一、引言

關于自混合干涉[1] [2] [3]的研究，國際上以日本靜岡大學S.Shinohara 教授和意大利 Pavia 大學 S.Donati 教授為代表的一些學者相繼建立和發展了激光自混合干涉測量的基礎和技術。早期的研究集中于距離，位移和速度測量的原理和技術，近幾年，他們大大開拓了自混合干涉技術的應用范圍，如進行模具分析、形貌測量、無損探傷等，并于大規模集成制造技術相結合向微型傳感器方面發展。

國內主要有哈爾濱工業大學強錫富教授的課題組、天津大學姚建荃院士的課題組和南京師范大學的課題組進行這方面的研究，這些研究都得到了國家自然科學基金的資助，已經提出和解決了自混合干涉理論和位移測量方法的一些技術問題。

二、方法

結合自混合干涉原理和多普勒測速原理，將多普勒頻移現象引入激光二極管，檢測光學反饋生成的頻移信號確定物體的狀態。選擇 VCSEL 激光器組成自混合多普勒測速系統。

2.1 原理

根據 Lang - Kobayashi 速率方程方法。光強與頻率的關系式。

如果反饋系數 C《1,輸出的激光功率變化為正弦函數；隨著反饋系數 C 的增加，其波形越來越趨向于鋸齒波；當反饋系數 C>1 時，激光器的工作將變得不穩定，輸出的噪聲增大，并發生跳模。另外，被測目標不同運動方向所致的不同相位，會影響到鋸齒波的形狀（斜率），籍此可以判別被測運動的方向。

2.2 系統

VCSEL 激光自混合多普勒測速系統由 VCSEL 激光器、激光擴束透鏡、外部反射物體組成簡單的光學系統，激光管驅動電路及光功率監測電路組成電學系統。VCSEL 激光自混合干涉原理示意圖如下所示。

三、仿真實驗

本文根據上述的系統進行了仿真實驗，對將一小塊平面鏡作為靶鏡粘貼在揚聲器上，通過激光器的電流高于閾值，為 8mA,激光器發出的光經激光擴束透鏡后平行出射，經衰減器照射在靶鏡上，調整光路使反射光能夠進入激光腔，由于經過衰減器，反饋回激光腔的光很弱。

由于實驗中只有一個光路，所以光路調節起來相對容易的多。用信號發生器的正弦波 （2kHZ） 輸出驅動揚聲器，揚聲器信號源輸出電壓 10mV.有光反饋時，PD 探測到 LD 輸出的變化，PD 接收的信號經后續電路處理后，顯示在示波器上。在實驗中，構建了實驗裝置，并且得到了較好的實驗結果。這些說明我們研究的 VCSEL 激光器自混合多普勒測速原理可以真正的運用到現實中去，制作出一個緊湊、便利、實用的傳感測速器。

四、結束語

本文結合自混合干涉原理和多普勒測速原理，使用VCSEL 激光器實現測速。為將來自混合多普勒測速運動到現實中提供了良好的基礎。

參考文獻：
[1] S. Shinohara, A. Mochizuki, Laser Doppler velocimeter using the self-mixingeffect of a semiconductor laser diode, Applied Optics, 19986, 25 （9）： 1417-1419.
[2] 付似愚，DBF 激光器自混合多普勒測速法研究及應用 [D],南昌：南昌大學，2007.
[3]付似愚，韓道福，馬力，激光自混合多普勒測速法[A],南昌大學學報（理科版）[C],南昌：2007,Vol.31 No.3,264-267.