光学传感测量是一种非接触式测量,具有高精度,稳定性好等优点,在精密测量领域发挥着重要的作用。在众多的光学测量中,以激光干涉法应用最为广泛。近年来以垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为新兴的激光光源受到了人们的广泛关注,以其发射角小、极短的光学谐振腔易于实现动态单模工作、极低的功耗等优点已经成为光学信息处理、光通讯的主要光源。VCSEL加速了激光自混合干涉(SMI)技术的应用发展,自混合干涉的主要优点是系统简单、结构紧凑、易准直,解决了传统干涉光路的复杂、尺寸大的问题。本文对垂直激光器自混合技术进行深入研究,主要研究内容包括以下几个方面:1.用三镜腔模型和激光速率方程深入研究了激光自混合效应的基本理论,建立了自混合干涉的数学模型,为后期的实验和分析奠定理论基础。2.建立单模VCSEL自混合测振实验装置,设计系统的光电信号处理电路。采用单模VCSEL代替普通半导体激光器,使得外部光路简单紧凑,提高了测振精度。3.研究了外腔振动下的自混合信号的特点。通过改变振动源的频率、振幅和波形进行振动传感测量实验,观察到了相应的自混合干涉信号,并对实验结果进行了理论分析。4.基于信号的统计特性,利用短时傅立叶变换获取自混合信号的时频分布特征。5.根据傅立叶变换的信息,利用比值法对频谱进行校正。6.根据表征信号奇异点的特征,对多普勒信号脱落引起的频率奇异点进行跟踪识别,并拟合修正,进一步提高信号时频分布精度。7.采用扬声器作为振动源,通过一系列对比实验,定性分析系统测试性能。