【摘要】：激光自混合干涉測量技術,是利用外界反饋光與激光器發(fā)射光耦合而形成的一種新型光學測量技術。激光自混合干涉測量技術由于其結構簡單、易準直、成本低等優(yōu)點,在位移、距離、振動等不同測量領域得到廣泛的應用。隨著航空航天和高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,絕對距離的測量一直受到廣泛關注,對高精度絕對距離的測量提出了實際需求。在非準直的激光腔系統(tǒng)中,光束在激光外腔經(jīng)過多次反饋后再進入激光腔內(nèi),這種現(xiàn)象稱為多次反饋的自混合干涉效應。與傳統(tǒng)的自混合干涉相比,在不增加儀器設備復雜性的情況下,能夠提高測量系統(tǒng)的分辨率。本課題利用多次反饋自混合干涉的高分辨率,光路簡單、自準直、成本低等優(yōu)點,對多次反饋下的激光自混合測距技術進行了研究,旨在提高傳統(tǒng)自混合干涉測距的精度。本論文主要研究內(nèi)容包括:首先,本文分析了自混合干涉基本理論,從三鏡腔模型和Lang-Kobayashi速率方程理論兩個方面對SMI理論進行推導,得到共同的功率方程和頻率方程,為研究自混合干涉技術提供了理論基礎。分析不同光反饋水平下的自混合干涉模型,為不同光反饋水平下,仿真自混合干涉信號奠定基礎。在不同光反饋水平下,使用MATLAB對自混合干涉波形進行仿真。其次,從激光自混合測距基本原理出發(fā),分析了不同的半導體激光調(diào)頻原理和不同類型的連續(xù)波調(diào)制半導體激光器,為研究不同波形對激光二極管進行電流調(diào)制奠定了理論基礎。然后,針對傳統(tǒng)的自混合干涉距離測量精度不高的問題,本文研究了多次反饋的自混合干涉理論,在多次自混合干涉理論基礎上,使用三角波信號對激光管進行電流調(diào)制,建立了基于二次反饋的三角波電流調(diào)制激光自混合干涉的距離測量模型,通過理論分析,進行距離測量公式的推導。在理論基礎之上,對基于一次反饋和二次反饋的三角波電流調(diào)制激光自混合干涉距離測量進行了仿真實驗,驗證理論的正確性。搭建實驗平臺,通過實驗驗證基于二次反饋的三角波電流調(diào)制激光自混合干涉距離測量模型的正確性。該方法相比于一次反饋的電流調(diào)制激光自混合干涉距離測量精度提高了一倍。最后,為了提高基于二次反饋的電流調(diào)制激光自混合干涉距離測距的精度,本文研究了相位調(diào)制的方法,并使用正弦波信號對激光二極管進行電流調(diào)制,分析了基于二次反饋的雙正弦調(diào)制激光自混合干涉的測距理論。使用FFT方法對自混合信號處理分析,獲取距離信息。該方法相比于二次反饋的電流調(diào)制激光自混合干涉測距方法,增加了實驗裝置的復雜性,但是能夠?qū)崿F(xiàn)更高的測量精度。
【圖文】：

能得到相同的自混合干涉的物理表達式。本章分。基于推導的理論公式，進行數(shù)值模擬，分析不同光反頻率解的影響。本章為研究多次激光自混合干涉奠定干涉模型涉理論分析現(xiàn)在主要有兩種分析方法。一種是法布里Kobayashi 提出的速率方程理論。下面將從這兩個方面分的光遇到目標物體反射后進入激光腔內(nèi)，會發(fā)生自混合示。這個圖是經(jīng)典的三鏡復合腔模型。在這種情況下， 組成的諧振腔來模擬，兩個反射鏡的反射系數(shù)為 層材料，長度為 L。目標物體可以用與 的距離為 反射系數(shù)為 。當激光從鏡面 返回時，這種現(xiàn)象返回到腔體內(nèi)時，這種現(xiàn)象稱為自耦合。 L目標物體

圖 2.2 C 為 0.8 時自混合相位解度反饋水平下的激光自混合干涉相位的分析與仿真饋系數(shù) C 大于 1 時，由公式（2-35）可知該方程有多個解。不同的 C 值，用 MATLAB 做的仿真圖如下圖 2.3 所示，公式（2-35）展現(xiàn)出右邊的解，如下圖所示。其中對（2-35）式做求導處理，我們可以獲得后邊 值的變化情況， = ( ) ( ) ě ( ( ) ) =C ě( ě ) （ Ё等式（2-39）求兩次微分，可以根據(jù)正負性來判斷圖形的凹凸性和最大最小 = ( ) （ = ( ) （ ， 取整數(shù)，如圖中所示，， 和 對應公式（2-39）右端的波谷和波
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN241

【參考文獻】

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本文編號：2709792