基于自混合干涉测量系统的线展宽因子估计算法matlab仿真

1.程序功能描述
基于自混合干涉测量系统的线展宽因子估计算法matlab仿真。对比分析自由载流子效应对a因子影响，带间跃迁对量子拼材料a因子的影响，带隙收縮对a因子影响，自由载流子效应对a因子影响。

2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022A版本运行

 

3.核心程序

%%
%自由载流子效应对a因子影响
dgdN  = 1.385e-15;
Eg    = [1.5134e-3:1.5134e-3:1.5134e-2]*mean(signal.^2);%信号功率抓好为光子能量;
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');
 
 
%%
%带间跃迁对量子拼材料a因子的影响
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
 
 
%%
%带隙收縮对a因子影响
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
 
 
%%
%自由载流子效应对a因子影响
dgdN  = 1.385e-15;
Eg    = [4.5134e-3]*mean(signal.^2);%信号功率抓好为光子能量
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）测量系统是一种利用激光反馈效应来实现对物体位移、速度、振动等物理量进行测量的光学系统。在这种系统中，激光器发出的激光一部分照射到被测物体表面，反射光会部分反馈回激光器腔内，与腔内的激光发生干涉，从而产生自混合干涉信号。

线展宽因子（Linewidth Enhancement Factor，LEF）也称为线宽增强因子或线宽展宽因子，它是描述半导体激光器等有源光学器件的一个重要参数。在半导体激光器中，由于各种物理机制（如载流子密度的变化、温度效应等），使得激光的输出谱线宽度相对于理想情况下会有所展宽。线展宽因子定量地描述了这种谱线宽度展宽与有源区材料的一些特性（如增益、折射率等）之间的关系。
从物理意义上讲，线展宽因子反映了激光输出频率（或波长）随输出功率变化的敏感程度。具体来说，当激光器的输出功率发生变化时，其输出频率也会相应地发生变化，线展宽因子就是用来衡量这种频率变化与功率变化之间的比例关系的参数。

 

基于自混合干涉测量系统的线展宽因子估计算法通过对自混合干涉信号的分析处理以及结合激光频率变化与输出功率变化的关系，能够实现对线展宽因子的有效估算。同时，通过对算法的误差分析并采取相应的改进措施，可以进一步提高算法的精度和实用性，使其在半导体激光器特性研究、光学测量等领域发挥重要作用。