基于多普勒效应的视向速度法是探测太阳系外行星的重要方法，探测类地岩石行星需要至少10 cm/s的长期测量精度，这对波长定标技术提出了较高的要求。自2008年锁模激光器天文光梳系统在天文台光谱仪上进行波长定标测试以来，高精度波长定标技术得到了飞速发展，并在之后几年相继出现了使用连续光法布里珀罗标准具、电光调制天文光梳、微腔天文光梳等进行波长定标测试的报道。这些技术所实现的定标精度已经超越上一代基于气体吸收池或空心阴极灯的定标精度，并具有支持10 cm/s或更高长期定标精度的潜力。本文总结了这几种技术的现状并对其未来发展做了展望。

针对半导体激光器在实际应用中波长、功率稳定性较差以及控制系统复杂等问题，设计了一套高稳定度调制光栅Y分支型激光器控制系统。该系统利用模糊比例-积分-微分控制算法稳定功率，并通过两次正交试验优化算法参数，减小功率超调量，同时提出电流自适应补偿的波长校准算法，提升不同功率下的波长稳定性，解决电流内环反馈时引起的波长和功率交叉影响问题。结果表明，仿真优化后的激光器功率超调量从1.528%降低至0.014%，系统调整次数由21减小至17；测试调制光栅Y分支型激光器60 min内的功率漂移量仅为0.004 4 mW，稳定度达到0.060 4%，波长漂移量为1.9 pm，稳定度达到1.22×10^-6。经校准，激光器的半导体光放大器电流在28~78 mA范围内，波长变化量从23.4 pm减小至2.6 pm。

星载痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是我国第一台用于监测对流层和平流层痕量气体的高光谱分辨率成像光谱仪。 为了充分了解载荷的特点, 更好地利用1级数据进行痕量气体反演, 本研究对EMI实测的辐照度和辐亮度数据进行了综合评价。 研究表明EMI紫外2波段(UV2)和可见光1波段(VIS1)的狭缝函数都表现出明显的行依赖性, 其随行波动的标准差是OMI和TROPOMI的6倍以上。 对不同行采用不同的狭缝函数, 可以提高辐照度光谱的定标精度, 进而提高痕量气体反演精度。 EMI辐照度和辐亮度数据都有波长漂移现象, 平均漂移量分别为0.015和0.03 nm, 有明显的行依赖性。 目前的波长漂移量满足设计指标(0.05 nm)的要求, 但在痕量气体反演过程中仍需进行波长精校准。 EMI辐照度数据与OMI和TROPOMI同一天测量的辐照度以及参考太阳光谱高度一致(r>0.95), 绝对偏差小于4.3%; 通过对比在洁净太平洋地区无云像元的平均辐亮度数据发现, EMI与OMI和TROPOMI也有很好的一致性(r>0.93), 平均偏差小于13.2%; 说明EMI数据辐射定标精度较高。 研究表明当前EMI载荷数据质量能够满足痕量气体反演的要求, 可为后续国产载荷的研制和数据质量评估方案提供参考。

作为测量的精度来源，双波长干涉显微镜的光波长需要精确标定以溯源至长度基准。本文提出了一种基于两个光波长之间关系、波长与长度基准之间约束的标定方法。理论分析得到了表面重构误差与波长误差之间的关系，认为表面跳变与高度对两个光波长具有足够的约束自由度，并基于理论分析提出了一种双约束的标定方法。该方法通过测量斜平面与标准高度台阶，分别约束了两个光波长之间的比例关系与算术关系，然后通过求解两个约束关系能够确定光波长。仿真结果表明，双约束标定波长的精度可达到0.1 nm。经过本文方法标定的双波长干涉显微镜，测量微沟槽深度的精度可达到0.5 nm。本文标定方法仅需一块标准高度台阶，为干涉显微镜提供了一种简单的高精度波长标定方法，并可以推广应用于双波长数字全息、三波长干涉等技术。