VCSEL结电压驱动的新型自混合干涉位移传感技术

本文主要探讨了一种创新的基于垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL）结电压的自混合干涉位移测量技术。传统的自混合干涉传感器通常依赖于外置或内置的光电探测器，通过测量其光电流来捕捉激光的干涉信号。然而，这种技术可能存在结构复杂性和可靠性的问题。 作者们提出的新方法则是利用VCSEL的PN结电压变化来获取激光自混合干涉信号，这种方法简化了整个系统的架构。PN结是激光二极管的核心组成部分，它的电压变化反映了激光器的工作状态，包括温度、电流等因素，这些因素又会影响激光的干涉特性。通过监测PN结电压，可以间接地得到激光干涉的信息，从而实现对微小位移的精确测量。 研究的关键在于，尽管PN结电压信号是非直接的物理量，但作者们通过精心设计的实验和分析，证明了它与传统方法中光电探测器的光电流信号具有高度一致性。这意味着，即使在测量过程中没有额外的光电转换环节，结电压信号也能准确反映干涉现象，这对于提高测量精度和降低系统复杂性具有重要意义。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）是衡量测量系统性能的重要指标。文章中详细评估了基于PN结电压的自混合干涉系统在信噪比方面的表现，结果表明，这种新技术在保持高精度的同时，具有良好的信噪比特性，进一步确保了测量结果的可靠性。 这项工作不仅革新了自混合干涉传感器的设计，还展示了利用VCSEL结电压作为传感信号的潜力，对于光电子学领域，特别是在精密测量和微型化设备中的应用具有很高的价值。通过减少外部元件，提高了系统的集成度和稳定性，为未来在微电子、光通信、精密机械等领域的发展提供了新的思路和技术支持。