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

Abstract

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. Продемон-стрирована 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. = The operation mode of a semiconductor injection laser under conditions of intracavity reception of an optical echo signal from an external object is considered. The analysis is based on an asymptotic model of a laser with a weak external optical feedback. The adequacy of the single-mode approximation for amplitudes of the vibrational motion of an external object from some fractions of a wavelength to several wavelengths of the generated radiation is shown. High sensitivity of the cepstrum to the presence of amplitude modulation of the objectʼs oscillations is demonstrated. The reactions of the cepstrum and the power spectrum of a self-mixing signal to the parameters of oscillations are compared. It is shown that the position of cepstral lines is practically independent of the amplitude of vibrations and is determined by the frequencies of the main and modulating oscillations. The structure of the power spectrum of a self-mixing signal is quite complex and depends on the oscillation amplitude. It is demonstrated that the frequencies of microvibrations may be found from the position of cepstral lines, and the amplitude can be estimated from the width of the power spectrum for a self-mixing signal.