为分析死时间、暗计数等因素对单光子相干测速性能的影响，搭建了基于近红外单元单光子雪崩二极管探测器的外差相干测速实验系统，实验分析了探测器暗计数率和信号探测光子计数率对多普勒信息重建的影响，以及由探测器死时间决定的饱和计数率限制下的最优信号探测光子计数率。在1 μs探测器死时间、1 ms采集时间下，分别对1.8 kHz、52.4 kHz和194.4 kHz探测器暗计数率影响下的光子到达时间序列进行快速傅里叶变换，从频谱数据中提取拍频信号。实验结果表明，随着光子计数率的增加，相干拍频信号频谱信噪比逐渐增大而后趋于平稳，当接近饱和计数率时，在相干拍频信号频谱低频区域和拍频频率两侧出现了谐波分量，谐波频率间距与光子计数率数值基本相等，受谐波影响较小的最优光子计数率约为单光子探测器饱和计数率的90%。研究结果可为全光纤单光子多普勒测速雷达技术的发展和应用提供参考。

飞机大气运动参数（如空速、迎角、侧滑角等）由传统机载大气数据系统测量得到，传统大气数据系统存在测量失灵、空速管结冰等诸多性能缺陷，已不能满足现代飞机对机动性、可靠性、安全性、舒适性、经济性等性能要求，为克服传统大气数据系统的缺陷，国外率先开展了激光方法测量大气运动参数。本文介绍了激光大气运动参数测量技术的原理及实现的两种技术方案，综述了激光大气运动参数测量技术在大气运动参数精确测量、传统大气数据系统飞行校准、飞机前方风切变、湍流的探测识别等方面的应用情况。最后对激光大气运动参数测量技术未来发展趋势以及量子技术的应用进行了展望。

相干探测系统受光电探测器非线性效应作用，难以达到散粒噪声极限下信噪比，存在最佳本振光功率使得系统信噪比最大。针对系统最佳本振光功率难以确定的问题，首先分析基于平衡探测器的最佳本振光功率理论，提出基于互相关法和频谱法直接测量外差信号并计算信噪比以确定最佳本振光功率，搭建实验完成了三型光电探测器对应的系统测试。结果表明，测量的信噪比随本振光功率的变化曲线与理论基本吻合，可以准确得到不同探测器对应的最佳本振光功率。本文方法可用于确定相干探测系统最佳本振光功率以及提高系统信噪比。

通过分析误差传递规律，仿真分析了多波束激光反演三轴真空速、攻角及侧滑角的精度变化规律，并对反演精度变化规律进行了实验验证，实验与仿真结果吻合得较好。结果表明：三轴真空速反演精度随测量激光数目的增加而提高；x、y轴与z轴真空速精度随仰角变化具有不同的趋势，为保证三轴真空速反演精度小于2倍的测量精度，仰角取值范围应在20°~70°；角度反演精度与真空速、侧滑角的取值相关，与攻角取值无关，并随着真空速增大而提高；给定反演精度下，侧滑角的取值范围随着空速的增大而增大。文中的分析结论有助于光学大气数据测量系统的优化设计。