分析旋光-电光晶体的电光相位以及强度调制特性,并定义晶体的π-电压。对于具有旋光性的电光晶体,以往半波电压的概念不能准确描述其电光偏振、强度调制的周期性,因而引入π-电压这一概念,并将其定义为此类晶体的椭圆双折射相位延迟变化量等于π时所需要的调制电压。对于置于两个偏振器之间的旋光-电光晶体强度调制器,旋光性可以为电光强度调制提供光学偏置,但调制光强度是调制电压的偶函数,只有当检偏器的主透光方向平行或垂直于晶体出射线偏振光波的偏振方向时,才能实现完全的电光开关。当将此类晶体用于电光开关时,可定义能够实现完全开关状态转换所需要的最大调制电压为开关电压。通过实验测量了一块尺寸为6 mm×4 mm×2.9 mm的硅酸铋(Bi₁₂SiO₂₀)晶体的π/4-电压,对于635 nm的光波长,π/4-电压约为3 kV。对于具有旋光性的弹光调制器,可以引入π-应力和π-应变的概念。

静态干涉系统具有稳定性好、 抗干扰能力强的优势, 但其缺点是光谱分辨率低并且光谱测试范围不易调整。 针对静态干涉型成像光谱系统光谱分辨率低且不可调等问题, 设计了一种新型静态成像光谱系统。 系统由光束整形模块、 新型静态干涉调制模块以及成像模块构成。 光束整形模块将入射光缩束并整形为平行光, 进而保证入射干涉具后可以获得较好的干涉效果; 新型静态干涉调制模块对入射光进行相干处理。 在双折射干涉结构的基础上进行了改进, 在不改变原有静态干涉具尺寸的基础上提高了系统的光谱分辨率, 并实现了光谱分辨率的静态调制; 成像模块完成对目标区域二维可见光图像的采集。 系统核心部件由两组光轴相互正交的Wollaston棱镜作为分光器件, 在两棱镜间放置电光调制模块, 实现光程的静态扫描。 分析了新型静态成像光谱系统的工作原理, 给出了入射角、 折射角等主要参数的函数表达式, 并构建了系统的数据模型。 通过绘制系统光线追迹图的方式, 得到了该系统横向剪切量的函数方程, 并对影响横向剪切量的各个参数进行了分析与讨论。 通过仿真计算了改变结构角、 晶体厚度以及调制度等参数对横向剪切量的影响程度, 并定量计算了两个参数对系统光谱分辨率的影响程度。 由仿真分析结果可知, 增大结构角与加宽调制晶体厚度都可以为系统提供更大的光程差。 故通过电光调制的方式实现横向剪切量的静态扫描是可行的, 可以实现静态光谱图像的获取。 在实验中对660 nm激光进行了测试。 新型静态干涉模块采用孔径20 mm×20 mm, 厚度10 mm的两块光轴相反的Wollaston棱镜与厚度10 mm的电光调制晶体构成。 当调制度分别是0.000 2和0.000 6时, 成像模块采集得到干涉条纹具有明显差异。 当调制度增大时, 其干涉条纹密度增大, 说明采用越大的调制度, 系统对应的光谱静态扫描能力越强, 对光谱分辨率的控制越好。 由此可见, 本静态成像光谱系统在控制电光晶体调制度的条件下具有光谱分辨率可调的特性, 验证了系统的可行性。

依据RTP调Q与窄脉宽理论, 设计了一种高重频、窄脉宽、RTP电光调Q的激光器。分别采用两种不同的LD直接端面泵浦构型, 在1kHz重频下, 既可以获得光束质量良好、小光斑、0.75mJ的动态激光输出, 又能获得光斑较大、5.78mJ的大能量激光输出。两种LD泵浦构型的光光转化效率皆在20%以上。在物理腔长为60mm、调Q上升沿宽度小于10ns的情况下, 获得5.76ns脉宽的激光输出。改变腔长, 获得了不同腔长的脉冲宽度的变化曲线, 经理论仿真与实测数据对比两者一致。在单程增益系数一定时, 随着腔长的增加, 单程损耗系数呈减小的趋势。

