基于光学频率梳与超声脉冲之间的声光效应, 提出了一种海水声速直接测量的方法。根据光学频率梳模间拍频的相位测量了超声脉冲的飞行距离,根据脉冲声光效应引起的零级光的强度变化测量了超声脉冲的飞行时间。搭建了基于马赫-曾德尔干涉仪的测量装置。实验结果表明,该方法可以在实验室条件下实现高精度的海水声速测量,测量不确定度优于5 cm/s。

散射介质对光的随机散射作用是制约其光学聚焦和成像的重要因素, 光学相位共轭技术能够通过对散射光场共轭还原实现透过散射介质的光学聚焦和成像, 其中散射光场相位的获取是共轭还原的核心。阐述了偏振相移的基本原理, 将偏振相移与相位共轭技术相结合, 设计了新的基于偏振相移的数字光学相位共轭系统。采用633 nm的HeNe激光器作为系统光源, 毛玻璃作为散射介质开展散射光聚焦实验研究。实验结果表明: 该装置能够成功实现透过散射介质的光学聚焦, 其中聚焦点与背景光强的比值可达约400倍。

以激光测速为基础, 引入飞秒光频梳, 通过鉴相信号处理, 研究出了一种高精度的测速方法, 理论测量下限低至μm/s量级。文中详细分析了飞秒光频梳经运动目标反射后梳齿相位发生变化的原理, 建立了较为全面的数学模型并使用MATLAB软件进行了仿真。采用快速傅里叶变换方法对仿真测量信号相位信息进行提取并处理, 分别对μm/s、mm/s和m/s量级速度值进行了测量, 理想情况下测量误差在1 μm/s以下。同时, 还对做任意运动的目标进行了测量仿真实验, 结果表明文中方法还可以还原目标的运动状态。最后搭建了实验装置对mm/s量级的速度进行测量, 测量相对误差均在4%以内, 验证了此方法的可行性。