【摘 要】
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半导体激光器在光干涉法测量振动领域有非常大的应用潜力,而干涉测量中信号的模型与其处理方式也对测量的精度和效率至关重要.该文着重研究了光栅外腔半导体激光器及其在干涉
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半导体激光器在光干涉法测量振动领域有非常大的应用潜力,而干涉测量中信号的模型与其处理方式也对测量的精度和效率至关重要.该文着重研究了光栅外腔半导体激光器及其在干涉测振技术中的应用,设计了测量系统的光学及电路结构,分析了信号的处理方法,并在此基础上设计制作了可完成远距离干涉测量微小振动的光电系统.在分析外腔半导体激光器选模原理和压窄线宽原理的基础上,设计并实现了942.4nm光栅外腔半导体激光器,其中包括光学结构、机械结构、驱动部分及恒温控制部分的研究.实验结果表明,该激光器具有优于1.4MHz的频率线宽,阈值特性和模式分布均有巨大的改善,具有良好的工作稳定性.从干涉测振系统的实用性出发,对系统中的光路结构进行设计和优化.使用偏振分光棱镜作为输出窗口,解决了光束能量分配的问题.通过实验,验证了光学结构的可行性,使系统能够在非对准的情况下准确完成干涉测量.建立了所要发送和接收信号的理论模型,以此为根据对激光器的调制方式和信号接收与处理系统进行设计、制作及调试.该系统可实现对远距离物体微振动的实时测量,对环境的低频扰动具有良好的屏蔽能力.在论文的最后部分对外腔半导体激光器即系统光路结构提出了改进的方案.该文在研制窄线宽的外腔半导体激光器的基础上,设计并完成了干涉测振系统,对干涉测振系统的实用化、小型化做出了有益的研究,这些方法和进展,使在户外对远距离微小振动的干涉测量成为可能.
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