伴随着激光技术的不断发展和完善,利用激光作为光源的激光探测技术现如今已经成为各类传感领域中重要的技术手段。而在各类激光传感技术中,基于激光自混合干涉（SMI）效应的传感手段由于其具有光路结构简单易准直、可判断目标物体运动方向以及对激光源要求相对不高等优点,而备受国内外广大科研工作者的青睐。在经过了几十年的发展,目前激光自混合干涉效应的相关理论已经趋于完善,并且基于自混合现象的应用已经广泛地涵盖了振动测量、速度测量、绝对距离测量等传统测量领域,而近年来的各类研究更是将其应用拓展至太赫兹成像、生物医学检测乃至安防等新兴领域。本文从激光自混合干涉效应的概述和优势出发,系统的回顾了激光自混合干涉效应的理论研究进展及其相应的各类应用。之后,运用三镜腔理论模型推导了自混合干涉效应的产生机理并构建了相应的数学模型以描述受自混合干涉效应影响的激光输出的变化。并基于该模型,运用仿真模拟的手段,系统地研究了外腔相位变化φ0,反馈强度因子C以及线宽展宽因子α对系统输出的影响。同时还利用该数学模型详细地介绍了两种对目标振动位移实现重构的手段,即条纹计数法和相位解包裹算法。在上述内容的基础上,本文着重考虑了正交信号在优化系统抗干扰能力方面的贡献,详述了利用电光调制器（EOM）产生一对正交自混合干涉信号的方法,并利用取得的一对正交自混合信号实现了目标振动物体位移的重构。除此之外,本文还提出了一种能够在时域上拓展自混合干涉测量系统的精度从而进一步增大其测量范围的条纹倍增算法,该算法无需复杂地运算便能实现时域自混合干涉信号精度指数倍增长。在本文的最后,结合正交信号以及相位倍增算法,搭建了一个完整的高精度激光自混合干涉测量系统,该系统能够探测微米乃至纳米级别的振动,并具有较好的抗干扰能力。