1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
提出了一种结构简单、易准直、能探测单个微纳颗粒的激光自混合干涉(SMI)探测方法。建立了单个颗粒产生的激光SMI信号模型,理论分析了干涉信号的特征,搭建了微流控颗粒探测系统。采用自主开发的LabVIEW程序进行聚苯乙烯颗粒的探测实验和信号采集,并从时域和频域两方面分析了单个粒子的直径。结果表明,本方法能有效探测和区分直径为0.5~10 μm范围内的聚苯乙烯微球颗粒。
激光自混合干涉 微流控芯片 微纳颗粒 光学探测 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 192803
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 山东科技大学机械电子工程学院, 山东 青岛 266590
提出一种基于激光自混合效应的加速度传感器，并介绍了该系统结构及工作原理，分析了分辨率的影响因素及影响机理。该传感器利用双挠性梁支撑的摆片作为第一级敏感元件。有加速度输入时，摆片在惯性力作用下产生与加速度成比的位移信号，引起激光器外腔长度变化，使得被锯齿波电流调制的激光器输出相位差随加速度变化的自混合干涉信号；采用全相位谱分析算法进行自混合干涉信号相位解调，重构位移曲线，进而获得加速度值。通过系统仿真模型验证了加速度传感系统的可行性。对加速度传感系统进行测试。实验结果表明，加速度传感器分辨率为0.19 μg。实验结果和理论分析相吻合，基于激光自混合效应的加速度传感器可实现高分辨率。
测量 加速度传感器 激光自混合干涉 垂直腔面发射激光器 全相位快速傅里叶变换
中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
基于颗粒物米氏散射特性、激光自混合三镜腔理论和激光器稳态条件，推导出在大气颗粒物光反馈下激光器频率、功率、线宽的理论表达式，建立了大气颗粒物光反馈下的激光自混合理论模型。同时，数值模拟和分析了大气颗粒物物理参数对激光自混合干涉信号的影响。结果表明，在一定粒径范围内，激光自混合反馈强度随大气颗粒物粒径增大先增大后减小，且反馈强度峰值出现的位置随颗粒物折射率实部的增大、虚部的减小向粒径较大处移动；自混合系统的外腔长度影响自混合干涉信号的波动深度，激光器输出光信号的幅值随外腔长度增大呈指数衰减；自混合干涉信号波动频率与大气颗粒物运动速度呈线性关系。分析结果对基于激光自混合效应的大气颗粒物多物理参数传感具有重要作用。
大气光学 大气颗粒物 激光自混合干涉 数值模拟
1 暨南大学 光电工程系, 广东 广州 510632
2 广东交通职业技术学院 电子系, 广东 广州 510650
3 暨南大学 广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室, 广东 广州 510632
在被测物体上设置一低反射率反射镜, 激光器输出的激光束入射到反射镜上, 激光束经反射镜反射反馈回激光器内。入射光线若偏离被测物体的旋转中心, 当被测物体旋转时, 将引起激光器的输出功率随角度变化的自混合干涉信号。当入射光线通过被测物体的旋转中心时, 被测物体的角度变化将不会导致回馈光的光程变化, 被测物体旋转时也就观测不到自混合干涉信号, 因此可以确定此时光线通过旋转中心, 从而可获得旋转中心的位置。实验和理论证明了该方法的可行性。
应用光学 激光自混合干涉 旋转中心 applied optics laser self-mixing interference rotation center
南京师范大学 物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室,江苏 南京 210097
研究了半导体激光自混合干涉测振仪的调制与解调技术。设计了基于电流调制和DSP解调的半导体激光自混合干涉测量系统,实现对振动物体的非接触式测量。分析了激光自混合干涉测振仪的理论模型,并用Matlab进行了仿真和误差分析。研究了系统的调制解调技术及基于DSP的数据采集与处理系统。该系统体积小、成本低、易于准直。提出的测振仪能够测量振动频率在5 kHz内的物体振动频率、振幅及振动波形,振动幅度测量精度可达0.325 μm。
测量 激光自混合干涉 测振仪 DSP技术 激光与光电子学进展
2010, 47(4): 041201
