基于激光自混合干涉的微振动测量研究

【摘要】激光自混合干涉是指激光器出射的激光被外部物体反射或散射后,部分携带外部物体信息的光返回激光器谐振腔,并与腔内的激光相混合,从而调制激光器输出激光频率和功率的现象。作为一种新型的干涉测量技术,这种仅由光源、探测器、信号处理电路组成的测量系统,不仅具有光学测量技术非接触、高精度、快速响应、抗电磁干扰的特点,还兼具简单紧凑、易准直的优点,受到研究学者们越来越多的关注,被广泛应用于绝对距离、速度、位移振动、激光参数等领域的测量。本文介绍了激光自混合干涉技术的历史背景,综述其理论研究和应用进展。通过F-P三镜腔理论推导并建立了激光自混合干涉的数学模型,对自混合干涉信号进行数值仿真模拟,并分析研究了系统模型中各参数对自混合干涉信号的影响。根据自混合干涉信号的特性规律,结合外部物体振动位移特征,设计了振动参数解调算法。同时,研究了基于相位解包裹的信号处理算法,实现对无规则运动轨迹的位移重构。在此基础上,搭建半导体激光器自混合干涉微振动测量的实验系统。通过观察和研究实验现象,验证了数值仿真的正确性和上述两种算法的有效性。本文又提出了一种改进系统的办法,通过设置一块外部反射镜有效地提高了自混合干涉信号中的条纹精度,实验中获得了三倍于传统测量的条纹精度,具有良好的应用性。除此之外,利用弱反馈下精确地条纹计数,提出了一种阻尼微振动中阻尼系数的解调算法,实验中对阻尼微振动进行了测量,验证了该算法的可行性。
【作者】王路；
【导师】黄文财；
【作者基本信息】厦门大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】自混合干涉；微振动测量；解调算法；

【参考文献】
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