针对基于光梳的微波光子信道化方案中多梳线平坦光梳生成不易且信道化效率低的问题，提出一种基于信号偏振复用的微波光子信道化接收机。利用2套频率不同的2线本振光梳对处在正交偏振态的射频信号进行解调，可同时接收16个1 GHz带宽的子信道。实验结果表明：系统的镜像抑制比可达到24 dB，三阶无杂散动态范围可达到95.2 dB·Hz ^2∕3。该方案具有子信道数量较多且信道化效率高的优势，在宽带无线通信、雷达、电子战系统中具有较大的应用潜力。

为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析。根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系。通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响。基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性。

激光器是谐振式光纤陀螺(RFOG)的重要组成部分, 其光学噪声严重地限制了RFOG的输出精度。通过建立激光器偏振特性的数学模型, 分析了激光器的偏振消光比、对轴误差和偏振本征态相位差对RFOG性能的影响, 并通过实验验证了模型的正确性。此外, 提出一种基于强度调制基频解调信号的方案, 以补偿RFOG中非理想偏振态的振幅波动。实验表明, 利用该方案可将非理想偏振态下振幅波动引起的陀螺输出波动减小12dB以上。

为了将声光移频器(AOFS)应用至光锁相环路中实现锁相环路快速精密调谐, 并保证相干接收机接收信号的质量, 介绍了AOFS的移频原理以及在锁相环路中的动态工作模式, 对AOFS的插入损耗特性进行了系统的研究, 着重分析了AOFS驱动器功率变化以及移频过程中频率变化对插入损耗的影响。设计并搭建了基于光拍频方法的1550 nm AOFS插入损耗测量实验系统, 测试得出AOFS在各种外界调制信号影响下插入损耗的变化规律, 分析了多种影响因素共同作用下插入损耗的整体动态变化趋势并进行实验验证。根据实验分析结果对AOFS驱动功率进行优化, 结果表明, 将驱动器功率设置为1 W, 相比于25 mW驱动功率, AOFS插入损耗值在移频范围内整体下降15 dB, 最大相对插入损耗值下降1 dB。

研究了利用两个声光移频器间的差频抑制谐振式集成光学陀螺中的背向散射噪声。测试了声光移频器的输出特性, 结果表明声光移频器输出功率随调制频率变化。测试并说明了两路声光移频器的功率不平衡会影响环形谐振器的谐振曲线深度和陀螺解调曲线的斜率, 并最终导致陀螺的测量误差。实验中通过补偿声光移频器的输出功率, 有效地克服了声光移频器功率带宽的影响, 陀螺零漂从补偿前的0.28mV降低为0.095mV。

针对“双频双调制双本振(DFDMDL)”大测距动态范围高重频相干测距测速体制, 分析了该体制信号调制需要考虑的调频线性度、发射光和本振光信号的“幅-频”特性、对称三角线性调频(STLFM)信号的周期稳定性等因素, 通过参数的对比、仿真及实测, 提出了适合本系统的信号调制方案．实测结果表明, 采用声光移频器(AOFS)外调制提供高线性度STLFM信号, 直接数字频率合成(DDS)驱动AOFS, 通过DAC调节射频驱动源功率补偿AOFS非平坦的“幅-频”特性, 以及基于FPGA的高精度时间测量系统监测STLFM信号周期及测量多个STLFM周期间的时间差, 可以使该“双频双调制双本振”体制具有较高的距离测量精度, 并为通过脉冲积累减小发射能量的途径提供了可能．

为实现基于微多普勒效应的远距离目标探测和识别，研究了采用声光移频器的激光外差相干探测结构对目标微多普勒特征探测的影响。建立了声光移频器驱动功率与系统信噪比之间的数学模型，并进行了仿真计算，搭建了1550 nm 激光外差/零差相干探测实验平台对所建模型进行了验证。研究结果表明：在移频器驱动电压限定范围内，驱动电压越高，对微多普勒效应探测的效果越好，得到的目标特征越明显，与理论分析一致。通过对比实验发现在同样条件下，外差探测得到的反映目标特征的时频分布曲线较零差的清晰，特征提取误差小，可读性更高，说明外差探测结构更有利于复杂的远距离目标探测。

多光束傅里叶望远镜(MFT)对运动的深空暗目标快速成像有着独特的优势，但光学、电学、机械、软件等未突破的关键技术制约着其发展。根据傅里叶望远镜的成像原理和戈洛姆法则(Golomb ruler)，分析选取了多光束成像下每束光的移频量，并设计了符合系统要求的声光移频器。结果表明，采用Golomb ruler时，31束光系统下的最大相对移频量为7.47 MHz，设计的声光移频器通光孔径为8 mm，全频带下最低衍射效率为0.9021，各指标都能满足系统需求。因此，多光束傅里叶望远镜的移频技术可行。

分析了单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计中声光移频器驱动信号的频率稳定性和信号功率对待测振动信号的影响.为了降低声光移频器驱动信号频率漂移的影响, 提出双声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计, 并基于直接数字频率合成技术, 以相位噪音低、初始相位可控的芯片AD9912为核心器件, 完成了声光移频器驱动信号生成及处理模块的设计.开展了双声光移频器组成的外差式激光多普勒测振计的振动测量实验,结果表明, 驱动信号生成装置可以驱动声光移频器正常工作, 且测振计的本底噪音在0~10 kHz频带范围内呈现平坦分布, 0~1 kHz频段内噪音得到明显抑制, 较单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计有显著改善.

为了保证合成孔径激光雷达测试中信号光的光束质量，从波动方程出发，推导出传统的衍射光源布拉格声光作用的耦合波方程。根据测试对光束质量的不同要求，借助有限差分方法分析衍射场光强的空间三维分布，发现声场振幅的不均匀分布会影响声光衍射场的光强分布，光强分布不均造成实验中信息光源的探测难度。通过光强空间分布研究增大有效通光孔径到3mm，解决了声光调制器光束衍射质量问题，改进后的光束质量达到实验要求。该研究方法适用于改进声光器件工作参数。