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《激光頻移反饋成像的數(shù)值仿真研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第32卷第4期2010年8月光學儀器OPTICALINSTRUMENTSV01．32。No．4August，2010文章編號：1005—5630(2010)04—0038-05激光頻移反饋成像的數(shù)值仿真研究*凌進中，馬軍山，許炯(上海理工大學光電信息與計算機工程學院，上海200093)摘要：激光頻移反饋法利用了激光器的動態(tài)特性和外差測量的原理，能極大地提高共聚焦顯微系統(tǒng)對光反饋的靈敏度，因此可以廣泛地應用于對高吸收，高散射介質(zhì)中目標的成像。闡述了激光頻移反饋成像的基本原理，并對該理論進行了仿真研究，分析了不同的反饋光頻移、光反饋系數(shù)和不同激光器
2、以及寄生反射對實驗結(jié)果可能產(chǎn)生的影響。結(jié)果證實了在極弱反饋光環(huán)境下對目標成像的可行性，極大地提高共聚焦系統(tǒng)對反饋光的靈敏度。關鍵詞：激光測量；激光頻移反饋；Lang—Kobayashi方程；寄生反射中圖分類號：O43文獻標識碼：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態(tài)屬性‘1】。對激光反饋的研究可追溯至19
6、63年，King等人發(fā)現(xiàn)一個可移動的外部反射鏡能引起激光強度周期波動，類似于傳統(tǒng)的雙光束干涉現(xiàn)象。1967年，Peek等對He-Ne激光器的反饋進行了較為系統(tǒng)的研究，觀察到外部反饋鏡的移動對激光輸出強度的調(diào)制。1968年，Rudd使He-Ne激光器測試散射微粒的多普勒(Doppler)速度時，觀察到激光強度波動與Doppler頻移有關。1984年，Churnside等人研究了以反向散射光引起COz激光器波動為基礎的激光。收稿日期：2009—124)3基金項目：j二海市教委科研創(chuàng)新基金資助項目(09YZ223)；上海市研究生創(chuàng)新基金資助項目(JW
7、CXSL0802)作者簡介：凌進中(1983一)，男，安徽廬江人，碩士研究生，主要從事激光測量方面的研究。第4期凌進中，等：激光頻移反饋成像的數(shù)值仿真研究·39·Doppler測速儀[2]。之后，人們不斷研究，將激光反饋用于精密測量，如速度測量，振動測量，位移測量[3]以及三維形貌測量[4]。然而在高散射高吸收介質(zhì)中，例如牛物組織，或者測量散射表面時，由于反饋極其微弱，激光器輸出光強變化也很微弱。為克服這種極弱的反饋環(huán)境，采用激光器動態(tài)測量法，即調(diào)制反饋光的頻率和位相。當反饋光的頻率改變量達到激光器自身弛豫振蕩頻率(微片激光器約為lMHz，半導
8、體激光器lGHz)時，輸出光強調(diào)制幅度也達到最大。與普通的外差測量相比，頻移光反饋的方法可將激光器對反饋光的靈敏度提高幾個數(shù)量級。通常微片激光器可提高
