Формулу в студию - как можно при ширине спектра в 10 Ггц измерить 10e-9 от примерно 10e14 герц ?

Не путайте с интерферометрами Майкельсона и другими устройствами со свтетоделителями. Там прямо измеряется перемещение по количеству интерференционных максимумов-минимумов.

В дорогих системах позиционирования, в частности, в лазерных гироскопах, используется генерация с шириной линии в килогерцы от силы. Тогда можно говорить о допплеровском сигнале.

Ну да, я тоже был убежден,что Доплер ни при чем.. Пришлось читать DataSheets.
Теперь думаю, что принципиальная возможность есть и связана именно со времененем
когерентности луча. Если это время больше, чем 2*L/C, где L-расстояние до объекта,
а C-скорость света, то при сложении падающего и отраженного луча на поверхности
фотодиода возникают биения, т.е. амплитуда интерференционной картины меняется
с частотой ~sin(2*pi*(F-Fотр)*t), т.е. фактически речь идет о разности фаз падающего
и отраженного света. Но все же непонятно, как при диффузном рассеянии света
сохраняется фаза отраженного луча.
Термин "self-mixing", IMHO, все же к вопросу не относится, поскольку "смешение"
происходит не внутри кристалла ПП лазера.

"self-mixing" именно относится к процессам внутри лазера - автодинный прием.
В мышином датчике лазер с вертикальным резонатором - размер активной области десяток нанометров
Уважаемый господин Допплер для демонстрации своих опытов катал на платформе целый оркестр.
Вот Вам, неверящие, ширина спектра. А сдвиг по частоте был и в те годы.

Так там набор очень узких линий - чистых нот, а на прием - "узкополосные" приемники - уши профессиональных музыкантов, которые чуввствуют сдвиг каждого отдельного колебания.Так что для столь сильного утверждения приведите доказательство в виде формул.

blackfin:
Фаза не сохраняется. Просто из-за возврата части излучения меняется частота и пространственная структура генерации. На фотодиоде всегда есть интерференционные полосы. От изменения частоты и пространственного распределения света полосы перемещаются, Вы видите изменение сигнала.
Время когерентности (т.е. жизни фотона) в таком лазере никак не больше 5 нс, а скорее сего - пикосекунды.

Музыка - Шум

Так 5 нс это ж 1,5 метра. Вроде достаточно..

По поводу шума - почитайте внимательно описание исходного эксперимента с музыкантами. Ну, а про отличие комбинации узкополосных сигналов и белого шума, по - моему есть в любом учебнике.

5 нс - насколько я помню, теоретическое ограничение в AsGa, связанное с временем жизни возбужденного состояния. Т.е. за 5 нс фотон без всякого лазерного эффекта излучится. При стимулированном излучении падает на порядки. У меня в голове вертится 5 - 10 пс, но без книжки я не уверен.

Эффект Допплера происходит при рассеянии - отражении от движущейся поверхности - вне лазера.
А сигнал фотоприемника образуется из-за процессов в ЛД.
Частота наблюдаемого сигнала однозначно связана с длиной волны излучения и скоростью
относительного перемещения.
На эту тематику защищены десятки патентов и созданы, например, виброметры.
(и всякие нано-пико-фемто-секунды не мешают мышке елозить)

Я же не пишу, что эффекта нет. Эффект есть, от него хрен избавишься, когда он мешает. Только старик Допплер к нему не имеет отношения. Это эффект интерференции типа Майкельсона. А люди, которые пишут патенты на мышки, могут в оптике и не разбираться.

Резюмирую: лазерный диод, изменяя выходную оптическую мощность, контролируемую встроенным фотодиодом, позволяет оценить допплеровский СДВИГ-частоту биений.
Процессы, приводящие к этому, связаны с образованием внешнего оптического резонатора.
Наверно, их можно рассматривать с позиции пространства-размера резонатора или времени-частоты излучения.
Лазерное поведение можно наблюдать и в статике, а допплеровский сдвиг всегда ассоциируется со скоростью.
Интересует аспект применения результатов явления.

Хотелось побудить интерес публики, одаренной свободным временем, к опытам с лазерными диодами.

(интерференционный полосы, бегающие по поверхности встроенного фотодиода, к описанному явлению отношения
не имеют. Это крайний случай, например, при отражении луча от зеркала обратно в объектив, приводящее порой к гибели лазера от чрезмерного тока, поданного обманутой схемой контроля мощности)

Что касается первого вопроса темы, то на мой взгляд, оптические методы незаменимы при измерениях скорости-длины легко деформируемых, раскаленных, жидких субстанций. А для решения текущей задачи советовал поискать производителей рекламных,забавных магнитиков для наклеЙки на холодильники. Попадавшийся мне имел период намагниченности порядка 8 мм. Сигнал уверенно снимался А3422 - замечательная микросхемка - рекомендую.
Надеюсь, резиновые магниты производятся экструзией и длина может быть любой.

Для желающих поглумиться над останками CD-ROMов, старая статейка.

Вы упустили ключевой момент, который особо отмечен в статье - для наблюдения допплеровского эффекта в широкополосном сигнале необходим beamsplitter и выровненные оптические пути двух лучей, чтобы фазы всех частотных составляющих сигнала на детекторе совпадали. Для лазера можно не выравнивать с точностью 1/4 длины волны, как для белого света, но с точностью в доли мм выравнивать придется. Попробуйте это реализовать в мышке или при отражении от большой поверхности.

Статья к грызунам отношения не имеет.
А всякие beamsplitters, призмы Волластона, поляризующие кубики, дифракционные решетки, pin-фотодиоды и,конечно, лазерные диоды в достатке валяются под ногами на барахолках.
В одном таком устройстве стоит примечательный диод fld6a2tk - кристалл изолирован от корпуса,
пятно света 685 нм 35 мВт имеет КРУГЛУЮ форму, а диффракционная картинка коллимированного
луча на 15 метрах идеальна. И все это съюстированно и предназначено для измерений
поворота плоскости поляризации +-0,5 градуса. Цена вопроса 50 рублей.
Желаю успехов.

Для этого и других аналогичных случаев, где надо контролировать скорость или позицию вращающегося вала, и где невозможно с торца поставить энкодер, есть хорошее готовое решение.

GCI0L - линейный датчик магнитного поля для бесконтактного позиционирования подвижных объектов от фирмы BG electric e.K. из Германии.

Магнитная лнта наклеивается на вал, а бесконтактный датчик закрепляется в непосредственной близости от ленты.

На выходе датчика две последовательности прямоугольных импульсов со смещением на 90 град для определения направления вращения. Разрешающая способность такой системы зависит от выбранной ленты (количество полюсов на см) и от выбранного сенсора.

С мышкой все работает. Проверка очень грубая.
Взял программку шутейную - измерение пробега (и скорости) мыши по экрану (их много - и со спидометром, и без, и в чем ни попадя меряют...), колесико диаметром около 5-ти см (что попалось под руку).
Заработало! Но не хватает при больших оборотах скорости обработки и расстояние маловато.

Можно измерять центробежную силу. На вал закрепить датчик давления с грузом. Для компенсации веса груза на разных участках траектории можно закрепить два датчика диаметрально и брать их полусумму. Сигнал передавать по радиоканалу. Будем иметь непрерывный аналоговый сигнал пропорциональный скорости вращения.