南京師范大學(xué)博士、碩士學(xué)位論文范例(供參考)

1、索取號: 博 士 學(xué) 位 論微納米技術(shù)的研究 研 究 生 : 郭冬梅 指 導(dǎo) 教 師 : 王鳴 教授 培 養(yǎng) 單 位 : 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 一 級 學(xué) 科 : 電子科學(xué)與技術(shù) 二 級 學(xué) 科 : 物理電子學(xué) 完 成 時(shí) 間 : 2007年 3月 10日 答 辯 時(shí) 間 :2007年 5月 25日博 士 學(xué) 位 論 文物 理 電 子 學(xué)郭 冬 梅南 京 師 范 大 學(xué) 學(xué) 位 論 文 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 本 人 鄭 重 聲 明 :1、 堅(jiān) 持 以 “ 求 實(shí) 、 創(chuàng) 新 ” 的 科 學(xué) 精 神 從 事 研 究 工 作 2、 本 論 文 是 我 個(gè) 人 在 導(dǎo) 師 指 導(dǎo) 下 進(jìn) 行 的 研 究 工

2、 作 和 取 得 的 研 究 成 果 。3、本 論 文 中 除 引 文 外 ,所 有 實(shí) 驗(yàn) 、數(shù) 據(jù) 和 有 關(guān) 材 料 均 是 真 實(shí) 的 。 4、 本 論 文 中 除 引 文 和 致 謝 的 內(nèi) 容 外 , 不 包 含 其 他 人 或 其 它 機(jī) 構(gòu) 已 經(jīng) 發(fā) 表 或 撰 寫 過 的 研 究 成 果 。5、 其 他 同 志 對 本 研 究 所 做 的 貢 獻(xiàn) 均 已 在 論 文 中 作 了 聲 明 并 表 示 了 謝 意 。研究生簽名: 日 期:學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本 人 完 全 了 解 南 京 師 范 大 學(xué) 有 關(guān) 保 留 、 使 用 學(xué) 位 論 文 的 規(guī) 定 ,學(xué) 校 有 權(quán)

3、保 留 學(xué) 位 論 文 并 向 國 家 主 管 部 門 或 其 指 定 機(jī) 構(gòu) 送 交 論 文 的 電 子 版 和 紙 質(zhì) 版 ; 有 權(quán) 將 學(xué) 位 論 文 用 于 非 贏 利 目 的 的 少 量 復(fù) 制 并 允 許 論 文 進(jìn) 入 學(xué) 校 圖 書 館 被 查 閱 ; 有 權(quán) 將 學(xué) 位 論 文 的 內(nèi) 容 編 入 有 關(guān) 數(shù) 據(jù) 庫 進(jìn) 行 檢 索 ;有 權(quán) 將 學(xué) 位 論 文 的 標(biāo) 題 和 摘 要 匯 編 出 版 。保 密 的 學(xué) 位 論 文 在 解 密 后 適 用 本 規(guī) 定 。研究生簽名: 日 期: 激光自混合干涉是指激光器輸出的光被外部物體反射或散射后, 其中一部分 光又反饋回激

4、光器的諧振腔。反饋光攜帶了外部物體的信息, 與腔內(nèi)光相混合后, 調(diào)制激光器的輸出, 形成自混合干涉。 激光的自混合干涉來源于激光器的外部光 反饋效應(yīng), 以前人們總是設(shè)法消除光反饋的影響, 后來逐漸的由消除光反饋的不 利影響到主動(dòng)利用光反饋效應(yīng)檢測物理量,從而形成了一門新的技術(shù)。 為了提高自混合干涉的微位移測量精度, 高精度的相位測量法被引入自混合 干涉技術(shù)中, 已見報(bào)道主要有兩種方法:AbstractAbstractWhen a portion of light emitted from a laser source is reflected or scattered back into th

5、e laser cavity by an external target, the reflected light will mix with the light inside the cavity, causing a modulation of the laser output power. This phenomenon is called as self-mixing interference (SMI , in which the reflected light carries some information of the external target. The self-mix

6、ing interference comes from the optical feedback effect. People always tried to eliminate the optical feedback effect previously. Gradually people began to make use of it actively to measure some physical quantities, thus self-mixing interference technology was brought forth. In order to improve the

7、 displacement measurement accuracy of the self-mixing interference, high accuracy phase measurement method is introduced into the SMI system. Key words: Self-mixing interference, Phase modulation, Electro-optic modulator目錄第 1章 干涉測試技術(shù)是以光波干涉原理為基礎(chǔ)進(jìn)行測試的一門技術(shù),與一般的光學(xué)成 象測試技術(shù)相比, 具有更高的測試靈敏度和精度; 絕大部分的干涉測試都是非接觸

