基于全保偏掺铒光纤激光器、锁相环系统和太赫兹测距光路搭建了一套太赫兹双光梳测距系统。所采用的全保偏掺铒光纤激光器重复频率为79.261 MHz。利用压电陶瓷(piezoelectric ceramics, PZT)和步进电机(stepper motor, SM)双级反馈控制的方案，实现了重复频率锁定和重复频率1.54 MHz可调。使用频率计数器对双光梳重复频率锁定效果进行监测，重复频率锁定的峰峰值抖动为±1.5 mHz，抖动标准差为0.4 mHz。将双光梳重频差设置在10 Hz，10 min内重复频率差最大抖动为3 mHz，标准差为0.6 mHz。进一步将异步采样双光梳系统应用于太赫兹测距，测量移动距离的误差为3 μm。该系统具有锁定精度高，稳定性强等优势，有望应用于生物无损检测和工业精密加工中。

基于大增益带宽和高热导率晶体的偏振复用激光技术可以提高双频激光器和双光梳激光器在输出光谱范围和功率方面的性能。本文提出一种基于Yb:CALGO晶体的偏振复用激光器。将两片与光轴成45°角切割的双折射晶体放置在增益晶体的前后两侧形成三明治结构，利用双折射晶体的偏振特性使腔内激光形成只在三明治结构部分具备空间分离其余部分共线的偏振方向互相垂直的两种模式。同时，这种三明治结构既能使单束泵浦光能够自动分离为两束空间分离匹配的泵浦光，也可以使腔内增益晶体放置在腔内模式腰斑位置处，与泵浦光达到更好的模式匹配，提高光泵浦效率。最终测得的激光输出功率达到瓦量级并且斜率效率超过30%。在腔内加入标准具后，实现了频差为太赫兹量级的稳定双频激光运转。

对单腔双光梳拍频信号的包络提取方法进行了实验研究。在单个光纤激光器中引入具有强双折射的保偏光纤，使脉冲沿偏振正交的两个方向进行复用传输和锁模。精细调节腔内偏振态，实现了重频差在337 Hz~2.33 kHz范围内连续可调的双光梳生成。通过激光器腔外偏振态调节和偏振分束，获得了消光比分别为28.5 dB和38.2 dB的两路光频梳。两路光频梳经过异步采样后，采用所设计的包络检波电路对拍频信号的包络进行提取，与采用基于样条插值和希尔伯特变换的包络提取算法计算结果相比，所提取的包络峰值位置基本保持一致，验证了该方法的可行性。双光梳拍频信号包络提取实验研究可以快速实时提取包络形状和包络峰值位置，可进一步应用于包络信号触发和精密测距等领域。

中红外双光梳光谱检测系统因其高分辨、高灵敏、快速测量的特性为极低浓度气体的标定带来了革新技术。本文用单腔双波长激光器输出的异步双波长脉冲替代两台锁模激光器，结合非线性差频技术，发展了集成实用化的中红外双光梳系统。共腔产生的1 034 nm与1 039 nm双波长脉冲序列，其重复频率差约为1.18 kHz，且因共模噪声被抑制，脉冲间的相对稳定性较高。利用级联放大器将种子脉冲光功率提升至1.1 W后，与2 W的1 549.315 nm的连续激光非线性差频，将激光器输出波段拓展至中红外。产生的中红外激光功率可达3.5 mW，光谱覆盖范围超过50 nm。对中红外双光梳的相干性进行测量，与1 μm的底层双光梳相比，中红外双光梳拍频梳齿频率间隔、信噪比、线宽等无明显劣化，可为复杂环境下的痕量分析提供可行方案。

