针对不同径向节次拉盖尔-高斯（LG）光束，首先阐述了其物理意义及强度分布规律，分析了高径向节次LG光束在横向偏移入射条件下的旋转多普勒效应（RDE）。其次，根据散射体模型，设计变量控制实验探究了不同径向节次LG光束对横移条件下RDE的影响，实验结果表明：不同径向节次LG光束虽然能够增强横向位移条件下旋转多普勒信号的光强及幅值，有助于转速信息提取，但二者并非线性关系；随着径向节次的增大，频域信号幅值呈现先增大后减小的规律，存在最佳径向节次值，使得信号幅值最大；LG光束的径向节次并不影响转速测量精度。最后，从理论上分析了LG光束的径向节次影响旋转多普勒信号强度的原因。本研究在拓展涡旋光测速应用范围，增加目标转速探测距离及提高准确度方面具有较大的应用潜力。

弱值放大技术由于“异常”的放大效应而被广泛地应用在微小物理效应的测量和高精度计量学中。研究表明,弱值放大能够有效抑制技术噪声和提高系统的分辨率。本文介绍了弱值放大技术的原理和常见的系统构建,简述了弱值放大在生物、材料和化学等领域的应用现状,并对弱值放大技术的发展方向进行了展望。

太赫兹反射式共焦扫描显微成像系统分辨率较高且可呈现物体三维像，因此具有很大的应用价值。针对一种连续太赫兹反射式共焦扫描显微成像实验光路，在所确定的系统参数条件下，计算分析了两种太赫兹波长( 118.83 μm 和184.31 μm )的系统轴向响应特性。仿真结果表明，所设计的波长118.83 μm 的成像实验装置横向分辨率可达0.23 mm，轴向分辨率约为4.27 mm；波长184.31 μm 的系统横向分辨率可达0.36 mm，轴向分辨率约为6.63 mm。探测器轴向偏移影响大于横向偏移影响。

为了设计最优光纤耦合系统，利用高斯模场近似单模阶跃光纤的模场和大模面积光子晶体光纤的模场，推导出了理想情况下空间激光与这两种光纤的耦合效率解析表达式以及光纤端面相对于耦合系统存在横向偏移和端面倾斜时的耦合效率解析表达式。基于上述理论表达式计算了空间激光与光纤的耦合效率，并通过实验验证了此理论表达式的有效性。理论计算和实验均证实了单模阶跃光纤对于横向偏移更敏感，当横向偏移量等于单模光纤的纤芯半径时所对应的耦合效率只有2025%，为理论最大值的1/4；而大模面积光子晶体光纤对于端面倾斜更加敏感，当端面倾斜2°时对应的耦合效率只有405%，为理论最大值的1/2。所提出理论表达式和实验方法完全可以为设计光纤耦合系统提供准确的参数。

点探测器的位置是决定双轴共焦显微技术层析能力的关键因素之一,理想的共焦显微成像系统要求点探测器放在光轴上并且没有离焦情况出现。通过理论和实验分析了点探测器偏离理想位置对双轴共焦显微技术的轴向响应特性造成的影响。结果表明,点探测器的微小轴向偏移对轴向响应特性造成的影响基本可以忽略,但点探测器的微小横向偏移会使轴向响应曲线沿着z轴方向产生一定的移动,移动量随着偏移量的增大而增大。

用失调叠加积分的方法,对厄米-双曲余弦-高斯光束的瞄准稳定性作了研究,得到了厄米双曲余弦高斯光束失调因子|ηm|2的精确解析公式和近似解析公式,并用数值计算了相对横向偏移和相对角向偏移对失调因子|ηm|2的影响以及对精确解析公式和近似解析公式的适用范围作了分析和说明.