基于光反馈的线宽展宽因数测量算法的设计

论文摘要

由于半导体激光具有方向集中、相干性好等特点,逐渐形成了以半导体激光器为光源的光反馈自混合干涉测量技术。光反馈自混合干涉测量技术是利用含有外部反射体运动信息和半导体激光器自身参数信息的自混合干涉信号进行测量的技术,主要用于机械量、几何量及半导体激光器参数等的测量。线宽展宽因数是表征半导体激光器一个重要参数,一方面决定了半导体激光器的许多性能,例如谱线宽度、模式稳定等；另一方面在自混合干涉测量系统中,线宽展宽因数是影响光反馈自混合干涉信号的一个重要参数,因此,线宽展宽因数的测量对激光器应用系统具有重要的理论和实际意义。本文利用两种不同的测量算法,测量了同一半导体激光器应用系统的线宽展宽因数,并比对了测量结果,研究的主要内容有以下几个方面：根据光反馈自混合干涉效应的理论模型,分析了系统参数对自混合干涉信号的影响；研究了适度光反馈机制下光反馈自混合干涉信号的细分。基于光反馈自混合干涉效应,论文研究了线宽展宽因数的两种测量算法：映射点算法和特征点算法。映射点算法适用于适度光和强光反馈机制,算法模型复杂,不易实现；特征点算法适用于适中光反馈机制,算法简单,测量系统易于实现。介绍了一种新的DSP建模工具SystemGenerator,在Matlab/Simulink环境下,研究了特征点测量算法的设计及算法的硬件协仿真模块；对比了特征点算法的软件仿真和硬件协仿真结果；并比对了两种测量算法的测量结果。最后,对全文进行总结,并对该领域有待进一步研究探索的问题作了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 光反馈自混合干涉技术的兴起和特点
• 1.2 光反馈自混合干涉技术的发展应用
• 1.2.1 外部物体运动信息的测量
• 1.2.2 激光器参数的测量
• 1.3 课题来源及本文完成工作
• OFSMI系统参数测量理论
• 2.1 自混合干涉技术的理论模型
• 2.2 系统参数对自混合干涉信号的影响
• 2.2.1 自混合干涉信号的特征点
• 2.2.2 光反馈机制的分类及光反馈机制对OFSMI信号的影响
• 2.2.3 线宽展宽因数对OFSMI信号的影响
• 2.3 适度光反馈机制下OFSMI信号的细分
• 2.4 本章小结
• 3 映射点测量算法的研究
• 3.1 算法原理
• 3.2 映射点测量算法的设计
• 3.3 仿真与实验验证
• 3.4 本章小结
• 4 基于System Generator的特征点测量算法的设计
• 4.1 DSP算法建模的理论知识
• 4.1.1 System Generator性能介绍
• 4.1.2 xilinx blockset库的介绍
• 4.1.3 System Generator开发流程
• 4.2 特征点测量算法的研究
• 4.3 子模块设计
• 4.3.1 实验信号预处理
• 4.3.2 一个周期子模块的设计
• 4.3.3 有效特征点对应的平均时间间隔的提取
• 4.3.4 光反馈因子C和线宽展宽因数α的计算
• 4.4 测量算法顶层模型的设计
• 4.4.1 顶层模块设计
• 4.4.2 系统建模必要模块的介绍
• 4.5 测量算法的资源评估
• 4.6 仿真结果分析
• 4.7 本章小结
• 5 实验测量系统的研究
• 5.1 实验系统的介绍
• 5.1.1 OFSMI实验系统的介绍
• 5.1.2 开发板的选取
• 5.2 硬件协仿真结果分析
• 5.2.1 硬件协仿真平台的搭建
• 5.2.2 硬件协仿真与软件仿真结果比较
• 5.3 实验数据测量结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果