LD注入调频扫描系统研究

为了减小扫描系统测量误差,可以利用半导体激光器注入式调频装置和光栅来建立扫描系统。通过改变注入电流来改变半导体激光器的输出光频,使输出光入射在光栅上,随着频率的改变,衍射光的衍射角会发生改变,进而衍射光点的位置发生改变,从而实现无机械光点扫描,能够消除扫描测量过程中机械抖动和振动带来的误差。     

半导体激光器的一种新调制方法

半导体激光器的一种新调制方法强锡富，孙晓明，朱茂华，王晓慧（哈尔滨工业大学）０引言半导体激光器（ｌａｓｅｒＤｉｏｄｅ，下简称ＬＤ）由于具有体积小、易调制、结构简单、输入能量低等许多优点而得到广泛应用［１］。尤其是ＬＤ的调制特性，其输出光频的调制不用机...     

半导体激光器列阵的smile效应与封装技术

为了减小半导体激光器列阵在封装过程中引入热应力而产生的smile效应,提高半导体激光器列阵光束质量,利用对半导体激光器列阵发光点成像放大的方法,准确测量了半导体激光器列阵的smile效应,测量误差为±0.1μm。由于smile效应的准确测量能客观地比较减小smile效应的各种技术与方法,本文根据分析测量结果,提出了通过优化封装半导体激光器列阵焊接回流曲线的方法,使smile效应值控制在±0.5μm内。该方法减小了半导体激光器列阵的smile效应值,提高了激光器列阵光束质量,为下一步研制小芯径、高光束质量半导体激光器列阵光纤耦合模块提供了基础条件。     

润滑油膜光干涉测量系统与技术研究进展

光干涉是润滑油膜厚度测量中最广泛采用的手段,干涉图像的光强与色度学信息反映出接触区内部油膜的厚度与形状。概述光干涉技术在油膜测量领域的发展历程,介绍比色法、光谱分析法、相对光强法等3种典型的光干涉油膜测量方法和新发展的双色光光强调制测量方案。阐述润滑油膜测量光干涉测量系统的理论建模方法和系统设计的关键,并展望光干涉油膜测量系统的发展方向,如开发专用的光干涉油膜测量仪器,实现多光源的同步测量等。     

一种波长调制干涉仪光强实时反馈控制系统

提出了一种实时反馈控制系统,保证波长调制干涉仪的激光光强在波长调谐过程中的稳定性,以减小波长调制干涉仪因激光光强的波动产生的相位误差。该控制系统由光电探测器、数据采集卡、光电调幅器和控制软件等组成。实验结果表明,该系统的响应速度超过了干涉仪获取干涉图的速度,不仅能够稳定输出理想的光强值,而且还提高了干涉仪的测量精度。     

半导体激光干涉仪在信号倍频处理中的应用

半导体异质结激光器在注入的电流发生变化时 ,输出激光的光频也随之改变。适当地设计干涉仪的参数 ,可检测这种变化。提出了可将干涉仪设计为信号倍频器及调制器 ,通过实验给出了分析方法与结论     

半导体激光器直接电控稳频方法

提出了运用数字控制方法直接控制半导体激光器的结压降来实现稳定半导体激光器输出光频的新方法，推导了原理公式，并给出了实验方案和结果，分析了影响实验结果的因素。     

自混合干涉模型中的参数分析和实验研究

针对含有光反馈的半导体激光器,在外腔波动的条件下,研究了半导体激光器的自混合干涉系统模型中的重要参数,通过计算机仿真分析,讨论了线宽展宽因子和反馈水平因子两个参数的变化对光反馈自混合干涉信号波形的影响规律.同时给出了利用自混合干涉测量外腔物体位移的一种实验方法,并进行了相应的实验研究.该位移测量系统的分辨率可达无光反馈存在情况下激光器波长的一半.     