8、式 的測量,不會(huì)給被測件帶來表面損傷和附加誤差。 干涉測試技術(shù)應(yīng)用十分廣泛, 幾乎 已經(jīng)被應(yīng)用到所有的工業(yè)部門和科學(xué)研究上。 激光的出現(xiàn), 解決了光干涉技術(shù)的光源 性能問題, 半導(dǎo)體激光器的引入, 使光源調(diào)制靈活,方便且大大減小了光源尺寸和造 1.1激光自混合干涉是指在激光應(yīng)用系統(tǒng)中, 激光器輸出的光被外部物體反射或散射 后, 其中一部分光又反饋回激光器的諧振腔, 反饋光攜帶外部物體的信息, 與激光腔 內(nèi)的光相混合后, 調(diào)制激光器的輸出功率, 因輸出的光信號與傳統(tǒng)的雙光束干涉有相 似之處,故被稱之為自混合干涉(self-mixing interference 。追溯激光自混合效應(yīng)的起源,可以歸

9、屬為激光器外部光反饋效應(yīng)。由于光反饋?zhàn)?用的結(jié)果可嚴(yán)重的影響激光器的輸出特性, 所以在激光應(yīng)用系統(tǒng)中, 光反饋對系統(tǒng)的 影響一直是備受關(guān)注的問題。 人們總是試圖消除光反饋的不利影響, 因此研究者特別 關(guān)注光反饋引起的光噪聲 1-2譜線展寬 3-4和相干猝滅現(xiàn)象 5-6等方面的研究, 這些效應(yīng) 帶給激光系統(tǒng)致命性的破壞。 隨著研究的深入, 人們逐漸由消除光反饋的不利影響到 主動(dòng)利用光反饋現(xiàn)象進(jìn)行物理量的測量,從而形成激光自混合干涉技術(shù)。 興趣一直集中在外腔激光器, 研究外部光場對激光器的影響 24。 近年來, 其研究小組 連續(xù)報(bào)道了他們的研究成果, 1995年,首次研制出用于矢量位移測量的激光管

10、反饋 干涉儀 25,該系統(tǒng)在一定反饋強(qiáng)度下,激光器處于雙穩(wěn)態(tài),干涉信號包含位移信息, 用硬件電路實(shí)現(xiàn)位移的自動(dòng)測量和方向判別。 1996年,結(jié)合個(gè)人計(jì)算機(jī),考慮溫度 控制,用軟件實(shí)現(xiàn)了位移的自動(dòng)測量和方向辨識 26。在以上研究基礎(chǔ)上, 1997年, 該小組又報(bào)道了不同光反饋水平下位移重構(gòu)的軟件實(shí)現(xiàn) 27。該研究小組一直未采用 “自混合”術(shù)語,而是習(xí)慣稱之為“單通道”或者“光反饋”干涉儀。該研究小組對 自混合干涉位移測量技術(shù)的發(fā)展,作出了巨大的貢獻(xiàn)。Gratten 先生是英國 City 大學(xué), 電子與信息工程系教授, 1993年,其科研小組報(bào) 道了光反饋型光纖耦合 LDV , 光纖的引入使自混合

11、型 LDV 的信噪比大大提高 28。 自 93年以來開始明確采用:“自混合”術(shù)語 15。很快被國際同行接受并使用。其小組注 重觀察各種自混合干涉現(xiàn)象并加以利用, 許多新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有該小組首先報(bào)道, 如多 模激光的自混合干涉效應(yīng)、傾斜外腔的倍頻現(xiàn)象 29等。提出了獨(dú)具特色的應(yīng)用系統(tǒng), 如自混合干涉結(jié)構(gòu)的波長合成系統(tǒng), 自混合干涉結(jié)構(gòu)與微諧振器組合的光學(xué)微機(jī)械測 量系統(tǒng) 30。為自混合干涉的機(jī)理探討和應(yīng)用研究做出了重要的貢獻(xiàn)。第 2章 激光自混合干涉效應(yīng)基本理論及實(shí)驗(yàn)研究 2.1 激光自混合干涉系統(tǒng)理論模型激光器的自混合即激光反饋效應(yīng),激光器輸出光被外部物體反射或散射后, 其中一部分光又被反饋,

