适度光反馈机制下线宽展宽因数的自动测量

介绍了光反馈自混合干涉(OFSMI)法测量半导体激光器线宽展宽因数(LEF)的基本原理。针对不同参数条件,分析了该测量方法的理论误差,找出了最佳测量条件和最佳测量条纹位置。并根据光反馈自混合干涉信号特点,设计了一个自动测量算法。该算法可以自动识别提取一个振动周期内的光反馈自混合干涉信号所有特征值,采用最佳测量条纹位置所对应的特征值,就可以精确得到线宽展宽因数。仿真数据验证了自动测量算法的正确性。实验结果表明,自动测量算法在实际数据处理时测量参数的精确度较好,当自混合信号的峰-峰值为1.75 V时,线宽展宽因数的相对标准差只有3.26%。     

光反馈干涉系统反馈水平因子的实时测量算法

基于Lang-Kobayashi方程研究了光反馈干涉信号的特征点,利用这些特征点采用相位解卷方法得出了重构光反馈相位(F用表示)的计算公式,并仿真验证了该方法,结果表明该方法重构F的剩余误差精度为10-9rad。在此基础上研究了无光反馈时系统的光相位(0用表示)与光反馈水平因子之间的关系,当预置的光反馈水平因子的大小越接近实际的光反馈水平程度时,0的一次微分信号幅值就越小,进而设计了光反馈水平因子的实时测量算法。最后在三种光反馈强度下通过仿真验证该算法,结果表明用该算法测量得到的反馈水平因子精确度可达到98.77%。     

基于光反馈自混合干涉的位移测量算法设计及滤波

为实现适度光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于相位解卷的位移测量算法。为了提高测量精度,对光反馈自混合干涉信号进行了预处理,重点研究了光反馈自混合干涉信号的滤波问题。通过仿真和实验,验证了本文方法的可行性。在光反馈自混合干涉位移测量系统中,使用本文所设计的方法可以重构出高精度的物体振动轨迹。     

光反馈自混合干涉信号预处理方法

为了提高参数估计的精确度,根据光反馈自混合干涉信号的特点,采用对原始光反馈自混合实验信号进行滤波和归一化等预处理方法,有效地滤除了噪声,使信号平坦化,而且预处理后的实验信号与理论模型仿真数据更加吻合。分别利用原始实验信号和预处理后的信号对参数进行估计,比对结果表明,使用预处理后的光反馈自混合信号进行参数估计,线宽展宽因数和光反馈水平因子C的测量精度分别提高了5.52%和4.55%。     

光反馈自混合干涉对称折叠算法的精度分析

为了提高对称折叠算法的精度,通过对仿真信号的测量,分析了影响算法精度的几种因素(光反馈水平因子,外腔的非线性运动,抽样速率和转折点的定位),并且给出了改进方法。仿真结果表明,在测量线宽展宽因子之前,需保证光反馈水平因子的准确测量,利用中间干涉条纹进行测量可以减少外腔非线性运动所带来的误差。这一结论对利用对称折叠算法处理实验信号有一定的帮助。     

光反馈自混合干涉对称折叠算法的精度分析

为了提高对称折叠算法的精度,通过对仿真信号的测量,分析了影响算法精度的几种因素(光反馈水平因子,外腔的非线性运动,抽样速率和转折点的定位),并且给出了改进方法.仿真结果表明,在测量线宽展宽因子之前,需保证光反馈水平因子的准确测量,利用中间干涉条纹进行测量可以减少外腔非线性运动所带来的误差.这一结论对利用对称折叠算法处理实验信号有一定的帮助.     

光反馈自混合干涉系统中参数C和α的测量

提出了一种新的光反馈水平因子C和激光器线宽展宽因数α的测量算法。基于光反馈自混合干涉模型,通过深入研究适度光反馈(1相似文献   

基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量系统

基于适度光反馈自混合干涉(OFSMI)技术,设计了一种位移测量方法.该办法通过对自混合干涉信号的整数条纹部分进行计数和对小数条纹部分进行细分,实现大量程高分辨率的位移测量.对小数条纹分析时,运用数据拟合方法,找出干涉波形特征点与被测物位移之间的关系,从而实现对小数干涉条纹部分对应位移的测量.仿真分析和实验结果证明,此方法可对位移进行大量程高精度的测量,误差平均为0.83%.并通过设计算法对物体的任意运动轨迹进行重构.     

基于适度光反馈自混合干涉技术的微位移测量

光反馈自混合干涉技术是一种新出现的有别于传统双光束干涉的一类新的测试技术。为了在适度光反馈下进行位移的精密测量,提出了一种基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量方法。采用条纹记数法实现大范围位移粗测,具有半波长位移分辨力;然后基于适度光反馈下小数条纹的特点,给出了小于半波长位移测量的方法,从而提高位移测量的分辨力。用绝对精度达3nm的商用压电陶瓷驱动器比对实验,结果验证了这种三角波调制外反射体在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于3μm以下的位移,该算法位移测量相对误差约为1.20%。     

一种新的半导体激光器线宽展宽因数测量算法

在外腔波动情况下,根据光反馈自混合干涉系统不同反馈机制下的干涉信号特征,设计了由一个周期内信号特征点在靠近振动中心位置的下条纹中相对应的映射点位置测量线宽展宽因数的算法。通过仿真和实验验证：与以往算法相比,本文设计的算法不受光反馈水平机制的限制。线宽展宽因数的精确测量对于半导体激光器性能的研究与应用具有重要意义。     

