光学微腔光频梳(Optical Frequency Comb,OFC)具有阈值低、结构紧凑以及易于芯片集成等优势,在精密光谱测量和原子钟等研究领域具有非常好的应用前景。尽管关于OFC的研究已经取得丰富的成果,但大多数OFC具有稀疏的梳齿模式,不利于OFC的调谐。鉴于此,利用高品质因子光学微泡谐振腔的欧姆热实现OFC的调谐。首先理论上分析微腔色散原理,并计算微腔色散参量与微泡谐振腔尺寸的关系。然后制备直径为275 μm和品质因子高达1.2×10 ⁸的微泡谐振腔,在反常色散区通过连续激光泵浦来获得宽带OFC。最后将微金丝集成于直径为297.5 μm的微泡谐振腔中空通道内并置于电路中,利用电流控制器为微金丝施加电流来产生欧姆热以实现OFC的调谐,调谐范围达到0.21 nm。

为了研究超高斯脉冲在具有不同陡峭程度的超高斯型色散渐减光纤中的传输特性, 采用了非线性薛定谔方程和分步傅里叶变换的方法, 数值模拟了超高斯脉冲在超高斯型色散渐减光纤中的演化规律。在反常色散区考虑色散和非线性效应的情况下, 对超高斯脉冲的阐述特性进行了时域和频域上的理论分析与实验验证。结果表明, 陡峭程度m=4时,超高斯型色散渐减光纤的传输特性最好。此研究对超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析是有帮助的。

理论分析了利用马赫-曾德干涉仪及平衡零拍探测技术测量相干介质色散特性的方法, 实验测量了三能级铯原子分别在电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种截然相反的相干效应下的色散特性.研究表明: 在原子频率共振中心, 对于透明介质, 由于吸收减弱效应, 信号光能穿出介质, 保证了有效色散信息, 即正常色散特性能被测量到; 相反地, 对于吸收介质, 由于强吸收效应, 只有在低粒子数密度条件下, 即保证有信号光没有被完全吸收而穿出介质, 才能测量到介质的反常色散特性; 当提高铯泡温度时, 介质对信号光吸收增强以至完全吸收,并且吸收频谱宽度变宽, 导致色散信息不能被有效测量到.

简要阐述水下无线光通信国内外研究现状,指出蓝绿激光通信具有隐蔽性高、速率快、体积小等优势。分析了水下信道无线光的传输特性,对海水中激光衰减的来源进行了描述。根据系统框架,提出水下无线光通信的关键技术研究以及解决方案,分别对高效自适应蓝绿光光源、通信链路方式以及超窄带原子滤波技术进行了研究。对日后水下无线光通信的研究提供了思路。

通过研究发现双包层结构能降低石英基光子晶体光纤损耗, 并制备一种高非线性双包层结构石英基光子晶体光纤来进行实验研究.使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的石英基光子晶体光纤在反常色散区泵浦, 研究不同的泵浦功率和泵浦波长对中红外超短脉冲孤子的影响, 并分析了石英基高非线性光子晶体光纤中红外超短脉冲孤子产生的物理机理.结合实验发现在泵浦功率为827 nm, 功率从0.1 W增加到0.42 W时, 中红外第一个孤子随功率增加从1933 nm移动到2403 nm, 可调范围达到470 nm, 为石英基光子晶体光纤产生宽带可调超短脉冲源创造了很好的条件.

光子晶体光纤作为光学非线性良好介质, 对超连续谱产生具有重要作用。 深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求, 然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响, 利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(<280 nm)超连续谱的报道较少。 通过理论和实验研究了高非线性光子晶体光纤在深紫外区的频率变换, 并分析其产生的物理机理。 使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的光子晶体光纤在反常色散区泵浦, 研究了不同泵浦功率和泵浦波长对深紫外区超连续谱的影响, 结果表明: 泵浦波长固定为860 nm时, 深紫外频率光谱展宽范围随泵浦功率的增加而逐渐展宽; 泵浦功率固定为0.4 W时, 泵浦波长的增加不仅展宽超连续谱范围而且极大的提高了深紫外区光谱的转换效率。 当泵浦波长为870 nm, 泵浦功率为0.4 W, 实验所用光子晶体光纤长度为1.45 m, 零色散波长为825 nm时, 光子与色散波的交叉相位调制使深紫外基模超连续谱扩展到最短波长212 nm。

针对高功率射频板条CO2 激光器铜电极表面放电氧化、受射频放电的电子溅射，致使电极表面不光滑，辉光放电不均匀，光波导损耗严重等问题。利用Al2O3波导介质膜具有的反常色散效应、耐高温能力强的特点，采用磁控溅射镀膜技术对激光器电极表面先镀Al，而后阳极氧化获得Al2O3 波导介质膜。分析了磁控溅射工艺对膜层结构的影响，测量了镀膜电极对CO2 激光的反射率，并进行了放电实验检测。结果表明，溅射功率为250 W 时可得到致密的镀膜层结构；厚度6 μm 的Al2O3 薄膜，对波长10.6 μm 的CO2 激光波导反射率最高达75%；电极镀膜后激光器输出功率在占空比为30%时为700 W，占空比为60%时达到了1300 W。

为了得到在高背景噪音下对弱信号光的提取, 实验研究了基于87Rb D1线5S1/2 F=2→5P1/2 F′=1跃迁的795 nm法拉第反常色散光学滤波器.充铷的样品池所含87Rb的比例高于自然铷, 样品池处在均匀的磁场中并且夹在两个相互正交的偏振片之间.入射的探测光通过样品池, 与原子相互作用, 由于法拉第旋转效应实现滤波功能.改变实验条件, 透射结果随之明显变化.当温度从340 K升高到360 K, 透射谱的变化情况被细致记录, 并且分析了导致透射情况变化的原因.在适当的工作温度以及磁场条件下, 得到线宽为约220 MHz的超窄带透射谱线, 谱线透过率约为48%.87Rb D1线的实验结果优于85Rb的吸收线.

太阳高分辨率速度场观测系统可用于探测日震的活动信息，对太阳内部结构的研究具有重要意义。探讨了双峰钾原子滤光器在太阳光球层速度场观测中的应用方法，即利用法拉第反常色散原子滤光器(FADOF)的高光谱分辨率和光谱稳定性等优点，采用双峰钾原子滤光器分辨来自太阳光球层钾线(769.898 nm)光谱的多普勒频移，并提出用F-P标准具对透过原子滤光器的双峰信号进行光学选支，从而获得太阳光球层多普勒速度场图像。研制出双透射峰钾原子滤光器原理样机，经测试其谱型与理论谱型符合良好，满足太阳速度场高分辨率观测的需要。将此技术方案扩展到太阳的其他谱线，可实现对太阳大气多层次速度场的同时观测。

法拉第反常色散原子滤光器作为一种精密光谱仪器，具有光谱分辨力高、光谱稳定性好等优点。探讨了利用双透射峰钠原子滤光器进行高分辨力太阳多普勒观测的方法，在此基础之上开发了原子滤光器透射谱型理论模拟软件，研制出双透射峰钠原子滤光器样机并对其进行了透射谱型测试。测试结果表明，理论模拟的透射谱型与实验测试结果符合良好，在双峰间距、透射带宽等参数方面基本满足太阳多普勒观测的要求，为太阳观测提供另一种有效手段。