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复杂外腔反馈条件下的激光自混合干涉:实验观察及理论分析

宦海  
【摘要】:激光自混合干涉是指激光器输出的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,反馈光携带了外部物体的信息,与腔内光相混合后,会调制激光器的输出,称为自混合干涉。激光的自混合干涉来源于激光器的外部光反馈效应,以前人们总是设法消除光反馈的影响,后来逐渐的由消除光反馈的不利影响到主动利用光反馈效应检测物理量,从而形成了一门新的技术。 本文主要研究在复杂外腔反馈条件下的自混合干涉理论分析及实验验证。主要包括多重外腔自混合干涉理论与实验以及分布反馈激光器的自混合干涉理论。 利用薄膜干涉理论和F-P腔模型,对弱光反馈条件下多重外腔自混合干涉理论进行了研究。理论建立在复合腔模型基础上,得出多重外腔自混合干涉输出频率变化和阈值增益变化的表达式,并进行了模拟分析和实验论证。 研究了分布反馈激光器的自混合干涉效应。利用耦合波方程,推导出分布反馈激光器自混合干涉频率及增益变化的表达式。并考虑不同的参数对于DFB激光器自混合干涉的影响,进行了模拟计算与仿真分析。从分析的结果中可以得出,满足一定参数条件的分布反馈激光器比一般的F-P腔的半导体激光器对外部光反馈更加敏感。可以利用这一结论设计灵敏度更高的自混合干涉传感器。 另外,设计和制作了自混合干涉实验系统,主要包括半导体激光器电流源与温控的使用,PZT及其控制器的使用与控制,数据采集处理等。并给出了自混合干涉的实验结果。


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