半导体激光器波长温度特性的建模与试验研究

在半导体激光器的干涉测量中,半导体激光器作为系统的光源,其波长稳定性会影响测量系统的性能。为了定量地研究温度对半导体激光器波长的影响规律,首先,从激光器的内部机理出发推导激光器波长随温度变化的模型表达式,并通过MATLAB对模型进行仿真;然后,对不同温度下的激光波长进行试验测量;最后,通过仿真与试验数据验证了模型的有效性,并得出激光器波长随温度升高而变长、变化规律近似为线性的结论。     

基于 S-G 滤波与包络提取算法的半导体激光器自混合干涉微位移测量

针对在半导体激光器自混合干涉( SMI )微位移测量中,测量噪声对 SMI 信号条纹计数极易引入误差,提出一种基于 Savitzky Golay ( S-G )滤波与包络提取的 SMI 信号处理算法,对自混合信号处理并识别条纹后,干涉条纹能够得到准确地计数。该算法采用 S-G 卷积均值滤波处理、三次样条函数插值包络分析和信号归一化处理,可以有效消除噪声高频信号和提取信号包络。采用电压调制模式下驱动压电陶瓷( PZT )产生微振动作为模拟振动源,实验中设置 3 组不同电压调制幅值下的振动源,采集并分析 SMI 信号及相应振幅信息。在 3 组实验当中,经过算法处理过的 SMI 信号,其干涉条纹数与电压调制 PZT 振动幅值由处理前偏离线性关系到处理后保持线性关系。实验结果表明,经 S-G 滤波与包络提取算法处理过的 SMI 信号能真实反映微米量级的微位移。     

NEW SELF-MIXING MICRO-INTERFEROMETER BASED ON EXTERNAL PHASE MODULATION

ASeblsf-tmraicxti:n gA innteewrf esreelnf-cme ioxcincgu rms iicnr oa -liansteerrf derioodmee t(eLrD b)a sbeyd r eofnl eecxtitnergn tahl ep lhiagshet fmroomdu ala tmioinrr oisr-plirkees etanrtgedet. in front of the laser. Sinusoidal phase modulation of the beam is obtained by an electro-optic crystal (EOC) in the external cavity. The phase of the interference signal is demodulated by Fourier analysis method. The combination of the modulation and demodulation decreases the sensitivity of the instru-ment to fluctuations of the laser power and the noise induced by environment. Experimentally, the new micro-interferometer is applied to measure the micro-displacement of a high precision commer-cial PZT with an accuracy of <10 nm.     

Development of CO2 laser dispersion interferometer with photoelastic modulator

A dispersion interferometer is one of the promising methods of the electron density measurement on large and high density fusion devices. This paper describes development of a CO(2) laser dispersion interferometer with a photoelastic modulator for phase modulation. In order to make the dispersion interferometer free from variations of the detected intensity, a new phase extraction method is introduced: The phase shift is evaluated from a ratio of amplitudes of the fundamental and the second harmonics of the phase modulation frequency in the detected interference signal. The proof-of-principle experiments demonstrate the feasibility of this method.     

Compact and inexpensive iodine-stabilized diode laser system with an output at 531 nm for gauge block interferometers

A compact and inexpensive iodine-stabilized diode laser system with an output at 531 nm has been applied to long gauge block measurements. Although the optical frequency of the output beam was widely modulated (modulation width of ∼22 MHz), the coherence length and interference phase stability are sufficiently long and high, respectively, for the interferometric measurement of long gauge blocks of up to 1000 mm in length. The effective uncertainty of laser frequency in the interferometric measurement was theoretically and experimentally confirmed to be less than 10⁻⁹.     

线性调频激光自混合干涉双通道微位移测量方法研究

为了满足工程中一些特殊二维位移测量需求或提高位移测量效率,建立了结构简单紧凑的激光自混合干涉双通道位移测量系统。首先,基于三镜法-珀腔模型给出自混合干涉系统的数学方程。其次,在弱反馈条件下施加线性电流调制,依据自混合信号频率和外部物体距离的线性关系,当两个物体到激光器距离不同时,频域会呈现两个独立的谱峰,分别对其进行相位解算,从而实现自混合双通道位移测量。然后,数值模拟生成了双通道激光自混合信号,根据全相位频谱分析技术对自混合信号两个谱峰的相位进行估算,重构了两个物体位移曲线,给出了仿真验证。最后,搭建了实验系统,进行了自混合干涉双通道位移测量实验,并给出实验测量结果。实验结果表明,该系统可以完全区分两个运动物体,位移测量相对误差优于8.42%。线性调频激光自混合干涉可以实现任意运动规律的双通道位移测量,通过继续分光其测量通道数仍可进一步增加。     

