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光反馈自混合干涉系统反馈水平因子的测量算法设计

赵闻  
【摘要】:光反馈自混合干涉(optical feedback self-mixing interferometry-OFSMI)效应是指激光器输出光被外部物体反射或散射后,其中一部分光又被反馈回激光器的谐振腔,与腔内的光相干涉,从而引起激光器输出功率变化的效应。由于自混合干涉信号含有外部反射体运动信息和半导体激光器自身参数信息,故OFSMI系统可以用于机械量、几何量及半导体激光器参数等的测量。 反馈水平因子是OFSMI系统的一个重要参数,它反映了OFSMI系统的反馈水平的高低。在不同的反馈水平下自混合干涉信号表现出不同的特性,因此对反馈水平因子的研究与测量具有很重要的理论和实际意义。 本文主要研究反馈水平因子的特征点测量算法和基于频率域的反馈水平因子的测量算法,并使用System Generator开发工具对基于频率域的反馈水平因子的测量算法进行系统级的建模设计。主要研究内容归纳如下: 1.根据自混合干涉理论模型,分析光反馈自混合干涉系统的参数对OFSMI信号的影响,重点分析反馈水平因子对OFSMI信号的影响,并对不同反馈水平下OFSMI信号的特征点进行分类。 2.根据不同光反馈水平下OFSMI信号特点,设计光反馈相位的重构算法,研究无光反馈相位和反馈水平因子间的关系,提出反馈水平因子的特征点测量算法,并对该算法进行仿真验证。 3.在频率域下分析光反馈相位频谱和反馈水平因子之间的关系,进而设计频率域下反馈水平因子的测量算法,并仿真验证该算法。 4.利用System Generator开发工具在Matlab/Simulink环境下对基于频率域的反馈水平因子测量算法进行系统级的建模。选用Spartan3E开发板,结合OFSMI实验平台,对该算法模型进行软件仿真和硬件协仿真,验证该算法硬件设计的可移植性。最后通过实验比较文中提出的两种测量算法的测量结果,验证测量算法的有效性。


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