理论分析了激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增大的变化特点及规律。从复合谐振腔干涉函数出发，推导出激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增加指数衰减，衰减系数与光频虚部成正比，并给出光频虚部和实部满足的超越方程组。求解该超越方程组得到，当外腔长度超过一个临界值时，光频虚部随外腔长度近似反比衰减，则激光二极管自混合干涉信号随外腔长度增加衰减很缓慢；当外腔长度小于该临界值时，外腔反馈会使光频虚部增大，而且光频虚部随外腔长度变化而振荡，激光二极管自混合干涉信号出现复杂的状态。外腔反馈强度越大，或激光单模线宽越大，这一外腔长度的临界值则越小。分析激光二极管自混合干涉还需要考虑外腔反馈对光频虚部的影响。

研究了外腔反馈对内腔有效长度和内腔中光子态密度的影响，并对自混合干涉可能产生的作用进行了分析讨论。研究表明，外腔反馈光不仅改变法布里-珀罗腔前端面反射率，也会引起等效腔长不连续变化，导致腔内光子态密度不连续变化。因此，外腔反馈光使量子效率发生连续及不连续改变，导致介质增益系数和饱和光强也出现连续及不连续改变。而且强外腔反馈引起复合腔模式的变化不会使自混合干涉信号出现阶跃变化，同时外腔反馈光对载流子寿命影响很小，显著减小了载流子辐射复合寿命，提高辐射复合效率，削弱非辐射复合效率。

在自混合干涉中激光频率受外腔反馈和外腔反射面运动的影响。由内外复合腔模型给出激光二极管(LD)谐振腔前后端面出射的光场，外腔反馈和外腔运动引起的激光频移，以及自混合干涉信号的频率。实验观察外腔反馈引起的激光频移和自混合干涉信号的频谱。激光的频移包括谐振频移和运动频移，在外腔反射面运动频率较低时，谐振腔前后端面出射光的频移近似相同为谐振频移。外腔反射面高频运动时，谐振腔前后端面出射光的频移不相同，前端面出射光频移会由运动频移决定。外腔反馈极弱时，自混合干涉信号的频率与反射光多普勒频移相同，外腔反馈增强，随外腔反射面振动自混合干涉信号的频率存在尖锐振荡，其最大频率超过反射光多普勒频移的1.6倍。

自混合干涉信号的幅度和波形均会随外腔静态长度发生周期性变化。实验测量了干涉信号幅度和波形随外腔静态长度的变化,并用多模自混合干涉信号叠加的方法计算分析了干涉信号的幅度随外腔静态长度的变化,然后考虑反馈光对内腔反射率和激光介质增益的影响计算分析了干涉信号的波形随外腔静态长度的变化。结果表明,多模激光自混合干涉信号随外腔静态长度变化的周期为内腔的光学长度,而其主极大区域的宽度为激光的相干长度,小于内腔的光学长度。多纵模自混合干涉信号的叠加导致自混合干涉信号的幅度随外腔静态长度发生周期性变化,而波形随外腔静态长度周期性变化则是内腔反射率和激光介质增益均受反馈光影响导致的非线性的结果。

激光二极管(LD)自混合干涉用于振动测量的关键技术之一是从自混合干涉信号重建振动信号。用整形后的自混合干涉信号驱动模拟开关, 开关电容做电荷转移来实现频率电压变换, 用振动的激励信号驱动模拟开关让电容充电电源随振动的相位变化做倒相变换, 从激光二极管自混合干涉信号中还原振动信号。还原出的信号的振幅与振动的振幅成正比, 还原出的振动信号的波形与振动激励信号的波形一致。只要能从自混合干涉信号实时自动地提取外腔振动的周期及相位信号, 该频率电压变换方法可以用于重建任意振动的信号。

实验上观察到自混合干涉信号的幅度仅仅为静态光强的百分之几。反馈光会引起激光二极管阈值电流减小,静态输出光强变化几倍,使激光二极管工作在实际的阈值电流之上。按三镜法布里-珀罗腔结构模型计算激光二极管的出射光强,由干涉函数主极大条件得出光频与反馈光的关系。计算出的自混合干涉信号的波形,以及自混合干涉信号的幅度与静态光强的比值均同实验测量结果一致。在τrC/τi=22.8的情况下, 复合谐振腔可同时有15个谐振模式,这些模随外腔长度的变化小于2.6×10-2 cm-1,远小于法布里-珀罗谐振腔谐振模的线宽3.1 cm-1,光频在内腔谐振模的线宽以内变化。