里德堡原子外差技术通过引入辅助本振场可以极大地提升探测灵敏度，在雷达、电子侦察和通信方面具有广阔的应用潜力。本文在一个2 cm长的室温铯原子气室中，利用相向传输的探测光（852 nm）和耦合光（509 nm）将铯原子激发至里德堡态，用于实现里德堡原子光学探测。实验中分别用喇叭天线和平行板波导作为谐振区和非谐振区的微波发射装置，利用里德堡原子外差技术，实现了谐振区2.63 GHz处最小场强为220.94 nV/cm和非谐振区300 MHz处最小场强为19 μV/cm的微波电场测量，测量灵敏度分别为-131.9（dBm/cm²）/Hz和-93.2（dBm/cm²）/Hz。原则上，通过调谐激光频率激发碱金属原子至不同的里德堡态，并结合谐振区和非谐振区里德堡原子对电场的不同响应，可以在宽带连续频谱范围内实现对微波电场的高灵敏度探测。

风场是水循环、碳循环、气溶胶、污染气体及雾霾的主要动力, 也是大气湍流、风能发电厂、数值天气预报和环保等领域的重要参数。多普勒激光雷达利用多普勒效应, 通过探测发射激光的频率漂移, 可以获得大气风场参数, 因此在众多领域具有重要的应用。首先介绍了多普勒效应和测风激光雷达技术的基本原理, 然后分别从原理和实际应用方面对多普勒测风激光雷达进行了分类。进而系统介绍了相干探测与非相干探测、连续光探测与脉冲光探测、单边缘技术与双边缘技术、FP 条纹与 Fizeau 条纹技术、VAD 与 DBS 扫描等相关技术。最后简要地介绍了地基、机载与星载测风激光雷达的实例, 以及测风激光雷达新技术, 并对多普勒测风激光雷达技术进行了总结与展望。

整层大气透过率是反映大气光学特性的一个重要参数, 在激光大气传输、红外辐射传输的研究以及光电系统的工程应用中都具有非常重要的研究意义。介绍了激光外差技术的测量原理, 并着重介绍了利用激光外差光谱技术高分辨测量整层大气透过率的原理和方法, 以及同步反演水汽廓线分布、柱浓度的方法。进而介绍了课题组研制的 4.5 μm、3.53 μm 波段高分辨率激光外差光谱仪, 光谱分辨率分别达到了 0.006 cm-1、0.002 cm-1, 以及利用这些测量装置在合肥开展的整层大气透过率测量与水汽浓度反演的典型结果。最后对激光外差技术在光电系统工程应用中的后续发展进行了展望。

为了对抽运源的稳频技术做出对比和选择, 采用内调制技术和相位调制光外差技术, 以周期性极化KTP晶体作为非线性晶体, 实现了894.6nm连续光两镜驻波倍频腔的稳频运转。结果表明, 在不同注入光功率下, 用这两种方法锁定倍频腔后获得的蓝光功率基本相同; 在最大注入光功率为350mW时, 获得178mW的447.3nm蓝光, 相应的转化效率为50.8%;在最大注入光功率下, 利用内调制技术和相位调制光外差稳频技术获得的蓝光在2h内功率起伏分别为3.4%和2.3%。该研究对获得稳定输出的447.3nm蓝光用来制备铯原子D1线的非经典光的实验是有帮助的。

介绍了一种利用光外差技术测量光电探测器超宽带频率响应的测试方法。将一个可调谐外腔激光器和一个固定波长的分布反馈激光器(DFB-LD′s)产生的激光输入到光电探测器进行混频。通过对可调激光器腔长的控制,可以在光电探测器产生从DC到上百GHz的拍频信号,在无需额外校准光源的情况下就可以进行光电探测器超宽带频率响应特性的测试,这是该方法最突出的优点。实验证明该方法比较准确、简便、易于操作。在实验中,对两个不同的InGaAs p-i-n探测器进行测量,得到器件的3 dB带宽分别为14.4 GHz和40 GHz。该测量方法对同类实验的研究和应用都具有实用意义。

本文报道一套光学结构用于同步辐射反射镜表面轮廓高精度大面积的测量。采用了光学外差测量与接收技术,以伺服聚焦双折射透镜组分离“o”光与“e”光的聚焦区域,并再共轴组合比较其相位差,从而获得表面起伏的误差值。线性运动的测量工作台使镜面可测量范围从数微米到一米,而最小起伏量及曲率可达很高的测量精度。