在87Rb冷原子系综中通过自发拉曼散射过程产生原子自旋波与光子的关联, 利用偏振干涉仪将与磁敏感自旋波关联的Stokes光子的两个空间模式编码为一个偏振量子比特, 产生磁敏感自旋波与光子的纠缠源。采用近共线装置和精确补偿地磁场, 纠缠源的寿命达到900s, Bell参量S=2.58±0.03。

提出了一种紧凑型偏振干涉仪，其能够在单一记录设备上同时获得等离子体干涉、偏振以及阴影图，通过单发测量即可求解磁感应强度。通过理论分析和参数仿真，确定了干涉仪的最优光学设置，明确了干涉仪的误差来源。干涉仪被成功应用于激光固体靶自生磁场的实验中，可成功测量到几百微米空间尺度、10 T量级的磁场。借助磁流体模拟与虚拟仪器建模，得到了磁场的合成诊断图像，模拟合成结果与实验结果显示出令人满意的一致性。这种紧凑型偏振干涉仪有望提升大激光装置的实验效率，也可以用于提高小激光装置的灵活性，能够有效降低磁场诊断的成本和风险。

为了消除Michelon测量光路中PBS胶合层所引入的寄生条纹误差, 提出了一种以TP(Twin-PBS)结构为分光核心的动态干涉光路。结构以Mach-Zehnder光路为起点, 融合同步移相的偏振光学需求、开放的外部测量臂需求、紧凑化与调校便利性需求以及测试光束和参考光束只在PBS内的镀膜面进行分光的需求。采用琼斯矩阵构建了偏振光传输模型, 通过Zemax等软件的仿真模拟, 对新式光路进行了紧凑化设计和调校工艺流程设计, 压缩了调校步骤。最后利用配置光源组件、成像组件、模块化光路与偏振CCD构成的TP型动态干涉仪对三反系统进行了镀膜前预测量, 实现了(4%)3极弱反射光下的精密测量。

针对电力设备环境监测的现实需求, 开展了光纤阵列温度传感技术的研究。提出了一种以保偏光纤作为传感单元的干涉型传感探头, 建立传感系统的数学分析模型, 构建干涉光路, 分析传感探头长度、光源波长等参量对测温范围的影响。在此基础上, 完成了基于毛细玻璃管的传感器封装设计并研制系统样机。最后, 开展了温度测试实验和传感器重复性实验。实验结果表明, 在光源波长相同的情况下, 传感探头越短, 其测温范围越大, 并且当传感探头为1 cm时, 其测温误差大约为0.37 ℃, 精度约为0.3 ℃。对于光纤温度传感技术在电力等行业中的应用有参考价值。

温度场的精密测量对机械、航空航天、生物医学、食品化工、电力、能源和环境等诸多行业都有重要意义。提出了一种基于多步相移法和偏振干涉光学层析光路的三维温度场测量方法。首先,结合马赫-曾德尔干涉光路结构与光学层析技术设计偏振干涉光学层析测量系统,并利用偏振器件的旋转实现多步相移以实现高精度信号检测。然后,通过指数型滤波反投影算法还原得到被测介质的三维折射率分布,进而获得三维温度场分布。最后,推导了测量公式并搭建了实验系统。误差分析表明,现有实验条件下的系统测量不确定度约为0.8 ℃。测量实验和比对结果表明,所测得的温度场与实际情况吻合,与铂电阻温度计的标定温度比对结果小于2 ℃。

