基于自混合干涉測量系統(tǒng)的線展寬因子估計算法matlab仿真
1.程序功能描述
基于自混合干涉測量系統(tǒng)的線展寬因子估計算法matlab仿真。對比分析自由載流子效應對a因子影響，帶間躍遷對量子拼材料a因子的影響，帶隙收縮對a因子影響，自由載流子效應對a因子影響。
2.測試軟件版本以及運行結(jié)果展示
MATLAB2022A版本運行
3.核心程序
%%
%自由載流子效應對a因子影響
dgdN = 1.385e-15;
Eg = [1.5134e-3:1.5134e-3:1.5134e-2]*mean(signal.^2);%信號功率抓好為光子能量;
h = 4.21e3;
n = 3.6071;
m = 1.13e-2;
e0 = 3.12e-2;
c = 1e8;
q = 1.23e-8;
for i = 1:length(Eg)
alpha3(i) = h*q*q/(m*e0*n*Eg(i)*c*dgdN);
end
subplot(224);
plot(Eg,alpha3,'b-o');
grid on
xlabel('光子能量');
ylabel('alpha');
%%
%帶間躍遷對量子拼材料a因子的影響
dhwdN = 8.08e-21;
dgdN = 1.385e-15;
n = 3.6071;
hc = [9e-5:-0.9e-5:0.9e-5];
for i = 1:length(hc)
alpha1_(i) = 2*n*dhwdN/hc(i)/dgdN;
end
%%
%帶隙收縮對a因子影響
dgdN = 1.385e-15;
n = 3.6071;
N = 2.278e18;
hc = [10e-5:-1e-5:1e-5];
dEgdN = [-1.6e-8]*(2)^(1/3)*(1/3)*N^(-2/3);
for i = 1:length(hc)
alpha2_(i) = 2*n*dEgdN/hc(i)/dgdN;
end
%%
%自由載流子效應對a因子影響
dgdN = 1.385e-15;
Eg = [4.5134e-3]*mean(signal.^2);%信號功率抓好為光子能量
h = [10e3:-1e3:1e3];
n = 3.6071;
m = 1.13e-2;
e0 = 3.12e-2;
c = 1e8;
q = 0.23e-8;
for i = 1:length(h)
alpha3_(i) = h(i)*q*q/(m*e0*n*Eg*c*dgdN);
end
figure;
plot(alpha1_,'b-o')
hold on
plot(alpha2_,'b-s')
hold on
plot(alpha3_,'b-*')
hold on
plot(alpha1_+alpha2_+alpha3_,'r-s')
grid on
ylabel('alpha');
legend('a_1','a_2','a_3','a');
save R0.mat alpha1_ alpha2_ alpha3_
4.本算法原理
自混合干涉（Self-Mixing Interference，SMI）測量系統(tǒng)是一種利用激光反饋效應來實現(xiàn)對物體位移、速度、振動等物理量進行測量的光學系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，激光器發(fā)出的激光一部分照射到被測物體表面，反射光會部分反饋回激光器腔內(nèi)，與腔內(nèi)的激光發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生自混合干涉信號。
線展寬因子（Linewidth Enhancement Factor，LEF）也稱為線寬增強因子或線寬展寬因子，它是描述半導體激光器等有源光學器件的一個重要參數(shù)。在半導體激光器中，由于各種物理機制（如載流子密度的變化、溫度效應等），使得激光的輸出譜線寬度相對于理想情況下會有所展寬。線展寬因子定量地描述了這種譜線寬度展寬與有源區(qū)材料的一些特性（如增益、折射率等）之間的關系。
從物理意義上講，線展寬因子反映了激光輸出頻率（或波長）隨輸出功率變化的敏感程度。具體來說，當激光器的輸出功率發(fā)生變化時，其輸出頻率也會相應地發(fā)生變化，線展寬因子就是用來衡量這種頻率變化與功率變化之間的比例關系的參數(shù)。
基于自混合干涉測量系統(tǒng)的線展寬因子估計算法通過對自混合干涉信號的分析處理以及結(jié)合激光頻率變化與輸出功率變化的關系，能夠?qū)崿F(xiàn)對線展寬因子的有效估算。同時，通過對算法的誤差分析并采取相應的改進措施，可以進一步提高算法的精度和實用性，使其在半導體激光器特性研究、光學測量等領域發(fā)揮重要作用。
