉。理论分析和实验研究表明,自混合干涉具有双光束干涉相同的条纹分辨率,外腔长度和反馈强度的变化调制了LD的输出特征。     

基于双光反馈的双偏振差分自混合干涉降噪技术

激光自混合干涉在测量时容易受到噪声的干扰,从而影响测量的精度和稳定度。为此,在利用双光反馈提高自混合干涉信号信噪比的基础上,结合随机偏振激光自混合干涉双偏振差分探测技术,进一步降低系统噪声。实验结果表明,双光反馈与双偏振差分结合使用,可将自混合干涉信号的信噪比提高7 dB。因此,所提方法和技术在自混合干涉测量中具有良好的应用价值。     

LD泵浦单模绿光激光器自混合干涉效应的研究

从自混合干涉效应的等效F-P腔模型出发，研究了LD泵浦的单模绿光激光器的自混合干涉效应，建立了一般模型。该模型适用于强反馈以及多重光反馈下的自混合干涉效应和弱光反馈水平的情况，也可以转化到其它文献所报道的模型。实验结果表明，该绿光激光器的位移测量精度比半导体激光器的测量精度提高了100nm以上。     

基于全光纤自混合干涉技术的微振动测量研究

为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足,采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光,设计了一套全光纤自混合干涉测量系统;建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型,在理论上论证了全光纤自混合干涉测量系统的可行性;最后搭建了全光纤自混合干涉测量系统,并以铝膜作为反射面,进行了微振动实验研究.结果表明,该系统能获得较好的实验信号,可以解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等问题.     

光反馈自混合干涉信号预处理方法

为了提高参数估计的精确度,根据光反馈自混合干涉信号的特点,采用对原始光反馈自混合实验信号进行滤波和归一化等预处理方法,有效地滤除了噪声,使信号平坦化,而且预处理后的实验信号与理论模型仿真数据更加吻合。分别利用原始实验信号和预处理后的信号对参数进行估计,比对结果表明,使用预处理后的光反馈自混合信号进行参数估计,线宽展宽因数和光反馈水平因子C的测量精度分别提高了5.52%和4.55%。     

基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量研究

纳米位移测量技术是实现高精度纳米制造的基础。激光自混合干涉为精密纳米位移测量提供了一种结构简便、成本低廉,同时测量精度可达纳米量级的精密位移测量方法。区别于传统基于反射镜或散射面为反馈元件的激光自混合干涉测量方案,研究了一种基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量方法,该方法的位移测量结果以光栅的周期为基准。实验测得了在弱反馈强度条件下的光栅自混合干涉信号,通过阈值设定的方法确定位移方向的反转点,结合反余弦的相位解包裹算法处理光栅自混合信号,获得了对应的位移测量值。最终采用商用激光干涉仪与自组装的光栅自混合干涉仪进行位移测量数据的比对测量,实验结果表明,经过线性修正后,其位移误差不超过0.241%。     

半导体激光自混合干涉的弱光反馈模型

文章针对弱光反馈情形，对基于光反馈效应的激光自混合干涉模型进行了探讨。采用双空模型，从增益阈值和振荡效率方面给出了理论模型。该模型很了地解释了激光自混合干涉现象。最后分析了一实用光纤自一干涉系统的数学模型。     

非准直外腔He-Ne激光自混合干涉

从三镜法布里-珀罗(F-P)腔出发,建立了非准直外腔三重回馈白混合干涉的理论模型,并进行了数值模拟和实验验证.分析了3种情况下影响自混合干涉光强调谐特性的因素:1)准直外腔二,三重回馈;2)非准直外腔二,三重回馈;3)外腔加入λ/4波片时的回馈.实验结果与理论分析相吻合.研究表明,该自混合干涉系统的分辨率达到λ/6;自混合干涉输出信号与腔反射镜的反射率、外腔的准直性以及腔内置入镜片有关;外腔中加入λ/4波片时的自混合干涉信号与非准直外腔自混合干涉信号类似;二,三重回馈自混合干涉信号携带了反射体位移方向信息,因而更易实现位移方向判断.     

