提出一种可测量外腔式Fabry-Perot传感器所加载的静态/动态复合信号的腔长自补偿改进对称解调技术。在对称解调技术的基础上，通过其输出信号的直流量判断传感器腔长的变化，从而划分腔长稳定段与突变段，分段并重新进行信号解调，以保证动态分量的解调精度；同时利用腔长变化前后计算出的干涉信号相位差对腔长的变化量进行补偿，以提高静态分量的测量精度。实验证明该解调技术能够实现对静态/动态复合信号的测量。实验中实现了幅度超过100 μm复合信号的解调，大幅度腔长变化量的测量误差约为2%。该解调技术能够解调不同腔长传感器上加载的包含高频分量的静态/动态复合信号。

分析了传统瑞利-米散射多普勒激光雷达在低层风场中的风速反演误差,结果表明,该激光雷达在±50 m/s风速范围,3 km高度下的风速反演误差达到4~5 m/s。因此,基于S6瑞利-布里渊散射模型,提出了一种基于瑞利-米散射多普勒激光雷达数据反演低层风场和气溶胶后向散射比的方法。仿真结果表明,本方法可以同时反演出风速和气溶胶后向散射比,且精度较高。实测风场反演结果表明,相比传统方法,本方法得到的水平风速廓线与探空气球法得到的结果吻合度较高,在6 km高度下尤为明显,验证了本方法在低层风场反演中的优势。

为了实现pF量级小电容的精密测量, 建立了基于激光锁定Fabry-Perot干涉仪的精密电容测量系统。对该系统所采用的计算电容原理、激光锁定干涉仪方法及其整数级次确定方法进行了研究。首先, 根据Lampard和Thompson电学基本原理介绍了Fabry-Perot干涉仪的结构与工作方式, 采用一种锁定干涉仪测量位移的方法。其次, 介绍了Fabry-Perot干涉仪的光路设计, 详细分析了干涉仪锁定控制系统的工作状态以及锁定状态下干涉仪腔长的抖动情况。通过分析利用电容值确定干涉仪整数级次变化的可行性, 提出了基于1 pF标准电容器确定Fabry-Perot干涉仪整数级次的实验过程。最后, 介绍了Fabry-Perot锁定干涉仪的台阶式位移过程以及利用该套系统测量电容的重复性。实验结果表明: Fabry-Perot干涉仪在锁定状态下, 腔长抖动峰峰值为0.4 nm, 测量1 pF标准电容器重复性达到5.0×10-9。

提出了一种新的激光多普勒频移测量方法, 该方法以相位调制拍频信号振幅和相位作为自变量定义新函数, 并以该函数作为多普勒频移鉴频参量, 将两类相位调制激光多普勒频移测量方法结合.理论上将该方法的鉴频曲线、灵敏度曲线以及误差曲线等与两类相位调制方法的相应曲线进行比较, 发现该方法不但继承了相位调制拍频信号振幅方法的工作方式, 能够对小频移量进行测量, 而且吸收了相位调制拍频信号相位方法的测量能力, 具有更高的测量灵敏度和动态范围.通过实验对硬目标反射的频移可控信号光进行测量, 证明了理论的正确性, 而且通过调整平移参数, 可以使该方法的测量动态范围提高约26.8%, 更适合对高多普勒频移量进行测量.

设计了基于光纤白光干涉测量技术的折射率测量仪, 用来测量尺寸较小、形状简单的透光材料折射率。与传统折射率检测方法相比较, 光纤折射率测量仪具有设备尺寸小、测量精度高、操作简易、便于携带等优点。实验测得某种石英玻璃的折射率值为1.464, 与标准值偏差为0.02, 误差为1.4%; 测得某种普通玻璃的折射率为1.502, 与标准值偏差为0.002, 误差为0.1%; 测得K9玻璃的折射率为1.507, 与标准值偏差为0.009, 误差为0.6%。

对相位调制拍频信号随信号光频率变化规律进行分析, 发现拍频信号相位参量的频谱包含两个在值域上彼此分开的单调边缘, 表明利用拍频信号的相位参量可以进行多普勒频移测量.如果利用拍频信号振幅参量对出射激光进行工作点锁定, 其多普勒频移测量范围是Fabry-Perot干涉仪边缘技术的两倍.理论分析拍频信号振幅和相位参量的提取方法, 表明基于此拍频信号相位参量的测量方法无需进行信号光能量检测, 与Fabry-Perot边缘技术方法相比, 结构更简单, 且少了一条外部噪音混入的通道.为了对该多普勒频移测量方法定量分析和参量优化, 利用误差合成原理以及计算机仿真, 推导出其测量误差公式.根据测量原理搭建了实验系统, 用频率可调光纤激光器的输出光模拟多普勒频移信号光进行测量, 结果表明鉴频参量及其误差分布曲线的测量结果与理论分析相符合.

报道了基于圆柱型光子晶体自准直效应的低功耗Fabry-Perot干涉仪。该干涉仪是在二维光子晶体中引入两排线缺陷构成的。引入的线缺陷具有高反射率和低透射率。在自准直频率范围0.187c/a~0.201c/a,线缺陷的透射率介于20.77%~40.65%。利用时域有限差分方法对FPI的透射谱进行研究,结果表明对两排缺陷的间距d即使进行微小的扩大也会引起透射峰向低频移动,透射谱的自由光谱范围和透射峰的频率随着d的增大而变小,透射谱的半高宽会随着线缺陷的反射率的提高而逐渐变小。

飞秒激光脉冲持续时间短、峰值功率高,在对物质进行处理过程中热作用区域小、加工精度高，已成为一种制作高性能、新结构光子器件的重要方法。简单介绍了飞秒脉冲激光微加工的方法和特性，归纳了飞秒激光直写技术在光纤干涉型传感器制作方面的研究进展，包括微型光纤Fabry-Perot干涉传感器和微型光纤Mach-Zehnder干涉传感器，重点介绍了这些光纤传感器的结构、特性和潜在应用。对用该技术制作的微型光纤干涉传感器进行了总结和展望。

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像，实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系，采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置，对三组不同浓度的甘油溶液进行测量，通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量，用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明：采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.