Автодинная интерферометрия расстояния с помощью полупроводникового лазера при токовой модуляции длины волны излучения
Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Астахов Е.И., Костюченко И.С., Добдин С.Ю.

 

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия

Аннотация:
Показано расширение возможностей метода токовой модуляции длины волны лазерного излучения за счёт использования гармонической модуляции. Исследованы достоинства метода пилообразной модуляции, связанные с использованием в качестве информационного параметра частоты спектральной составляющей автодинного сигнала, а также достоинства метода гармонической модуляции, обусловленные возможностью определения расстояния по результатам измерения амплитуд спектральных составляющих автодинного сигнала. Сравнительный анализ методов измерения расстояния до объекта при существующих возможностях модуляции длины волны излучения полупроводникового лазера показал преимущества измерения расстояний до 30 см методом гармонической токовой модуляции лазерного диода, а на расстояниях более 50 см – методом пилообразной токовой модуляции.

Ключевые слова:
автодин, автодинное детектирование, полупроводниковый лазер, интерференция, измерение расстояния, гармоническая модуляция.

Цитирование:
Усанов, Д.А. Автодинная интерферометрия расстояния с помощью полупроводникового лазера при токовой модуляции длины волны излучения / Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль, Е.И. Астахов, И.С. Костюченко, С.Ю. Добдин // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 1. – С. 54-59. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-1-54-59.

Литература:

  1. Amann M.C. Laser ranging: a critical review of usual technique for distance measurement / M.C. Amann, T. Bosch, M. Lescure, R. Myllylae, M. Rioux // Optical Engineering. – 2001. – Vol. 40, № 1. – P. 10–19. – DOI: 10.1117/1.1330700.
  2. Соболев В.С. Активная лазерная интерферометрия с частотной модуляцией / В.С. Соболев, Г.А. Кащеева // Автометрия. – 2008. – Т. 44, № 6. – С. 49-65.
  3. Усанов Д.А. Измерение микро- и нановибраций и перемещений с использованием полупроводниковых лазерных автодинов / Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль // Квантовая электроника. – 2011. – Т. 41, № 1. – С. 86-94.
  4.  Giuliani G. Laser diode self-mixing technique for sensing applications / G. Giuliani, M. Norgia, S. Donati, T. Bosch// Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. – 2002. – Vol. 4, No 6. – P. S283-S294.
  5. Norgia M. Absolute Distance Measurement with Improved Accuracy Using Laser Diode Self-Mixing Interferometry in a Closed Loop / M. Norgia, G. Giuliani, S. Donati // IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement. – 2007. – Vol. 56, Issue 5. – P. 1894-1900. – DOI: 10.1109/TIM.2007.904551.
  6.  Guo D. Self-mixing interferometry based on a double modulation technique for absolute distance measurement / D. Guo, M. Wang // Applied Optics. – 2007. – Vol. 46, Issue 9. – P. 1486-1491. - DOI: 10.1364/AO.46.001486.
  7.  Усанов Д.А. Определение амплитуды нановибраций с помощью частотно-модулированного полупроводникового лазерного автодина / Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль, Е.И. Астахов // Квантовая электроника. – 2014. – Т. 44, № 2. – С. 184-188.
  8. Scalise L. Self-mixing laser diode velocimetry: Application to vibration and velocity measurement / L. Scalise, Y. Yu, G. Giuliani, G. Plantier, T. Bosch // IEEE Transactions on instrumentation and measurement. – 2004. – Vol. 53, Issue 1. – P. 223-232. – DOI: 10.1109/TIM.2003.822194.
  9. Kane, D.M. Unlocking dynamical diversity: Optical feedback effects on semiconductor lasers / D.M. Kane, K.A. Shore. – Chichester: John Wiley and Sons, Ltd., 2005. – 356 p. – ISBN: 978-0-470-85619-2.
  10.  Olesen H. Nonlinear dynamics and spectral behavior for an external cavity laser / H. Olesen, J. Osmundsen, B. Tromborg // IEEE Journal of Quantum Electronics. – 1986. – Vol. QE-22, Issue 6. – P. 762-773. – DOI: 10.1109/JQE.1986.1073061.
  11.  Schunk N. Numerical analysis of the feedback regimes for a single-mode semiconductor lasers with external feedback / N. Schunk, K. Petermann // IEEE Journal of Quantum Electronics. – 1988. – Vol. 24, No 7. – P. 1242-1247. – DOI: 10.1109/3.960.
  12. Усанов Д.А. Автодинная интерферометрия расстояния при модуляции длины волны излучения полупроводникового лазера / Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль, Е.И. Астахов, С.Ю. Добдин // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. – 2015. – Т. 15, Вып. 3. – С. 12-18. – DOI: 10.18500/1817-3020-2015-15-3-12-18.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20