12、并耦合到內(nèi)激光腔。 重新注入的激光與激光腔內(nèi)的光混 合, 引起輸出功率和頻率的變化, 形成激光器的自混合效應(yīng)。 當(dāng)被測物距離激光 器的距離小于激光相干長度的一半時(shí), 自混合干涉系統(tǒng)可作為復(fù)合腔激光器, 用 三鏡腔模型等效,等效圖如圖 2.1圖 2.1 這里忽略光在外腔中的多次反饋效應(yīng)。 激光器的發(fā)光頻率, r 1、 r 2是激光 腔面 M 1、 M 2的幅值反射率, r 3為外部反射鏡 M 3的幅值反射率, t 是鏡面 M 2由內(nèi)腔 到外腔的透射系數(shù)。M1 M2 M32.2 激光自混合干涉現(xiàn)象定量觀察 圖 2.8 半導(dǎo)體激光自混合干涉定量觀察實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)半導(dǎo)體激光自混合干涉定量分析系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置如

13、圖 2.8。將圖 2.7中的 He-Ne 激光器換為一個(gè)半導(dǎo)體激光器,由半導(dǎo)體激光器中自帶的 PD 對自混合干 涉信號進(jìn)行監(jiān)測,無需外置 PD 。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)光區(qū)幾何尺寸的不對稱。 將圖 2.16和圖 2.17 中實(shí)驗(yàn)得到的自混合干涉條紋數(shù)和表 1中的理論值相比 較發(fā)現(xiàn), 實(shí)驗(yàn)條紋數(shù)和理論值基本符合, 也就是從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了一個(gè)自混合干涉 條紋對應(yīng)與外腔 /2移動(dòng), 而自混合干涉條紋的傾斜情況則可以用來確定 PZT 的 位移方向。 表 2.1 理論計(jì)算得到的 PZT圖 2.12、 2.13振動(dòng)幅度(p-p (m 理論計(jì)算的條紋數(shù) (a(b(c 0.7m 1.3m 2m 2.2 4.1 6.

14、3第 6章 結(jié)論量程和分辨率的提高是所有測量技術(shù)追求的共同目標(biāo), 自混合干涉系統(tǒng)具有 傳統(tǒng)干涉系統(tǒng)所無法比擬的結(jié)構(gòu)簡單、 緊湊、 干涉信號含有方向信息等優(yōu)勢, 但 傳統(tǒng)干涉技術(shù)由于其悠久的歷史、 在提高干涉相位測量精度方面積累了許多成熟 的技術(shù), 相應(yīng)如此, 自混合干涉信號處理方法研究起步較晚, 這方面有待于深入 研究。為了提高自混合干涉的微位移測量精度, 高精度的相位測量法被引入自混合 干涉中, 已見報(bào)道主要有兩種方法:線性電流調(diào)制和外腔長度調(diào)制方法。 注入電 流調(diào)制是半導(dǎo)體激光自混合干涉儀最常用的一種調(diào)制方法, 通過改變半導(dǎo)體激光 器的注入電流來調(diào)制單模激光器的輸出頻率。 但電流調(diào)制以其固

15、有的缺點(diǎn), 如溫 漂大、邊模抑制比低、波長連續(xù)調(diào)制范圍小等等,制約了其應(yīng)用的范圍。 附錄 A 表 A1 ELD63NT15型 LD 電氣參數(shù) 參考文獻(xiàn)1M. Fujiwara, K. Kubota and R. Long. Low-frequency laser diode with external optical feedback. Appl. Phys. Lett. , 1981,38(4: 217-2202H. Yasaka, Y . Yoshikuni, H. Kawaguchi. FM noise and spectral line width reduction by incoh

16、erent optical negative feedback. IEEE. J. Q. E., 1991, 27(2:193-2043L. Goldberg. Spectral characteristics of semiconductor laser with optical feedback. IEEE J. Q. E., 1982,18(6: 555-5634T. Chartier, B. Mezine, F. Sanchez, et al. Optical feedback effects in Nd-doped fiber lasers with broadband spectr

17、a. Appl. Opt., 1996,35(12: 2016-2022在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果1. D. Guo phase modulating technique. Optics Express, 2005, 13(5: 1537-1543 (SCI&EI 2. D. Guo and M. Wang, Self-mixing interferometer based on temporal-carrier phase-shifting technique for micro-displacement reconstruction. Optics Communications , 2006, 263(1: 91-97 (SCI&EI3. D.Guo and M.Wang, Self-mixing interferometry based on a double modulation technique for absolute dis