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光反馈自混合干涉系统反馈水平因子的测量

作　者: 朱红伟
导　师: 禹延光
学　校: 郑州大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光反馈自混合干涉光反馈水平因子半导体激光器
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
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内容摘要

光反馈自混合干涉效应是指激光器的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的谐振腔,反馈光携带了外部物体的信息,与腔内光相混合后,调制激光器输出功率的现象。作为一种新型的干涉测量技术,光反馈自混合干涉系统以其结构简单、紧凑、易准直等优点被广泛应用于几何量、机械量及半导体激光器参数等的测量。光反馈水平因子用来表征反馈水平的高低,是光反馈自混合干涉测量系统的一个重要参数,它直接影响自混合干涉信号的特性。因此对光反馈水平的研究与测量具有重要的理论和实际意义。本文主要研究了光反馈自混合干涉系统中反馈水平因子的测量,论文分别基于光反馈自混合干涉信号的滞回现象和干涉条纹幅度受反馈水平因子影响的特点提出了两种光反馈水平因子的测量方法,并进行了仿真和实验验证。主要研究内容包括以下几个方面：首先,根据光反馈自混合干涉效应的基本理论模型,通过求解不同反馈水平下的相位方程,讨论了半导体激光器的运行模态及特性。其次,仿真分析了不同反馈水平下自混合干涉信号的特点,并利用光反馈自混合信号干涉条纹幅度受反馈水平影响的特点提出了一种测量反馈水平因子的方法,讨论了影响算法精度的几个因素。然后,介绍了光反馈自混合干涉信号中的滞回现象,并通过求解Lang-Kobayashi方程得到了光反馈水平因子的求解公式,从而提出了测量光反馈水平因子的另一种方法,并对该测量方法进行了仿真和实验验证,最后对两种方法的测量结果进行了比对。最后,对全文作了总结,并对该领域有待进一步研究探索的问题作了展望。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-17
  1.1 光反馈自混合干涉技术的兴起  9
  1.2 激光自混合干涉技术测量原理  9-11
  1.3 光反馈自混合干涉技术的应用  11-13
    1.3.1 半导体激光器参数的测量  11-12
    1.3.2 几何量传感测量  12-13
  1.4 光反馈水平因子的研究  13-15
    1.4.1 光反馈水平因子介绍  13-14
    1.4.2 光反馈水平测量的研究现状  14-15
  1.5 课题来源及本文完成工作  15-17
第2章 OFSMI系统模型  17-24
  2.1 OFSMI理论模型  17-18
  2.2 相位方程  18-20
  2.3 模跳现象  20-21
  2.4 模的稳定性分析  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章谷峰值差测量法  24-36
  3.1 数据样本的建立  24-25
  3.2 仿真分析系统模型中各参数对OFSMI信号的影响  25-30
    3.2.1 相位振动幅度对自混合干涉信号的影响  25-27
    3.2.2 线宽展宽因子对自混合干涉信号的影响  27-28
    3.2.3 光反馈水平因子对自混合干涉信号的影响  28-30
  3.3 干涉条纹谷值点和峰值点的提取  30-32
  3.4 谷峰值差法测量方程  32-34
  3.5 谷峰值差法测量步骤及结果分析  34-35
    3.5.1 谷峰值差测量法步骤  34
    3.5.2 仿真结果及分析  34-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章滞回宽度测量法  36-43
  4.1 OFSMI信号的滞回现象  36-37
  4.2 测量公式的推导  37-39
  4.3 相位宽度与时间间隔的转换  39-40
  4.4 滞回宽度法测量步骤及结果分析  40-41
    4.4.1 滞回宽度测量法实现步骤  40-41
    4.4.2 仿真结果与分析  41
  4.5 本章小结  41-43
第5章实验部分  43-51
  5.1 实验系统介绍  43-46
    5.1.1 主要设备介绍  43-46
  5.2 OFSMI实验信号的采集  46-47
  5.3 实验信号测量结果与分析  47-50
    5.3.1 实验信号测量结果  47-49
    5.3.2 实验误差分析  49-50
  5.4 本章小结  50-51
第6章结论与展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间发表的论文  57

光反馈自混合干涉系统反馈水平因子的测量

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