离轴积分腔输出光谱技术具有实验装置简单、灵敏度高、响应时间快等特点，常被应用于一些超高灵敏度的气体探测领域。高反射率镜片作为系统的重要组成部分，其反射率是影响整个光谱系统测量准确性的重要因素之一。结合射频噪声源搭建了一套离轴积分腔输出光谱测量系统，首先以CH₄气体在6046.96 cm^-1处的吸收谱线作为研究目标，对不同压力下有无噪声源时的腔镜反射率进行了标定研究，结果表明在有无噪声源两种不同条件下标定的镜片反射率具有一致性，而且反射率随着压力的增加有降低的趋势，计算得到的镜片最高反射率约为0.99992。进而对有无噪声源时0.4 μmol/mol浓度下的CH₄测量信号进行了研究，发现引入噪声源后，虽然降低了信号的峰值高度，但信噪比提高了约1.3倍，最小可检测浓度为0.0045 μmol/mol，表明该系统可有效用于大气环境以及工业应用过程中的CH₄高灵敏度测量。

提出了一种基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪和相位信号解调的激光器线宽测量系统，基于相位信号解调的微分交叉相乘算法，可对所采信号进行高速实时处理，快速给出待测激光器的频率噪声信息和线宽值。该系统光路结构简单，无须主动控制，测量结果重复性高。考虑采样信号是否同时包含源信号的最大值和最小值这一重要问题，在仿真和实验两种情况下着重讨论了对源信号进行采样窗口为0.5，0.4，0.1，0.05和0.01 s的采样对所测试激光器频率噪声功率谱密度的影响。仿真和实验均表明，使用采样窗口为0.1，0.05和0.01 s未同时包含源信号的最大值和最小值的采样信号计算获得的激光频率噪声功率谱密度幅值偏高。进一步使用β-分割线法对1.5 μm波段商用激光器和实验室自制的2 μm波段激光器进行线宽测量验证，结果表明，使用同时包含源信号最大值和最小值的采样信号处理得到1.5 μm波段商用激光器的线宽值在测量时间为2 ms时为5 kHz，同时本结论可拓展至全波段适用。

利用声光调制器(AOM)激光反馈回路对泵浦激光的强度噪声进行抑制，获得了5 dB以上的强度噪声抑制(@f=1 Hz~50 kHz)。2 μm单频光纤激光器的相对强度噪声获得3~15 dB的抑制(@f=1 Hz~50 kHz)，且其强度噪声水平接近探测器极限(@f=40~400 Hz)。同时，其频率噪声也得到了3~8.4 dB的抑制。经过两级掺铥保偏光纤放大器后，2 μm单频激光的输出功率提升至5.2 W左右，其频率噪声几乎没有明显增加，并且频率噪声水平均在100 Hz/ $\sqrt {{\rm{Hz}}} $ (f>13 Hz)。实现了频率响应为45 MHz/V，频率漂移为41.4 MHz@1 h，功率波动<0.4%@1 h，线宽<5 kHz稳定的单频激光输出。该类超低噪声2 μm单频光纤激光器将成为下一代引力波探测器的候选光源。

低噪声激光器是空间激光干涉仪引力波探测器的核心组件之一，激光器的输出功率、强度噪声、频率噪声等性能直接影响空间引力波探测器的灵敏度。空间引力波探测器对激光器的结构设计、噪声水平等提出了严格的要求。本文介绍了空间引力波探测器的目标和对激光器的要求，分析了激光器噪声性能对探测器灵敏度的影响，梳理了国内外典型探测任务中低噪声激光器研究进展，比较了不同激光器的噪声性能。最后，阐述了强度噪声抑制和频率噪声抑制的原理和进展，并对国内空间引力波探测用的低噪声激光器的研究进行了展望。

首次引入自适应递归最小二乘法（RLS）抑制100 km传输光纤水听器系统低频（0~500 Hz）本底噪声，并与直接相减法（DS）作比较。结果表明： DS基本噪声抑制作用不佳；RLS自适应消除法对系统噪声具有明显抑制作用，可达16 dB @ 40 Hz，20 dB @ 100 Hz，15 dB @ 200 Hz，18 dB @ 300 Hz，13 dB @ 400 Hz。经RLS自适应噪声抑制后，系统在350 Hz以上的噪声稳定在-95 dB，与高频部分噪声水平相当；RLS自适应消除可以在噪声抑制的同时，完整保留传感探头中的有用信号。

通过建立包含朗之万噪声源的三模速率方程模型，模拟研究了回音壁模式微腔激光器的噪声特性和线宽特性，特别是注入电流热效应引起的跳模及其对光功率和实现窄线宽的影响。回音壁微腔激光器单模工作时，在大偏置电流下可由低频处的频率噪声得到百kHz以下的激光器线宽；在微腔双模激射状态下，由于模式竞争作用，微腔激光器的相对强度噪声和频率噪声在低频处都有明显的升高，使得激光器的线宽展宽。此外，还采用快速傅里叶变换的方法由时域信号计算获得激光模式光谱线型，由此得到的激光模式线宽与通过频率噪声谱获得的线宽基本一致。