[发明专利]基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置

说明书

技术领域

本发明涉及声光转换、声振动的光学检测办法，特别涉及一种光学型实时语音信号拾取装置。

背景技术

现有实时语音信号拾取产品包括麦克风、助听器、对讲系统等，其语音信号拾取的原理是将声音信号转换为电信号并重新转化为声音信号的能量转换器件。

以麦克风为例说明语音信号拾取产品的原理。目前传统电学型麦克风一般分为动圈麦克风和驻极体麦克风。动圈麦克风是外界声音通过空气使震膜震动，然后在震膜上的线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割，形成微弱的电流。驻极体麦克风的工作原理是同样是外界声音通过空气使震膜震动，从而引起上震膜和下金属铁片的距离产生变化，使其电容改变，形成电流阻抗。无论是何种类型的电学型麦克风均是声音信号引起薄膜振动并最终转化为可感测电信号并还原出原始的声音信号，实现语音信号的拾取。

但是上述麦克风装置抗电磁干扰能力差、对环境要求较高、灵敏度差、频率响应范围窄。

光学型麦克风一般采用光波的强度和相位的检测方法，对薄膜的振动情况进行检测，进而实现语音信号的拾取，具有抗电磁干扰、优异的声音精度、高灵敏度、大动态范围、长寿命，高可靠性，易复用，可应用于高温高压、易燃易爆等恶劣环境等优势，可充分解决传统电学型麦克风所存在的主要问题。

但是，目前的光学型麦克风一般需多光路设计或者依赖于光纤等辅助设施，相对传统电学型麦克风往往又存在造价高、结构复杂的劣势，无法大范围取代现存的传统电学型麦克风。

半导体激光器作为光源的激光自混合干涉原理如图1所示。干涉系统由半导体激光器和外部反射物体组成。反馈光存在的时候可以通过改变激光器腔内的载流子密度造成激光介质折射率发生变化进而调制激光器本身的频率和强度，形成了自混合干涉。

图1中半导体激光器长度为L₀，它的端面反射系数分别为r₁和r₂，外腔反射系数为r₃，L_ext为激光器外腔长度，n为激光介质的折射率。初始的光场为E₀，自混合干涉后的光场E(t)：

E(t)=r1r2exp{-j4πvnL0c+(g-γ)L0}E0+]]>

(1)

r1(1-r22)exp{-j4πvnL0+Lextc+(g-γ)L0}E0]]>