提出并设计了一种基片式多纵模拍频光纤激光位移传感器, 利用谐振腔中不同模式之间的拍频信号实现传感, 可以监测物体微小位移。该传感器采用应变传感基片结构, 有效对光纤进行保护, 并能缓冲拉伸和压缩带来的形变, 增加传感器灵敏度。同时在原有多纵模拍频光纤激光器的基础上进行了改进, 使系统获得更高的信噪比。阐述了多纵模拍频传感器的测量原理, 设计制作应变片并搭建实验平台。实验选取4个不同拍频信号作为传感信号, 实验数据表明: 在0～30 mm范围内, 频率漂移基本呈线性变化, 线性拟合度最高可以达到0.999 4, 这与理论推导结果一致。由于拉伸平台的拉伸精度限制, 该传感器的测量精度为1×10-3 mm。经过反复实验表明, 该传感器具有良好的稳定性。

瞬态宽带宽光信号广泛存在于激光干涉测速、光通信等领域, 具有宽带宽、非重复性的特点, 但现有的直接或间接光脉冲测量技术还无法应用于此类信号的测量。利用时间-波长映射的啁啾光脉冲和四波混频效应对瞬态光信号进行超高速光采样, 通过采用时间拉伸技术和色散介质, 放大其时间尺度, 成倍提高了后端电子记录系统的带宽及采样率。实验结果表明, 该方法可以实时测量带宽为56.978 GHz的光拍频信号, 等效测量时间分辨率为3.7 ps, 证实了所提方法的有效性。

散斑噪声会影响调频连续波(FMCW)相干激光雷达的拍频信号质量，进而影响雷达的探测性能。为衡量该影响并优化系统设计，采用几何光学近似的方法对散射场进行了简化处理。通过蒙特卡罗模拟仿真建立了散斑噪声对系统拍频信号强度的影响模型，并优化了系统光学天线孔径的设计。系统测试实验结果表明，拍频信号的强度与粗糙面高度和波长的比值成负指数关系，且弱散射表面的信号强度衰减更快。实验结果与理论和仿真分析相吻合，优化设计后的系统可对存在散斑噪声的拍频信号进行有效探测，且其测距和测速误差分别小于1 cm和0.05 cm/s。

利用半导体线性调频可以实现对距离的绝对测量,但半导体激光器的光频调制特性受环境温度变化的影响很大,限制了该方法的测量精度和稳定性,无法走出实验室.为了解决这一难题,本文提出一种采用双参考光的绝对测量方法.通过测量两个拍信号频率,消除了温度的影响,提高了测量精度.这种方法对促进距离绝对测量的实用化有重要的意义.