Fringe counting method for synthetic phase with frequency-modulated laser diodes

Fringe counting method with laser diodes (LDs) for displacement measurement has been constructed. Two LDs are frequency modulated by mutually inverted sawtooth currents on an unbalanced two-beam interferometer. The mutually inverted sawtooth-current modulation of LDs produces interference fringe signals with opposite signs for respective wavelengths. The two fringe signals are fed to an electronic mixer to produce a synthetic fringe signal with a reduced sensitivity to the synthetic wavelength. Synthetic fringe pulses derived from the synthetic fringe signal make a fringe counting system possible for faster movement of the tested mirror.     

Active mode-locking in semiconductor lasers

This paper presents the results of experimental studies of active mode-locking in an external-cavity semiconductor laser. Two methods of obtaining active mode-locking regimes have been studied: by modulation from an external generator with a frequency close to the intermode frequency of the external laser cavity and by laser current modulation at the frequency of intermode beats of the external laser cavity through an amplification feedback loop. In the first case, a stability of intermode beats of 10^-14 is experimentally achieved, and in the second case, it is shown that semiconductor laser current modulation by an amplified intermode beat signal from the output of a photodetector provides a stable mode-locking regime also with mode frequency tuning, i.e., a mode-locking regime involving intermode frequency tuning with optical cavity tuning. The effects that accompany mode locking, in particular, the pulling effect and the stability of the mode-locking regime, and possibility of obtaining highly stable intermode beats by suppressing the amplitude noise component in the modulating signal have been studied. A phenomenological study of the pulling and phase locking of the intermode frequency is attempted.     

调制与非调制的半导体激光器典型稳频方法对比分析

针对半导体激光器稳频技术中的饱和吸收法、塞曼调制法、基于原子二向色性的激光器锁定(DAVLL)法和去除多普勒背景的二向色性锁定(DFDL)法4种典型稳频方法进行了稳定性、操作性、抗干扰能力等方面的对比分析,概括了调制和非调制稳频方法的优缺点,为相关实验选择合适的稳频方法提供依据。     

相位激光测距试验系统的研究

介绍了相位激光测距试验系统,分析了相位激光测距的基本原理及系统试验方法,对系统进行激光调制频率试验,由显示器显示出调制波形。     

激光显示中声光调制器的研究

激光显示系统中常采用高速宽带声光调制器调制激光光强,使衍射光束的光强随视频信号变化,系统要求调制器具有很快的响应速度和很高的衍射效率。采用熔石英作为声光介质,铌酸锂作为换能器,设计并制作出工作中心频率为180MHz,调制频率为32MHz,衍射效率达75%的高速宽带声光调制器。并设计了一套使激光光源和声光调制器相匹配的光学系统,在优化激光束聚焦的基础上提高调制速度。设计的高速声光调制器基本满足了激光显示的要求。     

基于TDLAS烟道气在线检测系统的降噪技术

可调谐激光光谱（TDLAS）技术利用激光管的波长扫描实现痕量气体吸收曲线的二次谐波检测,具有响应时间短、检测灵敏度高、精度高等优点。但实际应用条件分析结果表明,烟道气在线检测中存在外界环境和系统本身引入的噪声。为了实现TDLAS检测方法的高精度、高灵敏度等优势,本文提出在检测系统中加入温度反馈,以减少高温环境带来的干扰,设计并采用双光路扣除背景,消除颗粒物及背景吸收干扰以及采用对激光管驱动电流进行高频调制来抑制系统噪声等3条主要的降噪途径。理论分析表明,这些措施可以降低环境干扰及系统噪声影响,有效提高检测精度。