Effects of external reflector alignment in sensing applications ofoptical feedback in laser diodes

The alignment of the components in sensor systems based on external optical feedback is a critical factor due to the small size of laser aperture into which the returned light must be coupled. This paper presents experimental results and a theoretical explanation which show that the fringe frequency of a self-mixing interferometric sensor system can be doubled due to misalignment of the external reflector. The double frequency fringes are less sensitive to the alignment of the reflector than the normal fringes and offer a potential increase in the resolution of a sensing system of a factor of two     

Measurement of the linewidth enhancement factor of semiconductor lasers based on the optical feedback self-mixing effect

A new method for the measurement of the linewidth enhancement factor of semiconductor lasers is presented, based on the interferometric self-mixing effect. It is a fast and easy to perform method that does not require radio frequency nor optical spectrum measurements. A small fraction of the emitted light is backreflected into the laser cavity by a remote target driven by a sine waveform. The mixing of the returned and the lasing fields generates a modulation of the optical output power in the form of an interferometric waveform, with a shape that depends on the optical feedback strength and the linewidth enhancement factor /spl alpha/, according to the well-known Lang-Kobayashi theory. We show that the value of /spl alpha/ can be retrieved from a simple measurement of two characteristic time intervals of the interferometric waveform. Experimental results obtained on different laser diodes show an accuracy of /spl plusmn/6.5%.     

Toward Automatic Measurement of the Linewidth-Enhancement Factor Using Optical Feedback Self-Mixing Interferometry With Weak Optical Feedback

This paper proposes an approach for automatically measuring the linewidth-enhancement factor (LEF) of semiconductor lasers using optical feedback self-mixing interferometry (OFSMI), which works in weak optical feedback regime and where the external target is subject to simple harmonic vibration with unknown vibration frequency and magnitude. According to well-known Lang-Kobayashi theory the waveform of the modulated optical output power from the OFSMI system is influenced by multiple parameters, including the LEF, the optical feedback level factor, and the parameters related to the movement of external target. In order to estimate LEF, other parameters must also be considered and, hence, a multiple parameter estimation strategy is required. We propose a solution for this multiple parameter estimation problem based on the principle of data-to-theoretical model match. In particular, a strategy for minimizing a cost function in order to achieve the best fitting is proposed with which all the unknown parameters can be estimated. The performance of the proposed approach is tested using experimental data in comparison with other two approaches. It is seen that, over different experimental signals, the standard deviation for estimated LEF is less than 4.58% on average, which shows that results have excellent consistency. Moreover, the proposed approach also provides a solution for vibration measurement (that is, vibration frequency and magnitude).     

激光横向剪切干涉应用于温度场的测量

根据大空间自然对流水平圆管上部上升的羽状烟柱区不符合边界层假设而导致各种解之间差异的问题,提出了利用横向大剪切量干涉实验装置来实现温度场的光学测量,得到了自然对流水平圆管在不同壁温时的实时条纹。利用彩色条纹图像中RGB原始数据中的R分量的峰、谷极值点的坐标来识别明、暗条纹并得到了全场的级数分布,以此反演出全场温度分布。实验结果表明:当圆管直径d为15.6mm、剪切量s为24.2mm时,实验得到的干涉条纹类似于利用全息干涉或马赫-曾得干涉原理得到的无限宽简单条纹;干涉条纹分辨率达到75.64pix/mm;利用横向大剪切量干涉法能够准确快速地反演全场温度分布,为工程热物理分析提供相关数据。     

激光回馈纳米级宽度干涉条纹

一般的干涉现象为“反射镜每移动半个波长,出现一个干涉条纹”。介绍了利用激光回馈获得纳米级宽度干涉条纹的方法。系统构成:He-Ne激光器,使用近于全反射的球面介质镜作激光器的回馈镜,且该回馈镜法线和激光束夹分量级的小角度。回馈镜沿激光束位移移动时,激光器的功率发生周期类正旋波动,即产生回馈干涉条纹。回馈镜离激光器越近,条纹越窄,以至于半波长位移中出现40个条纹。对波长为632.8 nm的He-Ne激光器而言,每个条纹宽度为7.91 nm。同时,当回馈镜的运动方向发生变化时,激光的偏振态将在两个正交的方向之间发生跳变。利用此效应,可以实现纳米分辨位移测量和回馈镜运动方向的识别。     

基于光反馈激光自混合干涉的绝对距离测量

采用光干涉技术测量绝对距离的方法有很多,但大都因为需要许多光学器件而难以实现结构紧凑、价格低的测量系统.基于光反馈自混合干涉效应的测量技术因其结构简单、成本低和精度高,近年来受到测量领域的广泛重视.文章对激光自混合干涉理论及其频率调制理论进行了分析,建立了绝对距离测量模型,并进行了计算机仿真,结果表明,利用频率调制理论可对目标的绝对距离进行测量.     

激光强回馈系统的动态调制稳频技术

激光强回馈系统与弱回馈系统相比,在无任何电子细分条件下就可获得纳米级的分辨率。但是,由于其回馈水平高,容易发生模式转换或偏振跳变,稳频十分困难。提出了一种激光强回馈系统的动态调制稳频方法,研究了动态调制稳频中的零点定位、清零补偿等关键技术及算法。实验结果表明,通过采用动态调制稳频技术,消除了激光强回馈系统中的模式转移及偏振跳变现象,获得了调制均匀、幅值相等的回馈条纹,有效地解决了激光强回馈系统的稳频问题,大大提高了系统的抗干扰能力,对进一步研究高精度强回馈测量系统具有重要意义。