Self-mixing interference inside a single-mode diode laser foroptical sensing applications

This paper presents a theoretical analysis and a comparison with experimental results on self-mixing interference inside a single-longitudinal-mode diode laser. A theoretical model, based on the steady-state equations of the lasing condition in a Fabry-Perot type laser cavity, is described, and through it a satisfactory analysis of self-mixing interference for optical sensing applications is given. In this work, the self-mixing interference produced by an external optical feedback is found to be due to the variations in the threshold gain and in the spectral distribution of the laser output. The gain variation results in an optical intensity modulation, and the spectral variation determines both the modulation waveform and the coherence properties of the interference. The theoretical analysis of the self-mixing interference is seen to yield a simulation of the laser power modulation which is in good agreement with the experiment results reported     

宽谱太赫兹量子级联激光器的自混合特性

基于传输矩阵理论及多模速率方程,研究了宽谱太赫兹量子级联激光器在不同光反馈强度下的自混合动力学特性.研究发现,在弱反馈下光场自混合对激光器光谱特性影响很小;反射物位置移动时的自混合信号呈正弦规律变化,同时自混合信号幅度随反射物位置的变化表现出周期性调制现象.宽谱量子级联激光器在弱反馈下可以应用于测距、成像及光谱测量.在...     

半导体激光器自混合振动系统优化研究

为了优化半导体激光自混合振动测量系统,本文采用三镜腔理论模型,结合激光自混合振动测量的实验结果,利用数值模拟的方法对激光自混合振动信号进行仿真分析,获得了不同外腔耦合系数ζ(0.25×10-4～1.75×10-4)以及不同半导体激光器(LD)线宽展宽因子α(1～5)下自混合振动测量信号的时域特性。结果表明,较大的外腔耦合效率ζ和LD线宽展宽因子α能够获得信噪比更大、方向性更好的激光自混合振动波形。     

Self-Mixing Interference in Fiber Ring Laser With Parallel Dual-Channel

A new approach for self-mixing interference in fiber ring laser with a parallel dual-channel is presented. The output power of the dual-channel with optical feedback is theoretically deduced and simulated based on the transcendental equation of fiber ring laser. The output variation and modes competition between the two channels in a fiber laser is also analyzed. We demonstrate this system to measure the movement of two targets, and discuss the influence on self-mixing interference under the different feedback conditions. The experimental results show a good agreement with the simulation, and indicate that the self-mixing interference with parallel dual-channel is an efficient approach for multiple displacement measurement.      

基于适度光反馈自混合干涉技术的微位移测量

光反馈自混合干涉技术是一种新出现的有别于传统双光束干涉的一类新的测试技术。为了在适度光反馈下进行位移的精密测量,提出了一种基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量方法。采用条纹记数法实现大范围位移粗测,具有半波长位移分辨力;然后基于适度光反馈下小数条纹的特点,给出了小于半波长位移测量的方法,从而提高位移测量的分辨力。用绝对精度达3nm的商用压电陶瓷驱动器比对实验,结果验证了这种三角波调制外反射体在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于3μm以下的位移,该算法位移测量相对误差约为1.20%。     

适度光反馈机制下线宽展宽因数的自动测量

介绍了光反馈自混合干涉(OFSMI)法测量半导体激光器线宽展宽因数(LEF)的基本原理。针对不同参数条件,分析了该测量方法的理论误差,找出了最佳测量条件和最佳测量条纹位置。并根据光反馈自混合干涉信号特点,设计了一个自动测量算法。该算法可以自动识别提取一个振动周期内的光反馈自混合干涉信号所有特征值,采用最佳测量条纹位置所对应的特征值,就可以精确得到线宽展宽因数。仿真数据验证了自动测量算法的正确性。实验结果表明,自动测量算法在实际数据处理时测量参数的精确度较好,当自混合信号的峰-峰值为1.75 V时,线宽展宽因数的相对标准差只有3.26%。