激光二极管自混合干涉实验仪和微振动研究

用振动激励信号做频率电压变换的倒相触发信号,可以从激光二极管自混合干涉信号还原扬声器谐振时的振动波形,输出信号的振幅与扬声器的振幅成正比. 用正弦波、方波和三角波信号分别激励扬声器,利用自制的激光二极管自混合干涉实验仪观测了的扬声器振动特性,测量了扬声器的谐振曲线.     

激光二极管反馈干涉的实验观测

利用LabView软件虚拟示波器和信号源,观测了激光二极管反馈干涉实验现象．实验证明反馈回激光二极管的光的入射方向和入射光强以及信号处理电路的带宽,对反馈干涉信号有很大的影响．     

激光二极管自混合干涉的计算分析和实验观察

实验上观察到自混合干涉信号的幅度仅仅为静态光强的百分之几.反馈光会引起激光二极管阈值电流减小,静态输出光强变化几倍,使激光二极管工作在实际的阈值电流之上.按三镜法布里-珀罗腔结构模型计算激光二极管的出射光强,由干涉函数主极大条件得出光频与反馈光的关系.计算出的自混合干涉信号的波形,以及自混合干涉信号的幅度与静态光强的比值均同实验测量结果一致.在τrC/τ1=22.8的情况下,复合谐振腔可同时有15个谐振模式,这些模随外腔长度的变化小于2.6×10-2cm-1,远小于法布里-珀罗谐振腔谐振模的线宽3.1cm-1,光频在内腔谐振模的线宽以内变化.     

用激光二极管自混合干涉测量距离

通过改变激光二极管工作电流,利用自混合干涉信号的相位变化来测量外腔长度.激光二极管工作电流变化导致激光频率变化.工作电流变化引起的干涉信号的相位变化与外腔长度成正比.干涉信号的相位变化2π,对应光频变化的等效长度的1/2.由于改变工作电流激光二极管激光光频可调节范围远小于激光频率,光频变化的等效长度远大于激光波长,激光二极管自混合干涉测量距离的精度远小于测量位移的精度.     

用激光自混合干涉测量扬声器的Q值

用激光自混合干涉方法测量扬声器振动,从扬声器振动引起的自混合干涉信号测量扬声器振动速率.由正弦波激振扬声器测量振速的幅频特性曲线,谐波中包含扬声器谐振频率的方波激振扬声器测量振速衰减曲线,分别按谐振法和衰减法测量得到扬声器的品质因数约13.3和10.2.由于方波激励时扬声器有谐波振动成分,由方波激励获得的衰减曲线测量得...     

激光二极管自混合干涉信号随外腔长度衰减

理论分析了激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增大的变化特点及规律。从复合谐振腔干涉函数出发,推导出激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增加指数衰减,衰减系数与光频虚部成正比,并给出光频虚部和实部满足的超越方程组。求解该超越方程组得到,当外腔长度超过一个临界值时,光频虚部随外腔长度近似反比衰减,则激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增加衰减很缓慢;当外腔长度小于该临界值时,外腔反馈会使光频虚部增大,而且光频虚部随外腔长度变化而振荡,激光二极管自混合干涉信号出现复杂的状态。外腔反馈强度越大,或激光单模线宽越大,这一外腔长度的临界值则越小。分析激光二极管自混合干涉还需要考虑外腔反馈对光频虚部的影响。     

正弦相位调制自混合干涉微位移测量精度分析

为了提高自混合干涉仪的位移测量精度,提出将正弦相位调制技术引入自混合干涉中。相位调制由置于自混合干涉仪外腔中的电光晶体实现,相位解调由傅里叶分析的方法得到。对位移测量过程中各种可能的误差来源如电光晶体调制不稳定性、光在外腔中的二次反馈效应等对测量精度的影响进行了模拟分析,从理论上得到了这种新的信号处理方法可以达到纳米级的测量精度。实验上,用高精度的商用压电陶瓷标定的结果验证了这种正弦相位调制自混合干涉仪在普通实验室噪声环境中可以达到纳米级的位移测量精度。     

激光自混合干涉在微位移测速上的应用

对传统光电码盘测速的原理进行了介绍,分析其精度较低的原因,提出了基于激光自混合干涉技术的一种激光高精度码盘传感器,并设计了数据采集系统。对自混合干涉的基本理论进行了阐述,分析了基于条纹计数法激光测速的原理,并搭建了基于条纹计数法的激光测速模型用于代替传统的光电码盘测速。实验研究了激光自混合输出与被测物体位移之间的关系,实验结果表明基于激光自混合干涉技术的激光码盘在测量精度上比传统光电码盘有很大提高,并且结构简单,适用范围广。     

利用自混合干涉效应的条纹计数法对扬声器振动特性的实验研究(英文)