为满足中波红外高空间分辨率偏振干涉测量需求, 本文提出一种基于微型静态干涉原理的中波红外线偏振干涉成像系统。该系统不含狭缝, 具有信息量多, 光通量大等优点。介绍了线偏振干涉成像系统的工作原理, 采用近轴光学理论计算了初始结构参数, 进行了系统优化设计。分析了入射光分别为完全非偏振光和线偏振光时系统的透过率, 给出了系统所能探测的最小辐射强度。为了降低探测器强度的随机波动对偏振测量的影响, 采用等权重方差优化了系统的偏振测量矩阵, 并通过数值仿真验证了方法的正确性。最后, 分析了偏振片的旋转误差对偏振测量的影响, 给出了偏振探测精度为2%时的偏振片旋转公差容限。设计结果表明: 傅立叶变换型线偏振干涉成像系统成像质量良好, 在探测器的特征频率17 lp/mm处, 各视场的调制传递函数值均大于06, 满足系统的使用需求。

基于迈克尔逊干涉原理和激光自准直原理，采用共光路布局，研制了能对运动工作台同时进行一维位移和二维角度测量的三自由度激光测量系统。在位移测量中，采用光程差放大技术，并结合偏振干涉技术和信号差分处理，得到高质量的位移输出信号和高分辨力的位移测量结果。在角度测量中，运动工作台的偏摆和俯仰运动会引起固定在工作台上的反射镜位置变化。入射光被反射镜反射，并被四象限探测器探测，根据四象限探测器上的光斑位置变化，获得偏摆角和俯仰角的变化值。对研制的系统进行稳定性和分辨力测试，同时与英国雷尼绍XL-80激光干涉仪进行比对实验。实验结果表明：测量系统的位移分辨力为0.8 nm，角度分辨力为0.2″；在50 mm的测量范围内，与雷尼绍XL-80激光干涉仪测量值相比，系统的位移最大偏差小于100 nm，偏摆角最大偏差为0.5″，俯仰角最大偏差为0.4″。

相位补偿器是偏振干涉仪的核心部件, 其稳定性直接影响偏振干涉光谱仪的可靠性.本文分析了相位补偿器的光程差相对灵敏度、光楔倾斜误差、斜入射角误差和温度适应性等指标, 并给出相应的误差容限计算公式.研究表明：相位补偿器移动光楔沿运动方向的抗干扰能力是经典迈克尔逊干涉仪的2/Δnsin θ倍, 抗倾斜能力是经典迈克尔逊干涉仪的1.75/Δn倍;当入射光以微量倾斜误差入射后, 相位补偿器不会产生额外的附加光程差; ―20～85℃范围内的温度变化对相位补偿器产生的最大光程差误差为1.8 μm, 具有很高的热稳定性; 当光楔角为30°时, 干涉仪在性能、尺寸和成本之间达到均衡; 晶体材料的双折射率差通常远小于1, 偏振干涉的稳定性更加明显.本研究为相位补偿器在更为复杂的环境中的应用奠定了基础.

提出一种基于偏振干涉的单光路近红外光谱仪光学系统.针对光纤耦合卤钨灯光源,设计离轴抛物面镜准直和会聚光学系统.氦氖激光作为采集控制光源, 用冷光镜与近红外光束实现分合.采用正交放置的格兰-汤普逊棱镜为起偏和检偏器, 设置补偿晶体和扫描光楔完成偏振干涉的相位补偿.近红外光偏振干涉光谱仪光学系统的光谱范围为800～1 700 nm,理论光谱分辨率优于8 cm-1 ,通光口径Φ10.4 mm.质量评价表明, 全视场点列图均方根半径值约为1.7 μm, 垂轴色差小于0.2μm, 全视场范围内几何包围圆Φ14 μm之内能量达到100％.

为了对双折射滤波器中晶体片厚度需要达到的精度进行定量分析，根据双折射滤波器的滤波原理，引入了晶体片材料的双折射率色散，得出了晶体片的厚度偏差、相位延迟量偏差、目标波长移动量之间的关系，最后进行了模拟验证。结果表明，对于铌酸锂晶体制作的晶体片，材料的双折射率色散是不可忽略的，基于它得到的厚度精度是保证滤波器性能的必要条件，这些研究结论对于高性能双折射滤波器的实际制作有重要的参考价值。