激光二极管自混频干涉法检测次声波

"这篇研究论文‘Infrasound detection by laser diode self-mixing interferometry’探讨了一种基于激光二极管自混频干涉法的新型次声波检测技术。这种方法利用激光二极管发射功率对次声波引起的膜振动的依赖性，通过傅里叶变换和条纹计数方法分析自混频信号，实现在2到20 Hz频率范围内以0.25的分辨率测量次声波信号，并且实验结果与理论预测吻合良好。该研究由哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院的李 Chengwei、黄 Zhen 和孙 Xiaogang Sun合作完成。" 本文介绍了一种创新的次声波检测技术，它利用了激光二极管的自混频（Self-Mixing，SM）效应。次声波是一种低于人类听觉范围的声波，频率通常在20 Hz以下，其研究在地震监测、大气研究、军事应用等领域具有重要意义。传统上，次声波的检测主要依赖于机械传感器，如压电陶瓷或麦克风，但这些方法可能受到环境因素的限制。 激光二极管自混频干涉法的核心是激光二极管的输出功率与其内部反射光相互作用产生的信号变化。当外部次声波作用于激光二极管附近的振动膜时，膜的微小振动会改变激光腔内的光学路径长度，进而影响激光的发射功率。这种变化可以通过检测激光二极管的输出信号来捕获。 为了分析这些信号，研究者采用了傅里叶变换和条纹计数两种技术。傅里叶变换可以将时域信号转换为频域信号，便于识别不同频率的次声波成分；而条纹计数则用于精确地测量振动的幅度和频率，从而提供高分辨率的测量结果。实验表明，该系统能够实现从2 Hz到20 Hz的次声波频率范围内的检测，分辨率达到0.25 Hz，这意味着它可以精确识别非常接近的频率，提高了次声波检测的精度。 该研究的成果对于开发新的次声波探测设备和技术具有重大意义，可能引领未来次声波监测领域的发展方向，特别是在需要高精度、高灵敏度和抗环境干扰能力的应用中。同时，这项工作也展示了激光二极管在传感器技术中的潜在应用，有望扩展到其他物理量的检测，如声学、振动或微弱的机械变化。 OCIS代码（Optical Society of America的分类代码）120.7280代表激光诊断技术，230.1040代表激光物理，280.3420代表光学干涉。该文章的数字对象标识符（DOI）为10.3788/COL201311.021201，发表在2013年的《中国光学快报》（Chinese Optics Letters），卷11，第2期，页码021201。