宽波段太阳辐照度仪采用fèry棱镜分光，利用线阵CCD反馈控制光谱扫描，波长覆盖范围为400~2 500 nm.为实现该仪器的高准确度光谱定标，在实验室内利用单波长激光器和OPO激光器分别作为光源.通过光谱扫描，得出定标波长与CCD像元的对应关系.根据棱镜参量和光路设计参量推导出全波段内光谱定标方程，实现全波段光谱定标.通过与其他特征波长比较，分析得出光谱定标合成不确定度优于0.5 nm.用定标好的仪器进行室外测量，将测量结果与大气辐射传输软件modtran4模拟结果相比对，可得实际测量的大气吸收峰与模拟结果一致.将该方法在红外波长区域定标结果与传统的多项式拟合光谱定标方法对比，显示该定标结果优于传统多项式拟合方法.证明该定标方法的正确性和仪器设计的合理性.

为了实现中国科学院国家授时中心研制的锶原子光晶格钟钟跃迁的自动化探测, 设计了完整的自动控制系统。该系统主要由延迟精度与同步精度在μs 量级的时序控制系统和满足要求的激光频率扫描系统组成。两个控制系统均通过LabVIEW软件编程及虚拟仪器控制光场和磁场。完成了锶原子的两级冷却和光晶格囚禁, 最终得到了高信噪比载波线宽为180 Hz的锶原子1S0-3P0钟跃迁谱线。谱线展现了高信噪比和窄线宽的特点, 表明整个锶原子光钟系统的运行较为稳健, 整个控制系统满足实验对于控制精度的需求, 实现了锶原子光钟系统的自动化操作与控制。该控制系统具有一定普适性, 也可拓展至需要对光场及磁场进行控制的其他系统中。

基于光谱扫描滤波原理， 提出了一种利用光折变效应来提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法， 并进行了理论分析。 针对内置光折变晶体的Fabry-Perot (F-P)标准具光谱扫描滤波装置， 定量分析了其透射谱特性， 详细讨论了Fabry-Perot(F-P)标准具两平板的反射率、 透射谱窗口带宽、 外加场的控制参数以及信号光啁啾率变化等对啁啾脉冲信噪比的提升及其滤波透射率的影响。 结果表明， F-P两平板的反射率越高， 则透射谱越尖锐， 透射窗口越窄， 滤波效果也就越好。 为了得到有效的信噪比提升， 一般要求其反射率大于0.99； 外加场的控制和信号光啁啾率的变化对扫描滤波的影响较大， 在实际工作中， 应尽量保证外加场和啁啾率的精确控制， 以确保信号光和滤波函数的同步匹配。 针对中心波长800 nm的啁啾信号脉冲， 采用提出的光谱扫描滤波方法， 对放大自发辐射(ASE)的随机噪声与预脉冲进行滤波， 可得到近3个量级的信噪比提升效果。

针对在野外环境下快速准确检测人体生化指标的需求, 基于 MOMEMS和嵌入式技术, 设计基于微型光谱仪的微型生化检测仪检测系统。该检测系统包括: 光学系统模块, 直线型光谱扫描系统模块, 基于嵌入式 ARM9的步进电机控制系统模块等。并进行了微型生化检测仪检测系统光强重复性实验。实验结果表明, 检测精度高, 光谱扫描速度快, 功耗低, 实现了在检测波长范围内连续光谱检测, 满足微型生化检测仪的应用需求。

为了提高太阳绝对光谱辐照度仪的波长定标精度, 提出了用线阵CCD作为位置传感器进行波长定标的方案, 完成了0.4~1.0 μm波长的定标。根据仪器的安装结构和Fèry棱镜的参数, 描述了波长与CCD像元的对应关系, 制定了定标与计算方法, 并介绍了器件的选型及线阵CCD的时序驱动和输出信号的处理。在室内波长定标中, 利用可调谐激光器作为光源, 确定了CCD像元与中心波长的对应关系, 并通过光谱扫描进行了验证。在室外开展了太阳观测实验, 并与可见-短波红外光谱仪做了对比。实验结果表明, 波长定位精度优于0.5 nm, 测量的光谱曲线吸收峰与大气典型吸收谱线吻合, 同时验证了波长定标方案的可行性与CCD电子学设计的合理性。