为了克服现有电光器件的缺陷, 选取晶体生长工艺成熟、价格低廉、折射率及电光系数较大的LiNbO3作为电光晶体材料, 研究了沿其光轴方向通光的横向电光效应。加工制作了x切、(xzl)45°切和y切3种不同切型的横向电光调制器, 并对他们的调制性能做了实验分析。研究结果表明, 沿LiNbO3光轴方向通光的横向电光调制有相同的电光参量, 折射率感应主轴的位置与电场方向有关; 3种不同切型的横向体电光调制器的零场泄露均很小, 静态消光比均优于1 000∶1,半波电压实测值与理论值的相对误差不超过1.7％; 相同调制电压下, 它们的调制深度相同, 且调制性能稳定。该项研究可为该类电光调制器件的设计和应用提供参考, 拓展它们在光通信和光学测量领域的应用。

根据电光相位体调制器的结构特征, 设计了一个驱动电路, 该电路主要由OP37和PA84组成,具有结构简单、性能稳定的特点。经实验测定能够在0～280 kHz频率范围内实现峰-峰值200 V的电压输出。设计了对输出信号进行相位补偿的方法, 完成了光相位调制实验。利用光电探测器, 检测到了由电光相位体调制器驱动电压变化所引起的干涉条纹的变化。

普通单模光纤的布里渊散射光，其频移是温度或应变的函数，因此通过检测布里渊频移可得到沿光纤分布的温度或应变。长距离布里渊散射分布式光纤传感器有光时域分析和光时域反射计两种结构，虽然布里渊光时域反射计具有单端光信号处理的优点，但其传感长度受限于微弱的自发布里渊散射。而布里渊光时域分析采用的是较强的受激布里渊散射，更具有长距离传感能力。实现布里渊光时域分析的一个关键是产生传感所需的频移探测光。采用线宽小于1 MHz的光纤激光器作为单一光源，基于微波电光调制产生频移探测光，并采用正交偏振控制来抑制偏振相关信号衰弱。实现了50 km普通单模光纤的布里渊光时域分析，在10 m空间分辨率下达到约2 ℃的温度分辨率。

在电光调制晶体的半波电压倍频法测量中，基于晶体电光效应分析了不同偏压下输出信号与调制信号之间的线性与倍频关系，并利用计算机模拟分析了调制信号的调制幅度对倍频信号的影响，分析结果表明倍频信号受高阶谐波分量的干扰产生波形畸变，不利于晶体半波电压的倍频法测量。提出利用李萨如图形的对称性来确定电光调制的倍频位置，克服了调制幅度波形畸变问题的干扰。通过对半波电压不同测量方法的实验测量和对比分析，说明该方法可操作性好，测量精确度也比直接观察倍频信号输出波形要高。

根据空间偏振态调制和偏振干涉的原理,设计了一种能通过外加电压调谐的振幅型光瞳滤波器,实现了横向超分辨下轴向焦移与焦深的实时控制。该滤波器由两个透射光轴平行的偏光镜,置于其间的一个电光晶体和一个二区域λ/2波片组成。分析了滤波后光学系统焦点附近光强的分布及电光调谐特性,在电光相位延迟-π-π之间,二区域λ/2波片内外径取优化值时,可实现横向超分辨及轴向焦移的实时调控,等效于一个可实现横向超分辨的电光调焦透镜。电光相位延迟一定时,二区域λ/2波片内区方位角的改变可实现第一零点比的调整;内区方位角一定时,电光相位延迟的改变可实现焦深的实时控制。

对于普通单模光纤的布里渊散射光,其频移是温度或应变的函数,因此通过检测布里渊频移可得到沿光纤分布的温度或应变。但布里渊散射分布式光纤传感器有光时域分析和光时域反射计两种结构,两者具有不同的性能特点和使用场合,在实际传感应用中需要加以选择,用以实现有效的长距离光纤传感。如何在一个系统中融合这两种分布式光纤传感技术,其关键是产生传感所需的频移参考光或探测光。采用光纤激光器作为单一光源,基于微波电光调制产生频移参考光或探测光,并应用正交偏振控制来抑制偏振相关信号衰弱。在同一系统中实现了25 km普通单模光纤的布里渊光时域分析和光反射计,在5 m空间分辨率下达到3 ℃的温度分辨率。