【摘 要】
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激光自混合干涉法作为一种非接触式光学传感测量技术受到航天、生物医疗、自动驾驶以及自然灾害预防等领域专家的广泛关注。与传统双光束干涉方案相比,激光自混合技术具有结构简单、光路易于准直、灵敏度高、测量距离不依赖于光源的相干长度等优点,可实现远距离非合作目标物理量的测量。特别是激光自混合测量技术与外腔频移技术相结合可加强反馈光与腔内激光的干涉强度与频率,进一步拓展了激光自混合测量方案的应用领域。近年,基
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激光自混合干涉法作为一种非接触式光学传感测量技术受到航天、生物医疗、自动驾驶以及自然灾害预防等领域专家的广泛关注。与传统双光束干涉方案相比,激光自混合技术具有结构简单、光路易于准直、灵敏度高、测量距离不依赖于光源的相干长度等优点,可实现远距离非合作目标物理量的测量。特别是激光自混合测量技术与外腔频移技术相结合可加强反馈光与腔内激光的干涉强度与频率,进一步拓展了激光自混合测量方案的应用领域。近年,基于外腔频移技术的激光自混合干涉测量方案的研究主要集中在半导体激光器及微片激光器,对光纤激光器的频移光反馈效应尚缺乏系统研究。因此,本文提出了一种基于DFB光纤激光器的自混合频移测速系统,采用相位噪声低、线宽窄以及腔长较短的分布反馈（DFB）光纤激光器作为光源,并在外腔中采用一对光纤声光调制器调节激光自混合速度信号的频率和强度,可进一步满足复杂环境下目标物的速度高精度实时测量。本文的主要工作和创新点如下:1.介绍了基于频移反馈技术的激光自混合干涉测量的研究现状以及DFB光纤激光器结构,结合三镜腔理论模型和频移反馈理论建立了全光纤DFB光纤激光器频移测速模型,并进行模拟仿真,为后续试验提供了理论依据。2.搭建基于频移反馈技术的DFB光纤激光器自混合测速系统,并研究了DFB光纤激光器对不同频移光反馈的动态响应,实验结果表明通过改变频移量可有效增强回馈光在腔内与增益介质的相互作用强度。当反馈光频移量与激光弛豫频率共振时,激光自混合调制强度达到最大,并且此干涉仪可测量的最小光反馈强度为5.12f W。3.对DFB光纤激光器自混合频移测速系统相关问题进行了研究,实验结果表明测速误差小于0.5%;并优化光路结构消除光纤内部背向散射光对激光器的干扰,实现了40km外目标速度的实时测量;通过对声光调制器添加电平调制产生脉冲信号完成目标速度和距离的同时测量。
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