基于半导体激光器自混合微振动测量技术的研究

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1、摘要激光自混合干涉效应是指激光器的输出光被外部物体反射或散射后，其中一部分光又反馈回激光器的谐振腔，这部分携带外部物体信息的反馈光，与腔内光场相混合后，调制激光器的输出特性。与传统干涉相比，自混合干涉仅有一个干涉通道，结构简单、紧凑，易准直，受到越来越多的关注。半导体激光器作为B类激光器的一种，对自混合效应的灵敏度高，较早被用于自混合干涉应用方面的研究，目前，基于半导体激光器的自混合干涉技术已被广泛应用于多个测量领域。本文阐述了激光自混合干涉技术的研究背景，综述了国内外自混合干涉在理论和应用方面的研究进展，对自混合干涉相位调制的方法

2、及研究现状做了总结，并从理论分析和实验研究两方面，围绕半导体激光器自混合测振和外腔相位调制展开了如下工作：基于三镜腔理论模型，对不同频率、不同振幅的正弦振动对应的自混合信号进行了数值模拟，实验中观察了相应的信号波形，验证了振动峰峰值小于半个激光波长时，自混合信号的峰峰值和反馈物振幅之间的线性关系。搭建了基于该线性关系原理的激光二极管自混合干涉微振动测量系统，采用不同的反馈面，对频率和振幅分别作了测量，并对三种反馈面的测量结果做了比较和讨论分析。在自混合干涉外腔引入相位调制，首先在理论上推导了基于自混合干涉外腔长调制的快速傅里叶变换(

3、FFT)相位解调原理，根据该原理，数值模拟研究了不同振幅的正弦振动信息的重构，振幅重构误差在纳米量级，同时探讨了振幅超过v8时，成功实现相位解包裹过程的条件。在实验中采用尾纤型半导体激光器作为光源，圆环形压电陶瓷(PZT)作为相位调制器，初步研究了引入外腔长调制后的自混合干涉现象，实验结果表明，该方法有较好的相位调制效果，为进一步的实验研究奠定了基础。关键词：激光自混合；半导体激光器；微振动测量；相位调制基于半导体激光器的自混合微振动测量技术研究AbstractL觞erselfmixinginterferenceefI’ectocc

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