[发明专利]测量激光反馈系统中反馈因子C的方法

权利要求书

1.一种测量激光反馈系统中反馈因子C的方法，其特征在于：

激光反馈系统为含有反馈物的自混合系统，具体包括：激光器、光衰减器、振动目标、分束器、光电探测器和示波器，振动目标能够发生振动且振动面具有反射结构；

具体测量方法为：激光器出射激光，激光经过光衰减器后入射到振动目标的振动面上，经反射结构反射后沿原路反馈回激光器谐振腔内，形成激光自混合信号，分束器将激光自混合信号分束到光电探测器上，光电探测器将激光自混合信号转化为电信号后输出到示波器，从示波器上实时观察到激光自混合信号，通过对获得的激光自混合信号进行归一化处理，提取特征参数并进行计算，即能获得激光反馈系统中的反馈因子C的值，激光自混合信号的具体处理和计算方法如下：

根据三镜腔理论模型和L-K速率方程理论模型，知激光自混合信号的相位方程和功率方程分别如式(1)和式(2)所示：

φ_F(t)＝φ₀(t)-C sin[φ_F(t)+arctan(α)] (1)

P(t)＝P₀[1+m·cos(φ_F(t))] (2)

G(t)＝cos(φ_F(t)) (3)

其中，φ₀(t)和φ_F(t)分别是无反馈光和有反馈光时的激光器外腔相位，φ₀(t)＝ω₀t，ω₀为无反馈光时的外腔角频率，φ_F(t)＝ω_Ft，ω_F为有反馈光时的外腔角频率，t＝2L_ext/c，L_ext为外腔长，c为真空中的光速，P(t)为有光反馈时的激光器输出光功率，P₀为初始时激光器输出的光功率，m为调制系数，G(t)为归一化的自混合干涉输出功率，C为激光反馈系统的反馈因子，α是激光器的线宽展宽因子；

由激光自混合信号相位方程和功率方程知，当反馈因子C1时，有反馈时的激光器外腔相位φ_F(t)随着时间变化出现相位突变的现象，产生滞回现象，导致锯齿状的激光自混合信号出现功率跳变；

对于激光自混合信号的图谱中，用P_F,R和P_F,F分别表示φ₀(t)增大和减小时的激光自混合信号功率跳变点，t_F,R和t_F,F分别表示P_F,R和P_F,F相对于信号中心位置的时间差，t_F,R'与t_F,R大小相同，此处，用P_F,R和P_F,F间垂直长度表示激光自混合信号的功率跳变差ΔP_R,F，用t_F,R和t_F,F间的差值表示功率跳变点处的相对时间差t_R,F，T表示两条相邻条纹间的时间间隔，其对应的外腔相位变化为2π，ΔP_R,F和功率跳变点处的相对时间差t_R,F共同组成的几何区域，其面积S_R,F与反馈因子C和线宽展宽因子α存在对应关系，因此，当线宽展宽因子α为已知时，通过测量几何区域的面积S_R,F，即能计算出反馈因子C。