自混合干涉效应及其在位移测量应用中的进展

对自混合干涉系统的位移测量研究进展进行了综述.首先对自混合干涉的发展概况进行了介绍,然后着重介绍了基于自混合干涉系统的位移测量系统.文中将基于自混合干涉的位移测量技术分为条纹计数法,模跳测量法,合成波长测量法,拍频测量法,光回馈水平差异测量法,分区细分法.条纹计数法最易于实现,系统最简单,但分辨率低,一般为半个光波长.模跳测量法利用跳模原理进行测量,分为开环和闭环模跳测量法两类,所对应的分辨率分别为40和50 nm.合成波长测量法则利用双激光器同时回馈时两激光器光强条纹相位差异实现位移测量,测量速度和范围相对于传统单激光器相位测量法大大提高.拍频测量法利用光回馈引起激光器频率变化的现象对位移进行测量,系统的分辨率为5nm.光回馈水平差异测量法巧妙运用透镜实现系统不同水平的光回馈, 实现系统的分辨率为20nm.分区细分法则利用双频激光器中两垂直偏振光光强曲线交叉变化的特点,对条纹交叉结果进行分区,能实现分辨率为八分之一光波长.文中同时对各种测量方法的原理进行了介绍,对各自系统的优缺点也进行了评述.

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50 Hz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。

自混合干涉效应的一般模型及其仿真

从自混合干涉效应的等效结构出发,建立了该效应的一般模型。该模型包含了多重光反馈和多模激光的自混合干涉效应等情况,并且可以转化为以往所报道的弱光反馈水平的弱光模型和单模条件下的一般激光自混合干涉模型,明确了模型中各个参数的物理意义,对自混合干涉理论的研究提供了很好的理论指导。对单模的几种情况分别进行了数值仿真,仿真结果很好地验证了模型的正确性。

LD泵浦单模绿光激光器自混合干涉效应的研究

从自混合干涉效应的等效F P腔模型出发,研究了LD泵浦的单模绿光激光器的自混合干涉效应,建立了一般模型。该模型适用于强反馈以及多重光反馈下的自混合干涉效应和弱光反馈水平的情况,也可以转化到其它文献所报道的模型。实验结果表明,该绿光激光器的位移测量精度比半导体激光器的测量精度提高了100nm以上。

基于自混合干涉效应的超声波光纤传感实验研究

针对电力变压器内部局部放电产生的超声波信号的检测需求，利用半导体激光器的自混合干涉效应，结合Sagnac干涉技术，提出一种结构简单、构思新颖的光纤超声波传感系统。在弱反馈的条件下，通过Sagnac干涉仪对放电超声波扰动传感光纤所引起的激光器振荡频率变化的测量，可以检测出局部放电。探讨了该系统的工作原理，并开展了实验研究。对铅笔芯折断或金属针自由掉落以及压电陶瓷片等多种方式产生的超声波信号进行检测，检验了该实验系统的传感性能。用平行电极的高压放电模拟电力系统的放电现象，包括电晕放电和局部放电。分别在不同的湿度和高压条件下对其进行检测，均获得了良好的效果。实验结果表明，这种传感方式具有检测灵敏度高和高频响应特性好等优点，能够检测高达300kHz的超声波信号，可满足电力系统对局部放电检测的需求。

含参考臂的半导体激光自混合干涉测距系统研究

基于半导体激光自混合干涉效应,提出了一种新的含参考臂的测距系统,并建立了系统的理论模型,经理论分析表明, 这种含参考臂的测距系统可以有效地消除频率波动带来的测量误差,从而提高系统测量精度.

一种自混合干涉位移测量系统中参数C的测量方法

在自混合干涉系统中,反馈水平因子的大小反映了系统中反馈回激光器谐振腔反馈光的强弱,它在确定激光器运行状态和外腔物体位移测量中都起着尤为重要的作用。本文提出了一种利用光反馈相位频谱特征测量反馈水平因子的方法。通过对激光自混合干涉信号进行相位解卷运算,得出相位信息,把相位信息转换到频域内进行频谱特征分析,依据相位的频谱特征可测算反馈水平因子的大小。通过仿真验证了算法的有效性。结果表明,本文方法可应用在不同的反馈情况下,而且测量误差小,精度高,相对标准误差仅为2.11%。

激光光谱展宽散斑抑制效果分析

针对激光显示技术中的散斑干扰,提出了一种利用外腔半导体激光器来展宽光谱的散斑抑制方法。利用外腔半导体激光器中光反馈引起的自混合干涉效应,适当调节反馈强度使激光器进入相干坍塌态,以获得具有宽带发射特性的激光。然后将该宽带激光光源用于散斑测量系统,由于光谱展宽降低了激光的时间相干性,从而散斑现象能够得到有效抑制。实验结果表明,在自由空间反射光路中,当激光器处于相干坍塌态时,光谱展宽至6 nm且为多纵模振荡,散斑对比度降低至0.049。

Self-Mixing Interference Effects in LD Pumped Multi-Mode Solid-State Laser

Based on the effective structure of the self-mixing interference effects,a general model for the self-mixing interference effects in the LD pumped solid-state laser has been established for the first time.The numerical simulation of the self-mixing interference signal has been done,the results show that when the external cavity length is integral times of 1/2,1/3,2/3,1/4,3/4 of the effective cavity length,the intensity of the self-mixing interference signals reach maximum in value.While that of single mode laser is integral times of half of the effective cavity length,the measuring precision of displacement of single mode laser is λ/2.A conclusion can be drawn from the above results that the measuring precision of displacement of multi-mode laser is higher than that of single mode laser.

激光自混合显微系统的设计及实验研究

论述了自混合干涉技术的发展历程 ,并引入了自混合干涉显微技术的实验原理和研究近展 ;建立了He Ne激光自混合干涉实验装置系统 ,获得了稳定的激光功率输出。然后 ,对基于激光自混合干涉技术的显微镜进行了研究 ,并详细给出了该系统的设计原理、装调方法和实验结果 ,得到了玻璃小球的三维形体信息图像。系统达到的横向分辨力 1μm ,纵向分辨力为 15nm。上述实验结果证明自混合显微镜在微小物体的高精度形貌成像方面有着很大的潜力。

Micro-vibration parameters fast demodulation algorithm and experiment of self-mixing interference

Self-mixing interference(SMI) technique can be used for measuring vibration, displacement, velocity and absolute distance. In this paper, a simple demodulation algorithm for fast measuring frequency and amplitude of a simple harmonic vibration target is proposed based on the basic theoretical model of self-mixing interference effects. The simulative results show that the error between the vibration parameters which are demodulated by this algorithm and initial settings merely results from the sample rate. Further, the experimental system of self-mixing vibration measurement is built. The experimental results have a good agreement with simulation analyses. The maximum error of frequency demodulation is less than 1 Hz in our experiment.