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半导体激光器自混合干涉式振动测量研究

段启金  
【摘要】: 激光的自混合效应来源于激光器的外部光反馈效应,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,从而形成激光自混合干涉技术。半导体激光器的自混合干涉是指在半导体激光器系统中,输出光被外部物体反射或散射后,其中一部分光被反馈回激光器谐振腔,反馈光携带外部物体信息,与腔内光相混合后,调制激光器的输出功率,因输出信号特点与传统的双光束干涉信号有相似之处,故被称为自混合干涉。近年来,随着半导体激光器技术的不断发展,利用半导体激光器的自混合干涉效应进行物理量的测量,成为近代光学干涉测量技术中一门最有潜力的新兴学科。 本文系统的回顾了自混合干涉现象的发展历史,分析了激光自混合干涉技术的研究意义和应用前景。根据三镜腔法和Lang-Kobayashi方程法,建立了自混合干涉的一般理论模型,通过数值分析讨论了自混合干涉的基本特性,分析了信号条纹倾斜的原因,研究了系统参数对自混合干涉信号的影响。 建立了一般的半导体激光器自混合干涉实验系统,观察了自混合干涉现象。分析了正弦波、三角波和方波调制外反射体位移时输出信号的特点。经实验验证,取得了令人满意的结果,成功的重现了以前所报道的各种自混合干涉现象,确定了实验系统的正确性和可靠性。 最后,提出了利用自混合干涉法进行振动测量的方法。实验测量了扬声器的振动振幅和速度,发现了扬声器的振动特性。对一般的半导体激光器自混合干涉实验系统进行改进,提出了一种新型的自混合干涉系统。经实验证明,测量精度达到四分之一波长,量程扩大两倍,具有一定的实用性。


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