半导体激光自混合干涉类锯齿波成立条件

本文从激光系统稳态条件出发,建立了具有普遍意义的半导体激光自混合干涉系统模型,通过仿真分析,结果表明：在较强光反馈水平时,自混合干涉信号并非都是类锯齿波形。波形形状受光反馈水平及激光器线宽展宽因数的共同制约。本文结果对激光自混合干涉技术的应用具有重要的指导意义。     

基于棱镜结构的双波长M-Z干涉系统设计

为了便于光程差的调节，利用全反射棱镜结构改进了传统的M-Z干涉系统，并建立了基于双波长干涉原理的M-Z测量系统理论模型。利用Zemax建立了完整的光学系统模型，对整个系统进行仿真分析测试。系统像质评价结果表明:532 nm~632.8 nm波段范围内系统的能量集中度达85%、畸变值小于0.02%、截止频率10 lp/mm时调制传递函数在0.9以上，满足对透射型试样进行测量的成像要求，为高性能干涉系统实用化提供了理论依据和技术支持。     

基于可变相位延迟的激光干涉式亚纳米级微位移测量系统

激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等优势，所以基于干涉原理对激光光谱进行积分可以应用于微位移测量领域。在重力方法探测过程中，因地质结构不同引起万有引力差异而造成的探测质量块位移十分微小，通常为纳米级，所以研制高精度纳米级微位移测量系统尤为重要。然而传统电容位移测量法在防止电磁干扰等方面存在不足。相比较而言，光学干涉法具备抗电磁干扰、环境适应性强等优点，且精度不亚于电容法。传统干涉系统光路复杂、难于集成，对重力仪的小型化与集成化不利。所以研制一种结构紧凑的光学干涉系统用于实现纳米级微位移测量成为亟需。基于可变相位延迟的激光干涉式方法，能够实现亚纳米级微位移测量，较传统干涉系统具备结构紧凑、易于集成的优势。本微位移测量系统由半导体激光器、起偏器、检偏器、楔形双折射晶体组和光谱仪组成。研究从以下方面展开：首先是确定测量系统方案，提出了偏振光干涉双路结构，以楔形双折射晶体组作为核心器件，将晶体间相对位移转化为o光和e光的差别化相位延迟，并对激光光谱进行积分，进而将位移变化转变为合成光强的变化；其次是建立测量位移物理模型，根据设计的双折射晶体组几何结构、位移过程与光路，确定光强变化与待测位移量之间的关系；第三是系统参数优化，为了使系统的测量误差和量程满足实际需求，利用已建立的物理模型，将测量误差和量程分别与晶体切割角度α、激光器激射波长λ建立函数关系。根据应用需求，确定适当的误差和量程取值范围，进而得到角度α和波长λ取值范围；最后加工晶体、搭建系统并进行测试。具体即以α和λ为调控参量，联合考虑“近似线性化”和“激光器光强波动误差”对系统量程进行优化仿真。同样，联合考虑“激光器光强波动误差”和“激光器波长波动误差”，并利用“系统最大位移量”（与量程有关）对系统测量误差进行优化仿真。最终确定钒酸钇晶体切割角度α为20°，激光器激射波长λ为635 nm。实验中，以10 nm为间隔利用压电陶瓷设置位移量进行位移测试，包括：系统的线性标定、系统量程和测量误差测试。另外，在保持待测位置不变的条件下，利用本位移测量系统进行了2 h不间断测量，并通过阿伦方差确定了系统的位移探测下限。实验结果表明，位移量程范围大于150 nm，位移测量误差约0.5 nm，位移探测下限为0.32 nm@23 s，探测线性度判定系数(R2)为0.999 85。综上所述，以自制楔形双折射晶体组作为核心器件的可变相位延迟激光干涉式微位移测量系统，可作为重力探测中的质量块位移测量单元。与电容法相比具有更强的环境适应性；与传统干涉系统相比具有结构简易、光路紧凑等优点，便于重力仪的小型化与集成化。     

低于阈值运行的半导体激光器内自混合干涉现象——实验观察及理论分析

针对半导体激光器自混合干涉系统进行了全面的实验观察 ,发现当激励低于激光器的阈值时 ,自混合干涉现象依然存在 ,此时干涉信号的调制深度最大 ,并作出了相应的理论分析。最后所得结论有别于以前文献的结论     

多重光反馈的激光自混合干涉

对多重光反馈的激光自混合干涉现象进行了实验观察,并基于含复合腔激光器结构,建立了系统模型,模型的仿真结果与实验结果相吻合,研究结果有助于设计高分辨的位移测量系统。     

基于多级微镜的傅里叶变换成像光谱仪干涉成像系统分析与设计

为了实现傅里叶变换成像光谱仪的静态化与高通量,提出一种基于多级微镜的时空混合调制成像光谱仪,其干涉系统是利用一个多级微镜代替迈克尔逊干涉仪中的平面镜,其显著特点是无运动部件和限制系统光通量的狭缝,可同时获得目标的干涉图与二维空间图像。该成像光谱仪利用前置成像系统将目标成像到干涉系统的平面镜与多级微镜上,利用多级微镜的结构特点对两成像光束的光程差进行调制,然后通过后置成像系统获得不同干涉级次的目标图像。首先通过对该成像光谱仪干涉系统光谱信噪比的分析,明确了光谱信噪比与图像信噪比之间的关系,确定了多级微镜的特征参数。为了确保每个阶梯面所对应光程差的恒定性,通过对前置成像系统成像过程的分析,确定了前置成像系统像方远心的光路结构;通过对系统视场角与光程差之间关系的分析和计算,确定了前置成像系统的设计指标并完成了光学设计。为了保证后置成像系统不引入额外的光程差,通过对后置成像系统成像特点的分析,确定了后置成像系统双远心的光路结构;通过对系统入射孔径角与阶梯级数之间关系的分析和计算,最终设计出满足系统性能需求的后置成像系统。通过对各单元系统的理论分析与光学设计,为静态化与高通量成像光谱仪的发展提供了一种新的思路。     

