Определение параметров микровибраций слабоотражающих объектов по кепстру сигнала самосмешения в полупроводниковом лазере

  • Евгений Дмитриевич Карих Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Рассмотрен режим работы полупроводникового инжекционного лазера в условиях внутрирезонаторного приема оптического эхосигнала от внешнего объекта. Анализ основан на асимптотической модели лазера со слабой внешней оптической обратной связью. Показана адекватность одномодового приближения при амплитудах колебательного движения внешнего объекта от долей до нескольких длин волн генерируемого излучения. Продемонстрирована высокая чувствительность кепстра к наличию амплитудной модуляции колебаний объекта. Проведено сравнение реакций кепстра и спектра мощности сигнала самосмешения на параметры колебаний. Показано, что положение кепстральных линий практически не зависит от амплитуды вибраций и определяется частотами основного и модулирующего колебаний. Структура спектра мощности сигнала самосмешения достаточно сложна и зависит от амплитуды колебаний. Таким образом, частоты микровибраций могут быть установлены по положению линий кепстра, а оценка амплитуды получена по ширине спектра мощности сигнала самосмешения.

Биография автора

Евгений Дмитриевич Карих, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры квантовой радиофизики и оптоэлектроники факультета радиофизики и компьютерных технологий

Литература

  1. Giuliani G., Norgia M., Donati S., et al. Laser diode self-mixing technique for sensing applications. J. of Optics A: Pure and Applied Optics. 2002. Vol. 4. P. S283–S294.
  2. Giuliani G., Bozzi-Pietra S., Donati S. Self-mixing laser diode vibrometer. Measurement Sci. Techn. 2003. Vol. 14. P. 24–32.
  3. Norgia M., Svelto C. Novel measurement method for signal recovery in optical vibrometer. IEEE Trans. Instrum. Measurement. 2008. Vol. 57, No. 8. P. 1703–1707.
  4. Ruiz-Llata M., Lamela H. Self-mixing technique for vibration measurements in a laser diode with multiple modes created by optical feedback. Appl. Opt. 2009. Vol. 48, No. 15. P. 2915–2923.
  5. Usanov D. A., Skripal Al. V., Skripal An. V. Physics of semiconductor radio-frequency and optical autodynes. Saratov, 2003 (in Russ.).
  6. Usanov D. A., Skripal A. V., Kamyshansky A. S. Measurement of the speed of nanometer-scale displacements by the spectrum of an autodyne laser signal on quantum-size structures. Pis’ma v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 2004. Vol. 30, issue 7. P. 77–82 (in Russ.).
  7. Usanov D. A., Skripal A. V., Avdeev K. S. Determination of the distance to the object with the help of a frequency-modulated semiconductor laser autodyne. Pis’ma v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 2007. Vol. 33, issue 21. P. 72–77 (in Russ.).
  8. Karikh E. D. Determination of the parameters of microvibrations from the spectrum of the self-mixing signal in a semiconductor laser. Kvantovaya elektronika : materialy X Mezhdunar. nauchn.-tekhn. konf. (Minsk, 9–13 Novemb., 2015). Minsk, 2015. P. 147 (in Russ.).
  9. Karikh E. D. [Cepstral analysis of the echo signal of a quantum receiver based on a semiconductor injection laser]. Kvantovaya elektronika : materialy X Mezhdunar. nauchn.-tekhn. konf. (Minsk, 9–13 Novemb., 2015). Minsk, 2015. P. 148 (in Russ.).
  10. Karikh E. D. Semiconductor laser with combined external optical feedback. Vestnik BGU. Ser. 1, Fiz. Mat. Inform. 2015. No. 2. P. 35–39 (in Russ.).
  11. Karikh E. D. Spectral and undulation characteristics of semiconductor laser with weak external optical feedback. Vestnik BGU. Ser. 1, Fiz. Mat. Inform. 2012. No. 3. P. 7–11 (in Russ.).
  12. Karikh E. D., Afonenko A. A. Influence of radiation fluctuations on the magnitude of optoelectronic signal in semiconductor lasers with external optical feedback. Zh. prikl. spektrosk. 2008. Vol. 75, No. 6. P. 809–813 (in Russ.).
Опубликован
2017-09-29
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, внешняя оптическая обратная связь, самосмешение, микроколебания, спектр и кепстр сигнала самосмешения
Как цитировать
Карих, Е. Д. (2017). Определение параметров микровибраций слабоотражающих объектов по кепстру сигнала самосмешения в полупроводниковом лазере. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 57-64. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/457
Выпуск
№ 3 (2017): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика и техника полупроводников

Copyright (c) 2017 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).