三角波电流调制半导体激光器自混合效应研究
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第
31
卷增刊
2
004
年
3
月
中国激光
CHINES
E
JOURNAL
OF
LASERS
Vo
1.
31,
Suppl
March
，
2ω4
文章编号:
0258-7025
(2
004)
Supplement
-0
365-03
三
角波电流调制半导体激光器臼混合效应研究
杜华侨
，
吕亮
，
谢建平，赵天鹏
，
明海
(中国科学技术大学物理系，安徽合肥
230026)
摘要
利用 三
镜腔理论模型和速率方程，对半导体激光器在
三
角挂在电流调和
j
下的自混合效应进行数值模拟，得到了
三
角波电流调
制下的自海合信号，并分析了
三 角汲电流调倍
IJ
下自混合效应的特点以及调制电流参量与系统几何参盘的相互依赖关系
。实
验观察
到上升沿和下降沿的频率变
化与数值模拟结果
一
致
关键词
激光技术，半导体激光器
;
向混合效应
;
三 角波咆流调指
9
;
方向判
别
中国分类号
TN248.4
文献标识码
A
Study
on
the
Self-Mixing
Effect
of
the
Semiconductor
Laser
Modulated
by
Triangular
Current
GUI
Hua-qiao,
LU
Li
ang,
XIE
Jian-ping,
ZHAO
Ti
an-peng,
MING
Hai
(
D
叩
α
.
rt
饥
，
ent
of
Physics, University
of
Sc
ience
and
T
ec
hnology
of
侃伽
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H.
电
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，
A
灿
ui 230026
，
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A th
eo
retic
al
analysis on
self-
m
议
ing
eff
ect
of
the semiconductor laser modulated by triangular current is
pr
ese
nt
启 d
by using a three - mirror cavity model and rate equations. The
self-mi
泣
ng
signals are obtained
by
numerical
simulation.
Al
so
, the characteristics
of
se
lf- mixing effect are analyzed in detail. Good agreement is found between the
theoretical results and measurements using a semiconductor lase
r.
Key
words
laser techniqu
e;
semiconductor laser; self - mixing effect; triangular current modulation; direction
discrimination
1
引
言
利用激光自
1
昆合效应测量运动物体的速度的方
法
，
具有系统
体积小
、
成本低
、
测量精度高等优点
。
八十年代以来，由于半导体技术
的迅猛发展，使得利
用半导体激光器自
1
昆合效应
的测速技术得到广泛应
用
11
，
飞
激光自混合效应是指激
光器发出的一部分光在
外部物体的反馈作用下返回到激光器谐振腔同腔内
的激光相混合，对出射激光的频率和强度产生周期
性调制
。
利用自海合信号的不对称性可以实现速度
方向的判别
131
。
但信号的不对称程度受到外界反馈
光强度的
影
响，
在反馈强度逐渐减弱
时，波形从
锯齿
形逐
渐过渡到正弦形，即波形的不对称性减
小，
不利
于速度方
向的判别
[41
。
对半导体激光器进行
三
角波
电流调制，利用自混合信号上升沿
和下降沿的频
率
差
别即可以实现速度方向的判别
，但以前文献没
有
理论模拟出
三
角波电流调制下随时间变
化的
自混合
信号
l
句。本文
从
三
镜腔理论模型出发，在激光恒稳电
流的基础上加
三
角波电流，模拟得到
三
角波电流调
制下的自泪合信号，并对不同外腔反馈系数下的
自
混合信号进行比较，给出不同的系统几何参
量
下
三
角波调制电流参量选择的基本要求
。
2
理论模拟
激光自
1
昆合效应的理论研究，目前较为成熟的
是
三
镜腔理论模型
[叫。
利用
三
镜腔理论模型和速
率
方程，不加电流调制时，经过外部光反馈后激光器出
射激光强度为
[
町
:
I
盯
(οt
叫)异
)=L
其中
ι
为元外部光反馈时激光器的输出光强度
。
m
为调制系数，当激光器到散射面距离
L
。
一定
时与
反
馈系数
C
成正比
。
v
为经过外部光反
馈后激光器振
荡频率
，
V
为运动物体沿光轴方向的
速度，
C
为真
空
中光速
。
f
乍者简介:桂华侨
(1979-
)，
男
，安徽人，中国科学技术大
学
物理系博士研究生，主要从事激光传感技术及光纤器件的研
究
。
Em
ai.l:
h
姐回@田
tC.edu.cn
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