qubit-qutrit海森堡混合自旋链系统QMA熵不确定度的量子调控

在qubit-qutrit海森堡混合自旋链模型中研究了量子存储支撑(Quantum memory assisted,QMA)熵不确定度的量子调控.详细分析了混合自旋链模型中的Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用、耦合强度和非均匀磁场对QMA熵不确定度的影响，对比分析了混合自旋链模型中系统参数对QMA熵不确定度和被测系统与存储系统的量子纠缠的调控作用.结果表明，通过调控非均匀磁场强度和混合自旋链系统的参数，可以提高被测系统与存储系统的量子纠缠，降低系统QMA熵不确定度及其下限.     

含预反馈的激光自混合干涉型位移测量结构

提出了含预反馈的激光自混合干涉型位移测量结构，建立了系统模型，经理论分析和实验验证，结果表明，该结构具有提高温度量程，提高测量信号信噪比及获得粗糙表面的锯齿干涉信号等特点。     

基于剪切散斑干涉技术的物体变形动态检测

为使仅适用于静态测量的空间相移剪切散斑干涉系统可用于物体变形的动态测量，在对传统剪切散斑干涉系统加以改进的基础上，提出一种物体变形动态检测方法。将检测系统中的压电陶瓷控制器用参考镜代替，减少了物理装置控制与执行的时间。对于物体发生变形的同一状态，仅需采集一幅干涉图像即可满足后期计算，加以二维连续小波滤波和最小二乘相位解包算法，能满足物体变形动态在线检测的需求。理论和实测实验表明，该方法能快速可靠地检测出物体动态形变，整个系统的最大误差范围在-1.5 rad~1.5 rad之间，整个检测过程最大误差百分比为6.4%，有较高的精度和实用性，为新型剪切散斑干涉测量系统的改进和设计提供参考。     

新型自扫描激光干涉系统

本文介绍了一种新型自扫描激光干涉系统的原理和结构。该系统采用自扫描光电二极管列阵（以下简称ＳＳＰＤＡ）接收器件，实现对干涉仪信号的调制，使测量信号转换成交流信号，避免了直流放大器零点漂移，消除了低频干扰。实验证明，该系统在采用普通器件的情况下，其分辨率优于０．０２μｍ。     

差动型激光自混合干涉式位移测量系统

提出了一种利用激光自混合干涉效应的差动式位移测量系统, 建立了系统的数学模型,经仿真分析及实验验证表明： 和单激光管结构相比, 该系统位移分辨力提高了二倍, 达 １／４ 光波波长, 且能大大减小光反馈强度引起的噪声及温度干扰。     

半导体激光管位移传感器的模型建立及仿真分析

从激光应用系统稳态条件出发,建立了半导体激光管位移传感器系统的数学模型,其仿真结果与有关文献的实验结论相吻合,详细阐述了通过检测ＬＤ注入调制三角波相邻两周期对应点处信号的位相差而完成位移测量的原理。由理论分析提出了提高最大允许位移速度上限和减小测量非线性误差的措施,其结论对激光自混合干涉技术的应用具有重要指导意义     

线性调频半导体激光器自混频干涉理论模型

使用半导体激光器在弱反馈条件下的动力学理论,建立了线性调频半导体激光器的自混频干涉理论模型.基于该模型,分析了激光器振荡频率偏移与输出功率变化特性.通过测量激光器输出功率谱,可以得到激光器前端面与被测目标之间的距离.     

时域相位光码分多址系统性能分析

给出了时域相位光码分多址系统(OCDMA)的噪声模型,提出了由码间串扰(ISI)所引起的自差拍噪声(SB)概念.利用鞍点近似法分析了多址干扰(MAD、码间串扰、自差拍等噪声对系统性能的影响,给出了系统误码率公式.对最佳门限接收系统以及采用光硬件限幅器的系统性能进行了仿真研究.表明"1"码的误判概率是影响系统的决定性因素.也是开关键控(OOK)系统难以克服的主要问题.最后给出一种采用双编/解码器平衡检测系统的原理框图,分析其性能,并与传统OOK系统比较,结果表明其性能有较大的提高.     

半导体激光器内自混合散斑干涉

在散斑和半导体激光器的自混合干涉理论的基础上,提出了基于法布里一珀罗腔的自混合散斑干涉模型,对粗糙表面产生的激光器内自混合散斑干涉效应(SMSI)进行了详细的理论研究和分析,得到了粗糙腔条件下的激光动力学的数值解。模拟产生了高斯相关随机表面及其在夫琅禾费面上产生的散斑场,以及该散斑场与相干光场叠加所形成的光场,分析了这些情况中光强的统计特征,与已知实验情况进行了对比,模拟结果与已知统计结果相同。给出了粗糙表面运动时激光器输出增益的变化及其概率密度分布。对由于照明宽度和外腔长度的变化而给粗糙表面运动时激光器输出增益变化带来的影响进行了分析。实验结果和模拟结果相符。     

Observation and Interpretation for a Phenomenon Involved with the Self-mixing Interference in Semiconductor Laser

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎａｓｅｌｆｍｉｘｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｙｓｔｅｍ,ａｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｅｄｆｒｏｍａｌａｓｅｒｓｏｕｒｃｅｉｓｒｅｆｌｅｃｔｅｄｂｙａｎｅｘｔｅｒｎａｌｒｅｆｌｅｃｔｏｒ,ｓｕｃｈａｓａ?..