双光梳系统在高精度绝对距离测量、三维成像以及光谱测量等领域有着其独特的优势和广阔的发展前景。文中提出一种基于锁相环原理的异步锁定技术，可以对双光梳系统中的重复频率差进行精密锁定。实验中，采用了重复频率约为155.711 MHz和155.714 MHz的双光梳系统，通过反馈控制压电陶瓷（PZT）驱动电压从而控制激光器谐振腔腔长来实现重复频率差的锁定，并利用频率计数器采集锁定后双光梳重复频率差的数据，使用Allan方差和标准差作为频率稳定度的评价指标。最终在1 s的平均时间内，得到重复频率差的Allan偏差为1.8×10⁻¹³，抖动标准差为40.689 μHz。结果表明，该技术可以对双光梳系统的重复频率差进行灵活调整，并具有锁定精度高、抗扰能力强等优点。

太赫兹量子级联激光器（THz QCL）双光梳在光谱检测、测距、成像等领域具有重要应用。双光梳信号严重依赖THz耦合光功率。利用THz QCL激射光为线偏振光的特性，在双光梳光路上插入线偏振片，通过旋转偏振片以达到对THz光强进行调节的作用。系统研究了THz QCL双光梳谱和功率与偏振角度的依赖关系，为实现高稳定THz双光梳光源与应用奠定基础。

Optical frequency comb with evenly spaced lines over a broad bandwidth has revolutionized the fields of optical metrology and spectroscopy. Here, we propose a fast interleaved dual-comb spectroscopy with sub-femtometer-resolution and absolute frequency, in which two electro-optic frequency combs are swept. Electrically-modulated stabilized laser enables ultrahigh resolution of 0.16 fm (or 20 kHz in optical frequency) and single-shot measurement in 90 ms. Total 20 million points are recorded spanning 3.2 nm (or 400 GHz) bandwidth, corresponding to a spectral sampling rate of 2.5 × 10⁸ points/s under Nyquist-limitation. Besides, considering the trade-off between the measurement time and spectral resolution, a fast single-shot measurement is also realized in 1.6 ms with 8 fm (or 1 MHz) resolution. We demonstrate the 25-averaged result with 30.6 dB spectral measurement signal-to-noise ratio (SNR) by reducing the filter bandwidth in demodulation. The results show great prospect for precise measurement with flexibly fast refresh time, high spectral resolution, and high SNR.Optical frequency comb with evenly spaced lines over a broad bandwidth has revolutionized the fields of optical metrology and spectroscopy. Here, we propose a fast interleaved dual-comb spectroscopy with sub-femtometer-resolution and absolute frequency, in which two electro-optic frequency combs are swept. Electrically-modulated stabilized laser enables ultrahigh resolution of 0.16 fm (or 20 kHz in optical frequency) and single-shot measurement in 90 ms. Total 20 million points are recorded spanning 3.2 nm (or 400 GHz) bandwidth, corresponding to a spectral sampling rate of 2.5 × 10⁸ points/s under Nyquist-limitation. Besides, considering the trade-off between the measurement time and spectral resolution, a fast single-shot measurement is also realized in 1.6 ms with 8 fm (or 1 MHz) resolution. We demonstrate the 25-averaged result with 30.6 dB spectral measurement signal-to-noise ratio (SNR) by reducing the filter bandwidth in demodulation. The results show great prospect for precise measurement with flexibly fast refresh time, high spectral resolution, and high SNR.

太赫兹双梳光谱技术因其高频率分辨率和高灵敏度等优点，近年来成为一种有力的光谱测量技术。为了提高光谱系统的探测性能，本文分析了双梳光谱技术在时域和频域中的采样原理及方法，基于两台飞秒激光器搭建了一套重复频率可调的太赫兹双梳光谱系统。通过改变一台光频梳的重复频率，系统地研究了不同重复频率差对太赫兹双梳光谱系统性能的影响。结果表明有效范围内的重复频率差越小，探测到光谱质量越高。当重复频率差为10 Hz时，太赫兹双梳光谱系统的探测性能最佳。此研究为太赫兹双梳光谱技术选择最合适的重复频率差提供了方法。