[发明专利]测量激光反馈系统中反馈因子C的方法

说明书

本分案申请涉及激光干涉技术领域，具体为一种测量激光反馈系统中反馈因子C的方法，本发明基于三镜腔理论和L‑K速率方程理论，建立用于测量的含有反馈物的自混合系统，自混合系统包括激光器、光衰减器、振动目标、分束器、光电探测器和示波器，激光器出射的激光经光衰减器入射到振动目标的振动面上，经振动目标反射后沿原路反馈回激光器谐振腔内，形成自混合信号，分束器将自混合信号分束到光电探测器上，光电探测器将自混合信号转为电信号后输出到示波器，通过对自混合信号进行分析，得出参量S_R,F与激光器线宽展宽因子α、反馈因子C存在的对应关系，基于这种对应关系，从而实现对激光反馈系统中反馈因子C的测量。本案测量装置结构简单，测量灵敏度高。

本申请为申请号201810553187.6、申请日2018年5月31日、发明名称“测量激光器线宽展宽因子α和激光反馈系统中反馈因子C的方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及激光干涉技术领域，具体为一种测量激光反馈系统中反馈因子C的方法。

背景技术

激光器线宽展宽因子α是表征激光器特性的重要参数，直接影响激光器输出谱线展宽、输出光功率以及激光模式稳定性等，对其准确测量具有重要的意义。目前，测量激光器线宽展宽因子α的方法主要包括线宽测量法、FM/AM调制测量法、注入锁定测量法、Hakki-Paoli测量法、常规光反馈测量法等。其中，线宽测量法涉及的物理量较多，计算复杂，且其精度易受到物理量估算误差的影响，测量精度不高；FM/AM调制测量法和注入锁定测量法主要被用于测量半导体激光器线宽展宽因子，且使用测量仪器较复杂，测量精度较低；Hakki-Paoli测量法的测量精度易受测量系统中仪器的分辨率限制，需拟合辐射谱来获得相应参数，处理过程较为复杂；常规光反馈测量法的测量灵敏度相对较低且测量范围有限。

反馈因子C是表征激光反馈系统反馈水平的重要参数，直接影响激光强度噪声、谱效应、线宽展宽等。对于激光自混合干涉系统和激光雷达探测系统中的反馈因子C实时监测具有重要意义。目前，测量反馈因子C的方法主要包括滞回宽度测量法、频域分析测量法、峰谷值差测量法等。其中滞回宽度测量法存在提取参数特征点多，提取过程冗余误差大，C值测量精度较低等问题；频域分析测量法则需要对数据进行傅里叶变换(FFT)来提取频谱中的特征信息，数据处理过程较为复杂；而峰谷值差测量法与前两种方法相比，虽然方法简单，但缺乏被测反馈参数C与提取参数之间明确的物理关系，进而导致无法确定该方法的适用范围。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种能够测量激光器线宽展宽因子α和激光反馈系统中反馈因子C的方法。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种测量激光器线宽展宽因子α的方法，测量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，激光器为被测α值的激光器；

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了归一化处理，提取特征参数并进行计算，即可获得测量系统中的激光器线宽展宽因子α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，可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)-Csin[φ_F(t)+arctan(α)] (1)

P(t)＝P₀[1+m·cos(φ_F(t))] (2)