提出一种手动旋转双散射片的散斑噪声抑制方法，以一动一静的工作模式获得多幅独立的散斑场，通过多幅再现像叠加实现散斑的抑制。通过理论分析一动一静双散射片和单散射片的时间相关函数，证明一动一静双散射片的去相关速率明显高于单散射片，具有更好的散斑抑制效果。实验上分别进行了不同目数单散射片和双散射片、相同目数单散射片和双散射片之间的对比研究。从散斑对比度结果可以看出，散射片目数越多，再现像叠加数量越多，散斑抑制效果越好，并且双散射片的散斑抑制效果要优于单散射片。以相位光栅为样本，采用一动一静双散射片方式验证了所提方法的可行性，该方法获得了更好的成像效果。

为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13 μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36 μm和4.08 μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。

在涡旋光激光器中，同阶次的两个相反手性模式通常呈现叠加输出。建立了同阶次相反手性模式的部分相干叠加模型，实验研究了在连续和被动调Q运行下相反手性模式的叠加特性。在低功率泵浦下，连续运行时两个手性的模式相干叠加形成花瓣状光斑，两个模式的初相位差决定了花瓣光斑节线的方向，而调Q运行时花瓣节线的方向随脉冲序列随机变化。在高功率泵浦下，相反手性模式形成非相干叠加，此时光斑虽然为圆环状，但是光束不具有涡旋相位，这是模式激烈竞争下相位的随机变化导致的。通过倾斜输出镜和被动调Q对手性进行控制，产生了功率分别为0.88、0.85、0.79 W的LG0,±1模、LG0,±2模、LG0,±3模连续涡旋光束和重复频率为12.6 kHz、脉冲宽度为28.6 ns、峰值功率为1.33 kW的LG0,±1脉冲涡旋光束。

利用西安地区太阳光度计(POM-02)的观测数据,根据比尔-朗伯-布格定律计算了西安地区的大气气溶胶光学厚度(AODs),将其作为真值与NASA Terra卫星的MODIS C061产品中气溶胶光学厚度的三种反演结果进行了对比,探讨了三种反演算法在西安地区的精确度及适用性,并结合MODIS气溶胶产品统计分析了西安及周边地区气溶胶光学厚度的空间分布和季节变化特征。结果表明: Terra卫星MODIS三种反演算法中DT&DB产品与太阳光度计反演的气溶胶光学厚度相关系数最高(0.92),故MODIS中的DT&DB产品最适用于西安地区,可用于西安地区气候变化以及大气污染等研究。分析关中地区AOD的时空分布特征及其可能原因可知:关中地区气溶胶主要包括人类活动产生的气溶胶和沙尘气溶胶,关中地区气溶胶光学厚度整体呈东高西低的分布趋势,高值中心主要分布在西安、渭南和咸阳等地区;气溶胶光学厚度在西安、咸阳地区春季最大、秋季最小,而在关中其他地区整体呈现春夏高、秋冬低的季节变化趋势。

为了获得峰值功率高、相干性好、频差大的双频脉冲激光,设计了一种二极管端面抽运被动调Q双腔双频Nd∶YAG激光器,该激光器采用共增益T型双驻波腔结构,腔内偏振分光棱镜和半波片组成的双折射滤光片作为激光纵模选择元件,并以Cr ⁴⁺∶YAG晶体作为腔内被动Q开关,使1064 nm激光的p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,从而获得1064 nm正交线偏振双频激光脉冲输出。建立了被动调Q双腔Nd∶YAG激光器速率方程组,理论分析了双腔脉冲激光输出特性,实验研究了双腔双频脉冲激光的振荡特性和输出特性。实验结果表明:当激光二极管的抽运功率为2.7 W时,从直线腔输出的p偏振单频脉冲激光的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8 kHz、42 ns和126.4 W;从直角腔输出的s偏振单纵模激光脉冲的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8 kHz、40 ns和133.6 W。该双频脉冲激光的频差约为10 GHz。这种双频脉冲固体激光器在激光干涉测量和相干激光雷达探测等领域具有广阔的应用前景。

设计了一种端面泵浦扭转模腔双频Nd∶YAG激光器系统, 该激光器以偏振分光棱镜作为偏振元件, Nd∶YAG晶体的两端各放置一个四分之一波片, 在垂直于腔轴的平面内旋转其中一个波片, 输出连续可调谐双频激光, 最大调谐范围为一个激光谐振腔纵模间隔.采用琼斯矩阵进行了理论分析, 得出频率分裂量与波片转角成正比关系.实验研究了扭转模腔选模特性、纵模分裂特性和偏振特性.结果表明：两个四分之一波片正交时, 激光器输出线偏振单纵模激光, 扭转模腔失谐时, 单纵模分裂为两个正交的线偏振模, 实验获得的最大频率分裂量为3 GHz.实验结果与理论分析一致.该连续可调谐双频Nd∶YAG激光器结构简单, 可用于激光干涉测量和微波光电子等领域.

为了产生1064 nm单频可调谐Nd:YAG激光输出，设计了一种二极管抽运电光可调谐单频Nd:YAG激光器，采用偏振分光棱镜（PBS）和铌酸锂(LN)晶体组成电光双折射滤光片,作为激光单纵模选择元件和频率调谐元件。理论分析了其选模原理及调频原理，实验研究了1064 nm Nd:YAG激光单纵模振荡特性和调频特性。实验结果表明：这种Nd:YAG激光器能以线偏振单纵模稳定振荡，当改变加在LN晶体上的横向电压时，1064 nm单纵模激光振荡波长调谐量为0.474 nm, 相应的频率调谐量为142.2 GHz。这种电光可调谐1064 nm单频Nd:YAG激光器可广泛应用于激光干涉测量、激光雷达探测和激光光谱学等领域。

为了实现1550 nm正交线偏振双频激光输出，设计了一种复合环形腔双波长单纵模掺铒光纤(EDF)激光器，以保偏光纤Bragg光栅作为波长选择元件，并采用未抽运掺铒光纤饱和吸收体作为激光单纵模选择元件，从而实现正交线偏振1550 nm双波长单纵模激光稳定振荡输出。简要介绍了复合环形腔选模及未抽运掺铒光纤饱和吸收体选模的基本原理，理论分析了未抽运掺铒光纤长度对单纵模选择的影响，实验研究了不同选模情况下双波长激光的振荡特性。实验结果表明：腔内含有保偏光纤Bragg光栅和未抽运掺铒光纤饱和吸收体的复合环形腔。掺铒光纤激光器能够稳定输出1550 nm正交线偏振双波长单纵模激光，其波长间隔约为0.344 nm。这种双波长单纵模光纤激光器可广泛应用于激光传感与测量以及密集波分复用(DWDM)光纤通信等领域。