瞬态宽带宽光信号广泛存在于激光干涉测速、光通信等领域, 具有宽带宽、非重复性的特点, 但现有的直接或间接光脉冲测量技术还无法应用于此类信号的测量。利用时间-波长映射的啁啾光脉冲和四波混频效应对瞬态光信号进行超高速光采样, 通过采用时间拉伸技术和色散介质, 放大其时间尺度, 成倍提高了后端电子记录系统的带宽及采样率。实验结果表明, 该方法可以实时测量带宽为56.978 GHz的光拍频信号, 等效测量时间分辨率为3.7 ps, 证实了所提方法的有效性。

设计了基于法拉第旋转镜和三端口环形器偏振态一致的级联时分复用系统，其输出所有光脉冲偏振态一致，极大的提高了时分复用系统的偏振态稳定性，并对时分复用过程中时间和幅度调节误差对复用精度的影响进行了频谱分析，说明其功率密度只在基频率整数倍频点变化，进而采用频谱分析仪对时分复用过程中的时间、幅度误差进行实时检测和动态调节，对5级32倍时分复用检测。结果表明，该时分复用系统的有效位数达到了6.15 bit。

在全光网络中光码流的性能监控、强场物理中单次激光脉冲性能评估、干涉测速以及其他许多物理过程中都需要对瞬态光信号进行实时测量。提出了一种结合宽光谱抽运四波混频光-光采样和时间拉伸的瞬态光信号实时测量技术，拟利用特种光纤的超快非线性效应对光信号进行超分辨率采样，同时将单波长信号转换为宽光谱信号，进而利用光纤色散傅里叶变换对信号进行时间拉伸，可大为降低初始光信号带宽。对宽光谱四波混频和时间拉伸过程进行了理论分析，表明该方案是完全可行的。

为了满足在高精度波分复用/时分复用光采样系统中, 采样光脉冲时间抖动低于100 fs的要求, 开发了一套基于自相关法测量时间延迟的系统。通过光纤耦合器连接一路参考光路将光脉冲在时域上进行“复制”, 并使初始光脉冲和“复制”光脉冲相关, 得到参考光路和被测光路的精确光程差, 进而固定参考光路并接入不同被测光路从而得到多路被测光路之间相对延时。实验结果表明, 利用自相关法测量脉冲时间间隔精度优于50 fs, 满足波分复用/时分复用光采样系统研究需要。

为了解决光纤延迟线研制中高延迟精度和低插入损耗相互矛盾的问题,提高延迟线制作的工程可行性,提出了由基于光纤组合透镜准直器,角锥棱镜反射镜的光学结构和滚珠丝杠等机械结构组成的延迟线系统模型。介绍了光纤延迟线的构成和基本原理;根据项目研制的具体要求,重点设计了波长在1 550 nm的关键器件——光纤准直器和角锥棱镜;然后,进行了光学辅助机械结构的设计和组装;最后,采用光纤激光器完成了光学校准和数据测试。实验结果表明：该延迟线在延迟距离为1~9.6 cm时,耦合效率均在80.6%以上,并且时延的重复性很好,精度较高,可以满足雷达、通讯、电子对抗等各种不同电子系统的需求。

针对2×2光采样时分复用系统幅度不稳定的特性进行了分析,结果表明幅度不稳定来自于两个方面: 一是由于复用系统每一级的两路插入损耗不同，时分复用系统每一级的插损不均匀性造成的幅度抖动会逐级累加，从而系统对于每一级两路插入损耗一致性有比较高的要求;二是由于复用过程中的路径多样性造成了脉冲之间的偏振态互不相同，而电光调制器偏振敏感的特性使得采样系统难以正常工作。针对上述两个原因，采用衰减器与偏振控制器对脉冲幅度及偏振态进行精密调节，使幅度不一致性得到有效控制，并通过模拟信号采样测试了该系统的性能。实验结果表明，系统有效比特数为2.35 bits。

基于高重复频率低抖动激光器，结合波分复用和时分复用，设计了一套高采样率高精度的光采样系统。给出了光采样量化精度、采样率与采样脉冲时间抖动以及幅度抖动的关系。分析了系统的偏振特性及减小色散累积时间抖动、光纤折射率引起的时间抖动的措施，同时讨论了高功率短脉冲激光在光纤中传输的非线性效应抑制措施。

介绍了一种用于A/D转换的120 GS/s光采样时钟。讨论了生成这种采样时钟的方法，以及一种以其为基础的全光示波器。用Matlab实现飞秒激光脉冲谱分割以及复用的仿真，并进一步说明了用生成的光脉冲序列进行采样时需要考虑的问题。将Optisystem的仿真结果与Matlab的结果进行对比，并用Matlab计算的衰减率结果对Optisystem生成的采样光序列接行了优化。

介绍了多重衍射的基本原理，包括多重衍射的指标化、衍射光强度的计算和入射光方向的确定，并根据晶体多重衍射现象提出了入射X光能量的标定方法。从理论上讲，使用该标定方法在角度扫描精度为1″时，光子能量标定精度可达到1 eV。在上海光源14B衍射光束线上对提出的标定方法进行了实验验证，在10 keV处用Si(111)为主衍射收集了180°Φ扫描衍射谱，对其中的衍射谷进行了指标化，并根据指标化的结果计算得到标定能量为10.06 keV。该实验结果与理论结果相符，验证了在角度扫描精度满足实验要求时，通过该标定方法可进行高精度的光子能量标定。

研制了一台一维位置灵敏电离室。该电离室的收集电极由两块完全一样的相互独立并彼此绝缘的单元构成，每个单元有两路劈裂式极板,根据输出的电流信号可获得X光束的强度和位置。该电离室在上海光源(SSRF)生物大分子晶体学光束线上进行了实验测试,测试中采用了一个标准电离室作为强度测量对照。一维位置灵敏电离室被固定在一维电控滑台上，在水平方向上移动电控滑台逐步扫描测试光束的位置。测量时,光子能量为8 keV，扫描范围为10 mm，重复扫描12次；测试内容包括电离室的坪区、线性度、位置测量精度及光强。结果表明，该电离室的线性度较好，位置测量精度好于20 μm，线性测量范围为6 mm。它将安装在生物大分子晶体学光束线站上用于光束稳定性的监测。