简要阐述水下无线光通信国内外研究现状,指出蓝绿激光通信具有隐蔽性高、速率快、体积小等优势。分析了水下信道无线光的传输特性,对海水中激光衰减的来源进行了描述。根据系统框架,提出水下无线光通信的关键技术研究以及解决方案,分别对高效自适应蓝绿光光源、通信链路方式以及超窄带原子滤波技术进行了研究。对日后水下无线光通信的研究提供了思路。

利用法拉第反常色散滤光器(FADOF)透射频谱曲线稳定而又可调谐的特点,设计了一种测速多普勒激光雷达, 一方面用其对发射激光稳频,同时用同种原子的FADOF对回波光鉴频,使发射激光频率和鉴频曲 线建立相对稳定的关系,可有利于提高测速精度。试验系统采用Cs原子FADOF, 在-40~40 m/s的 测速范围内,测速误差为±0.74 m/s。

在许多光电系统中,如激光雷达、激光通信、光电探测等,对其 滤光和鉴频的能力提出了越来越高的要求。 采用传统的光学高分辨技术满足这些应用要求,存在高光谱分辨率与系统稳定性、技术复杂性、 甚至成本的矛盾,而采用基于原子跃迁的高分辨光学技术(即原子滤光技术),可以在很大程度上缓解这一矛盾。 在光电系统接收端采用原子滤光技术后,在其发射端也必须采用同种原子的同种跃迁控制激光波长, 从而构成了原子控制的光学信道。介绍了原子控制光学信道的作用、原理、构成,以及几种采用 原子控制信道进行高分辨率滤光和高精度鉴频的光电系统。

太阳高分辨率速度场观测系统可用于探测日震的活动信息，对太阳内部结构的研究具有重要意义。探讨了双峰钾原子滤光器在太阳光球层速度场观测中的应用方法，即利用法拉第反常色散原子滤光器(FADOF)的高光谱分辨率和光谱稳定性等优点，采用双峰钾原子滤光器分辨来自太阳光球层钾线(769.898 nm)光谱的多普勒频移，并提出用F-P标准具对透过原子滤光器的双峰信号进行光学选支，从而获得太阳光球层多普勒速度场图像。研制出双透射峰钾原子滤光器原理样机，经测试其谱型与理论谱型符合良好，满足太阳速度场高分辨率观测的需要。将此技术方案扩展到太阳的其他谱线，可实现对太阳大气多层次速度场的同时观测。

法拉第反常色散原子滤光器作为一种精密光谱仪器，具有光谱分辨力高、光谱稳定性好等优点。探讨了利用双透射峰钠原子滤光器进行高分辨力太阳多普勒观测的方法，在此基础之上开发了原子滤光器透射谱型理论模拟软件，研制出双透射峰钠原子滤光器样机并对其进行了透射谱型测试。测试结果表明，理论模拟的透射谱型与实验测试结果符合良好，在双峰间距、透射带宽等参数方面基本满足太阳多普勒观测的要求，为太阳观测提供另一种有效手段。

By using Faraday optical filter combined with four-wave mixing (FWM) amplifier, a narrow bandwidth optical amplifying atomic filter with switchable dual-passband is demonstrated experimentally. The two transmission peaks of the filter correspond to the Stokes and anti-Stokes frequencies, exhibiting a Raman gain in 13- and 17-fold, respectively, with bandwidth of ?120 MHz. By properly setting pump laser detuning, switching between filter passbands is realized. We also investigate the dependence of peak transmission on both pump laser intensity and Rb cell temperature. This atomic filter can find practical applications in long-distance laser communications and laser remote-sensing systems.

原子滤光器是一种新型的光频选择与光频鉴别器件,由于该器件工作频率由原子的跃迁频率所决定,使之具有中心频率极稳、工作带宽极窄、以及带外抑制强、透射效率高等诸多优点。近年来,该器件在激光雷达、激光通信等多种光电探测领域获得了越来越广泛的应用,并由此大大提升了光电系统的能力和水平。介绍了几种典型的原子滤光及鉴频器件的原理、结构及其研制状况,并介绍这些原子滤光或鉴频器件在若干重要光电探测系统中的应用技术及应用效果。

对工作在铷5P1/2→10S1/2（532 nm）跃迁的法拉第反常色散滤光器的传输特性, 并对中间场下激发态法拉第反常色散滤光器的理论模型进行了分析与讨论。依据量子力学微扰理论和量子跃迁理论, 给予了完整地描述。理论分析结果表明, 在气室温度434 K,磁场强度0.067 T,抽运光强度20 W/m2,气室长度0.1 m条件下, 法拉第反常色散滤光器处于一个最佳工作状态; 期望的线芯工作方式得以实现, 中心透射峰适宜作滤光器的信号光通道。理论模型预测滤光器的峰值透过率接近50%, 等效带宽仅为2.6 GHz。铷532 nm激发态法拉第反常色散滤光器的光谱特性可用于检测具有重要应用价值的二倍频Nd：YAG激光信号。

在已有的双波长高空探测激光雷达的基础上，通过采用钠原子滤光器技术以及配合相应的关键技术，使得其中的钠层荧光通道具有了白天探测能力。由于钠原子滤光器极窄的滤光带宽和极强的带外抑制，使得即使在中午太阳背景光最强的时段，也能以光子计数方式探测到80～110 km高空钠层的微弱回波信号。实验观测结果表明，该技术已具备了对高空钠层的全时段探测能力，从而使利用激光雷达对我国高层大气进行24 h连续探测研究成为可能。

为了设计性能优良的滤光器，对铯原子459nm斯塔克调谐型法拉第反常色散滤光器(FADOF)的滤光特性进行了分析与讨论。计算了铯原子459nm斯塔克调谐型FADOF(S－FADOF)透射谱，并与同等条件下铯原子459nm FADOF透射谱进行了比较；分析了不同磁场强度和气室温度对铯原子459nm S－FADOF透射谱的影响；给出了铯原子459nm SFADOF透射谱中心频率频移量随电场变化的理论曲线。结果表明，电场的引入并不改变其透射谱结构，仅使中心频率发生频移，并且随外加电场强度的增加，频移量不断增大。此项研究在星潜通信，海洋遥感等领域有潜在应用价值。