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1、第32卷第4期2010年8月光學(xué)儀器OPTICALINSTRUMENTSV01．32。No．4August，2010文章編號(hào)：1005—5630(2010)04—0038-05激光頻移反饋成像的數(shù)值仿真研究*凌進(jìn)中，馬軍山，許炯(上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海200093)摘要：激光頻移反饋法利用了激光器的動(dòng)態(tài)特性和外差測(cè)量的原理，能極大地提高共聚焦顯微系統(tǒng)對(duì)光反饋的靈敏度，因此可以廣泛地應(yīng)用于對(duì)高吸收，高散射介質(zhì)中目標(biāo)的成像。闡述了激光頻移反饋成像的基本原理，并對(duì)該理論進(jìn)行了仿真研究，分析了不同的反饋光頻移、光反饋系數(shù)和不同激光器
2、以及寄生反射對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能產(chǎn)生的影響。結(jié)果證實(shí)了在極弱反饋光環(huán)境下對(duì)目標(biāo)成像的可行性，極大地提高共聚焦系統(tǒng)對(duì)反饋光的靈敏度。關(guān)鍵詞：激光測(cè)量；激光頻移反饋；Lang—Kobayashi方程；寄生反射中圖分類號(hào)：O43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2010．04．009Numericalsimulationoflaserfrequency-shiftedfeedbackimagingLINGJinzhong。MAJunshan，XUJiong(SchoolofOptical—ElectricalandCo
3、mputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Toimagetheobjectimmergedinhigh-absorption，high-scatteringsolution，opticalheterodyneinterferometryandthedynamicpropertiesoflasershasbeenusedtoimprovethesensitivitytotheopticalfeedbacki
4、nconfocalsystem．Thetheoryoflaserfrequency-shiftedfeedbackimaginghasbeenintroducedanddigitallysimulatedwiththedifferentopticalfrequencyshifts，differentopticalfeedbackcoefficients，differenttypesoflasers，andthedisadvantageofparasiticreflectivityalsobeenconsidered．Theresultconfi
5、rmedthefeasibilityofthisschemetoimagewithextremelyweakopticalfeedback，whichgreatlyimprovedtheopticalsensitivityofconfocalimagingsystem．Keywords：lasermeasurement；laserfrequency-shiftedfeedback；Lang-Kobayashiequation；parasiticreflection引言激光反饋能夠顯著影響和改變激光器的動(dòng)態(tài)屬性‘1】。對(duì)激光反饋的研究可追溯至19
6、63年，King等人發(fā)現(xiàn)一個(gè)可移動(dòng)的外部反射鏡能引起激光強(qiáng)度周期波動(dòng)，類似于傳統(tǒng)的雙光束干涉現(xiàn)象。1967年，Peek等對(duì)He-Ne激光器的反饋進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，觀察到外部反饋鏡的移動(dòng)對(duì)激光輸出強(qiáng)度的調(diào)制。1968年，Rudd使He-Ne激光器測(cè)試散射微粒的多普勒(Doppler)速度時(shí)，觀察到激光強(qiáng)度波動(dòng)與Doppler頻移有關(guān)。1984年，Churnside等人研究了以反向散射光引起COz激光器波動(dòng)為基礎(chǔ)的激光。收稿日期：2009—124)3基金項(xiàng)目：j二海市教委科研創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(09YZ223)；上海市研究生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(JW
7、CXSL0802)作者簡(jiǎn)介：凌進(jìn)中(1983一)，男，安徽廬江人，碩士研究生，主要從事激光測(cè)量方面的研究。第4期凌進(jìn)中，等：激光頻移反饋成像的數(shù)值仿真研究·39·Doppler測(cè)速儀[2]。之后，人們不斷研究，將激光反饋用于精密測(cè)量，如速度測(cè)量，振動(dòng)測(cè)量，位移測(cè)量[3]以及三維形貌測(cè)量[4]。然而在高散射高吸收介質(zhì)中，例如牛物組織，或者測(cè)量散射表面時(shí)，由于反饋極其微弱，激光器輸出光強(qiáng)變化也很微弱。為克服這種極弱的反饋環(huán)境，采用激光器動(dòng)態(tài)測(cè)量法，即調(diào)制反饋光的頻率和位相。當(dāng)反饋光的頻率改變量達(dá)到激光器自身弛豫振蕩頻率(微片激光器約為lMHz，半導(dǎo)
8、體激光器lGHz)時(shí)，輸出光強(qiáng)調(diào)制幅度也達(dá)到最大。與普通的外差測(cè)量相比，頻移光反饋的方法可將激光器對(duì)反饋光的靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。通常微片激光器可提高
