提出一种基于电流调制的新型单光纤光镊。通过将经电流调制的980 nm激光注入单模光纤，光纤探头的输出功率发生周期性变化，实现了对粒子运动距离和运动速度的可控式操纵。此外，通过调整盖玻片的倾斜角度改变溶液蒸发力的大小，实现了对粒子的稳定捕获。在构建平面锥形纤维探针的基础上，搭建仿真模型，分析粒子的受力情况，并进行实验验证。实验结果表明，通过对激光器的驱动电流进行调制，可以操纵聚苯乙烯小球实现长达22.76μm的粒子运输，且粒子的运动速度与激光器的调制电流有关，实验结果得到了数值模拟的支持。所提方法使得粒子捕获点的可变式调节和粒子的长距离轴向可控式运输成为可能。

针对电流调制半导体激光器的信号有限时同步传输问题设计了技术方案。文章首先对电流调制半导体激光器的特性进行了理论分析。在此基础上, 利用滑模控制方法设计了独特的滑模面和滑模控制器, 完成了电流调制半导体激光器对目标信号的有限时同步传输。研究结果表明, 该项技术不但能够保证电流调制半导体激光器在有限的时间内完成对目标信号的同步传输, 而且通过简单调节滑模面中的参量便可控制滑模面收敛的快慢。同时, 该项技术对目标信号没有任何限制。

数值研究了一种获取宽带光学频率梳的方案.在该方案中，首先采用调制频率f_m=f₀/n（f₀为1 550 nm垂直腔面发射激光器中两正交偏振分量频率间隔，n为整数）的大调制信号电流调制一个1 550 nm垂直腔面发射激光器，使该1 550 nm垂直腔面发射激光器中的主振荡模式—Y偏振分量输出光学频率梳，而X偏振分量处于被抑制状态；进一步地，引入线偏振光注入，使激光器中两个偏振分量（光谱主峰比小于15 dB）均实现光学频率梳输出；再借助一个偏振片，将这两个偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接，从而获取宽带光学频率梳.基于自旋反转模型，数值研究了由该方案产生的光学频率梳特性.仿真结果表明：在给定的参数条件下，一个自由运行1 550 nm垂直腔面发射激光器（阈值电流为2.6 mA）偏置在11.5 mA时，Y偏振分量占主导而X偏振分量被抑制（光谱主峰比大于30 dB）；在受到调制深度较大的电流调制作用下，该激光器只在Y偏振分量输出光学频率梳；引入线性偏振光注入后，通过调整线性偏振光的偏振方向，可使X、Y偏振分量同时实现光学频率梳输出；最后，利用一偏振片将X、Y偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接，最终可获得一个带宽超过80 GHz的光学频率梳.

采用非线性理论探索了同轴多注相对论速调管放大器(CMRKA)的束波互作用特性, 并与PIC结果进行了验证分析。首先推导了实心电子束的几何因子, 然后分别给出了归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程, 并给出了多注速调管放大器的同轴输入腔间隙耦合系数的公式。对于束压为600 kV、束流为5 kA的16注电子束, 当输入腔间隙电压分别为4.6, 32.7, 189 kV时, 采用一维非线性理论和三维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系, 理论和模拟结果比较一致。当间隙电压为4.6 kV时, 理论计算了多注电子数的个数分别为8,12,16 以及实心电子束的半径与单注电子束通道半径比6/15,8/15,10/15(通道半径不变)时基波电流调制系数随传输距离的变化。结果表明, 随着多注电子数的个数和电子束半径的增加, 基波电流调制系数有逐渐变大的趋势。此外还计算了当间隙电压为20 kV时, 归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和归一化常数N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化。

为了实现一体化结构干涉仪的现场数字化检测, 提出了一种电调谐波长移相干涉术, 通过控制注入电流, 调制半导体激光器(LD)的波长, 从而实现时域移相干涉。通过优化传统的随机移相干涉模型, 采用最小二乘求解线性回归模型迭代算法求解相位, 抑制了电调谐的控制精度有限、LD非线性引起的不等间隔移相, 以及环境震动引起的各采样点位相变化不同步的干扰。将该方法应用于现场检测的便携式斐索干涉仪上, 利用其与Zygo GPI XP/D型干涉仪测量同一块光学平晶, 测量结果的峰谷值偏差为9.91 nm,均方根值偏差为5.22 nm, 能满足现场定量检测的精度要求。该方法还可以应用于其他类型的激光干涉仪中。

光声光谱法是检测气体最灵敏的方法,气体浓度检测精度可达到ppt量级,但这需要复杂的实验系统和昂贵的器材,不利于在工程实践上使用.本文基于可调激光器的电流调制特性,提出了一种在测量气体吸收谱的吸收零点和吸收峰之间有效切换波长的简单调制方法.当激光功率为2.1 mW时,甲烷气体浓度的测量极限可达到0.46 ppm,测量结果证明了双波长法的可行性.

采用一维自洽束波互作用的非线性理论，探索了相对论速调管放大器(RKA)的束流调制特性，并与二维PIC结果进行了比较和分析。首先推导了环形电子束的几何因子，然后分别给出了两腔调制时归一化调制电流和电子束动能的积分微分方程。采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算了中间腔间隙电压的幅度和相位，幅度的相对误差为0.07%，相位误差为2.15°。给出了输入腔和中间腔的间隙耦合系数公式，对于束压为715.2 kV、束流为8 kA的电子束，当输入腔和中间腔间隙电压分别为14，315.2 kV，输入腔和中间腔相位差为90.59°时，采用一维非线性理论和二维粒子模拟程序分别计算了基波电流调制系数和距离的关系。对于基波电流调制系数，中间腔之前处于线性区，理论值与模拟值比较一致；在中间腔内部基波电流调制系数出现明显的下降，理论值与模拟值之间的差距较大；中间腔之后处于非线性区，对于基波电流调制系数的最大值和对应的纵向位置，理论值与模拟值基本一致。当束流传输距离为65.8 cm时，计算了归一化电流和归一化电子束动能随时间的变化和电荷守恒参量N(z)与调制电流的n次谐波的电流调制系数随传输距离的变化情况。

在基于激光自混合干涉的理论上, 提出了一种利用二次反馈激光自混合干涉的新型测距方法。利用三角波电流对半导体激光器进行调制, 得到一次反馈自混合干涉信号。通过对信号分析可知, 当半导体激光器被调制后, 会产生一系列的模跳, 模跳的数量与绝对距离成正比。通过计算在一个三角波电流调制周期内模跳的数量, 就可以求出绝对距离。利用多重激光自混合的概念, 提出该种新型测距方法。建立了距离测量系统, 进行了实验验证。实验结果表明: 由于步长分辨率精度的提高, 测距精度明显提高。