基于半导体激光器的自混合干涉效应，通过实验研究了扬声器的振动特性。实验中，用粘在扬声器振膜上的反射镜作为目标物体（该反射镜的反射率为95％，扬声器用50Hz的正弦波驱动）,然后通过条纹计数法获得扬声器的振幅。实验结果表明，在一定范围内，扬声器的振幅与驱动电压呈线性关系。该实验装置极其简单紧凑，自混合干涉信号也十分清晰，实验方法迅速，价格低廉，易实现，而且不需要专用电源，也不需要其他的光学仪器，这一系列优点充分表明自混合干涉技术在振动测量领域具有广阔的发展前景。     

用于光电仪器和相关测量的自混合干涉技术（特邀）

回顾了一种全新结构的干涉仪—自混合干涉仪（SMI）的发展情况。SMI由于其在激光器外部无需任何光学元件且应用范围广泛而倍受关注。SMI可用于测量与光路长度有关的一些量（如位移、小幅度振动、速度）,也可用于测量弱光的回波（即回波损耗和隔离因子的测量）并可表征与介质相互作用特性相关的物理参数（如激光线宽、相干长度以及α因子等）。SMI是一种相干探测方法,其工作在靠近接收场的量子极限处,目前对散射目标物的最小探测幅值可达槡20 pm/（Hz）～（1/2）甚至更高,使用角锥棱镜使其计数步长为半波长,在动态范围为2 m时其分辨率约为0.5μm。另外,SMI结构紧凑、易于现场安装且可用于MEMS测试、旋转机械振动测试和生物运行测试等各种实验。     

半导体激光自混频干涉式传感器中的干涉与调制

应用F-P模型，阐述了半导体激光自混频干涉式传感器的干涉与调制过程，同时给出了相应的计算．     

半导体激光自混频干涉技术对振幅的测量

激光自混频干涉是一种非常特别的现象 ,在许多应用中 ,通常都尽可能地避开来自各种各样的光器件反馈到激光器腔内的光 ,把它看成是有害的 ,例如 :来自光纤端面、或大型光学系统中的各个小光学镜面表面的反射光 ,这些光都能增加噪声及改变半导体激光的一些特性 ,这种性质的惊人影响已由Lenstra[1] 等人详尽描述过。然而 ,激光自混频干涉技术正是应用这种外反馈光携带的可被提取的信息对振动振幅和频率进行测量。     

半导体激光自混频干涉法测振动速度

应用半导体激光自混频干涉方法可研究物体的振动速度．本文阐述了测速的基本原理，给出了信号分析的理论依据和计算方法。     

基于激光自混合干涉的物体旋转中心确定方法

在被测物体上设置一低反射率反射镜,激光器输出的激光束入射到反射镜上,激光束经反射镜反射反馈回激光器内.入射光线若偏离被测物体的旋转中心,当被测物体旋转时,将引起激光器的输出功率随角度变化的自混合干涉信号.当入射光线通过被侧物体的旋转中心时,被测物体的角度变化将不会导致回馈光的光程变化,被侧物体旋转时也就观测不到自混合干...     

半导体激光自混频干涉速度仪的F-P模型分析

设计了一个半导体激光自混频干涉式测量物体振动速度的实验,利用双镜F_P(法布里_珀罗)等效模型,对半导体激光自混频干涉速度仪中的干涉效应进行了理论分析,推导了干涉信号理论模型的数学表达式,讨论了影响测量信号的因素。结果表明,在半导体激光自混频干涉速度仪的无源腔中空气密度的变化、无源腔长度的变化、激光波长的变化都将会导致信号漂移,从而引起测量误差。而被测物体表面的反射率越高,越有利于测量。     

Laser self-mixing interference fibre sensor

Fibre sensors exhibit a number of advantages over other sensors such as high sensitivity, electric insulation, corrosion resistance, interference rejection and so on. And laser self-mixing interference can accurately detect the phase difference of feedback light. In this paper, a novel laser self-mixing interference fibre sensor that combines the advantages of fibre sensors with those of laser self-mixing interference is presented. Experimental configurations are set up to study the relationship between laser power output and phase of laser feedback light when the fibre trembles or when the fibre is stretched or pressed. The theoretical analysis of pressure sensors based on laser self-mixing interference is indicated to accord with the experimental results.     

激光自混频干涉法测量表面粗糙度的研究

对半导体激光自混频干涉法测量表面粗糙度中的干涉效应进行了理论分析,推导了干涉信号与表面粗糙度的数学关系式,讨论了影响测量信号的因素及表征表面粗糙度的评定参数,即表面轮廓的方均根偏差。结果表明,随着加工表面粗糙度的降低,反射光的强度逐渐增加,被测物体表面的反射率越高,越有利于测量。     

半导体激光自混合干涉仪稳定性的仿真分析

利用半导体激光器的Lang-Kobayashi方程,对半导体激光自混合干涉系统的动力学特性进行了仿真分析。研究结果表明,当光反馈系数较小时,激光器处于稳定状态,外腔长度不影响系统的稳定性;当光反馈系数较大时,激光器将进入不稳定状态,对于不同的外腔长度,激光器的稳定状态将发生变化。为实现大量程的位移或距离测量,光反馈系数必须足够小才能保证在较大外腔长度变化范围内,激光器始终处于稳定状态。