Cite this article as:

Astakhov E. I., Usanov D. A., Skripal A. V., Dobdin S. Y. Self-mixing Interferometry of Distance at Wavelength Modulation of Semiconductor Laser. Izvestiya of Saratov University. New series. Series Physics, 2015, vol. 15, iss. 3, pp. 12-18. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2015-15-3-12-18


Heading: 
UDC: 
531.715.1
Language: 
Russian

Self-mixing Interferometry of Distance at Wavelength Modulation of Semiconductor Laser

Abstract

Theoretical description for method of distance measurement at alteration emission wavelength of semiconductor laser, operated in self-mixing regime, has been presented. The result of computer modeling of self-mixing signal at harmonic wavelength modulation of laser diode has been represented. Spectral harmonic selection of low-frequency spectrum of self-mixing signal for distance measurement has been theoretically substantiated. The results of distance measurements using self-mixing laser interferometer, at deviation of emission frequency, corresponding 0.00046% of laser diode wavelength has been demonstrated.

References

1. Amann M. C., Bosch T., Lescure M., Myllyla R., Rioux M. Laser ranging : a critical review of usual technique for distance measurement // Opt. Eng. 2001. Vol. 40, № 1. P. 10–19.

2. Giuliani G., Norgia M., Donati S., Bosch T. Laser diode self-mixing technique for sensing applications // J. Opt. A : Pure Appl. Opt. 2002. Vol. 4, № 6. P. 283–S294.

3. Усанов Д. А., Скрипаль А. В. Измерение микро- и нановибраций и перемещений с использованием полупроводниковых лазерных автодинов // Квант. электроника. 2011. Т. 41, № 1. С. 86–94.

4. Соболев В. С., Кащеева Г. А. Активная лазерная интерферометрия с частотной модуляцией // Автометрия. 2008. Т. 44, № 6. С. 49–65.

5. Norgia M., Giuliani G., Donati S. Absolute Distance Measurement With Improved Accuracy Using Laser Diode Self-Mixing Interferometry in a Closed Loop // IEEE transaction on instrumentation amd measurement. 2007. Vol. 56, №. 5. P. 1894–1900.

6. Guo D., Wang M. Self-mixing interferometry based on a double modulation technique for absolute distance measurement // Appl.Opt. 2007. Vol. 46, № 9. P. 1486– 1491.

7. Unlocking dynamical diversity : Optical feedback effects on semiconductor lasers / eds. D. M. Kane, K. Alan Shore. John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, 2005. 333 p.

8. Усанов Д. А., Скрипаль А. В. Полупроводниковые лазерные автодины для измерения параметров движения при микро- и наносмещениях. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2014. 136 с.

9. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Авдеев К. С. Изменение спектра сигнала лазерного полупроводникового автодина при фокусировке излучения // Изв. вузов. ПНД. 2009. Т. 17, № 2. С. 54–65.

10. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Кащавцев Е. О., Калинкин М. Ю. Измерение амплитуды нановибраций с помощью полупроводникового лазерного автодина с учетом влияния обратной связи // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38, № 12. С. 81–86.

11. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Авдеев К. С. Определение расстояния до объекта с помощью частотномодулированного полупроводникового лазерного автодина //Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33, вып 21. С. 72–77.

12. Lang R., Kobayashi K. External optical feedback effects on semiconductor injection laser properties // IEEE J. Quantum Electron. 1980. Vol. QE-16, № 3. P. 347–355.

13. Olesen H., Osmundsen J. H., Tromborg B. Nonlinear dynamics and spectral behavior for an external cavity laser // IEEE J. Quantum Electron. 1986. Vol. QE-22, № 6. P. 762–773.

14. Schunk N., Petermann K. Numerical analysis of the feedback regimes for a single-mode semiconductor lasers with external feedback // IEEE J. Quantum Electron. 1988. Vol. 24, № 7. P. 1242–1247.

15. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Авдеев К. С. Применение полупроводникового лазерного автодина с модуляцией длины волны излучения для определения расстояния до объекта // Нано- и микросистемная техника. 2009. № 2. С. 43–47.

16. Вагарин В. А., Скрипаль А. В., Усанов Д. А. Об ограничениях в применении спектрального метода определения амплитуды вибраций // Автометрия. 1994. № 1. С. 89–90.

Short text (in English): 
Full text (in Russian):