激光器的输出反馈光能够改变激光器的输出特征,由于反馈光携带腔外的物体信息,激光自混合干涉(Self-mixing Interference,SMI)技术利用该特性可实现对目标物体物理量的测量。由于SMI具有结构简单、灵敏度高、易于准直、便于探测等优点,已被广泛应用于测量位移、振动、形貌、加速度、微小角度等领域中。但SMI检测系统在实际应用时存在噪声干扰的问题,如不采取有效措施减少噪声对系统的影响,则会影响SMI系统的稳定性和检测精度。为此,本文研究提出了一种随机偏振激光自混合干涉双偏振差分检测技术。与现有自混合干涉差分降噪技术相比,本文提出的方法具有成本低、结构简单的显著优点。本文还将该技术应用到自混合干涉表面等离子体子共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感系统上,构建了自混合干涉SPR差分探测传感装置,为高精度SPR位相测量提供了一种解决方案。首先,介绍了激光自混合干涉术的基础理论;分析了基于外腔长调制的激光自混合干涉测量系统;研究了自混合干涉信号的位相提取技术,并进行了仿真分析。然后,构建了He-Ne激光自混合干涉双偏振测量系统,利用偏振分光棱镜和偏振片对干涉信号进行偏振分光,通过改变光源(线偏振He-Ne激光器和随机偏振He-Ne激光器)、改变探测位置(激光器前向出光端探测和激光器后向漏光端探测)等方式,详细观察了双偏振干涉信号的振幅和位相关系,发现了获得差分干涉信号(振幅相同、位相反相)的简易方法。基于此,分别构建了压电陶瓷(Piezoelectric-ceramic Transducer,PZT)微位移器驱动和平行平晶旋转驱动的两种外腔位相调制自混合干涉差分测量系统。文中,分别对两种系统的降噪效果进行了实验验证,表明可有效降低周期和非周期噪声对自混合干涉的测量干扰。最后,本文理论和仿真分析了自混合干涉位相调制SPR差分测量的模型,推导了P偏振与S偏振光在SPR效应中的强度和相位变化函数。据此,提出一种自混合干涉SPR双偏振差分检测技术。在光路中用液晶偏振方向旋转器控制激光束的偏振态变化,探测获得P偏振光和S偏振光的自混合干涉信号,对双偏振干涉信号的位相进行差分获得SPR的位相变化,从而达到位相检测的目的。实验证明了该技术可抑制SPR位相检测过程中的噪声干扰,在SPR中有良好的应用前景。本文提出的随机偏振激光自混合干涉双偏振差分检测技术与自混合干涉位相型SPR双偏振差分检测技术,均有效抑制了噪声对测量的影响,提高了信噪比,减少了测量误差。此外,本文提出的方法和技术还具有成本低、结构简单等优点,在自混合干涉和表面等离子体共振等领域中具有良好的应用价值。