本文在理论上提出了一种由非线性分束器和线性合束器构成的量子混合干涉仪,其中非线性分束器是由非线性参量过程结合量子压缩源的线性相干反馈构成,用于提高量子混合干涉仪相位灵敏度。具体而言,光学参量放大输出的光束与量子压缩源线性反馈至输入端,获得一对纠缠度可控的双模压缩光束,结合线性合束器,构建反馈型量子混合干涉仪。结果表明,相比于无反馈量子混合干涉仪,本方案通过调节反馈强度至合适区间,可以在增加相敏光子数实现干涉信号强度提高的同时,增强两干涉臂之间纠缠度进而减小干涉噪声。此外,将压缩真空态作为反馈环结构的输入态,能够进一步降低探测信号的噪声。因此,本方案从以上三个方面有效地提升混合干涉仪的测量灵敏度,甚至在有损的情况下,相比于无反馈情形,该反馈型量子混合干涉仪仍具有更好的相位灵敏度,表现出更好的抗损能力,有望应用在量子精密测量领域。

基于六光子双数态，研究了两输出光子计数测量方案的最大似然估计量及其相位灵敏度，并用最大似然估计量重构双折射样品的二维显微图像。数值结果表明，两组两输出测量方案可以避免暗点处的相位灵敏度发散，从而克服显微图像的散斑问题。与单光子情况相比，重构的图像整体品质因子接近于理想的六光子双数态增益因子。

该文介绍了压差式光纤矢量水听器及其基元的工作原理, 并分析了光纤层等效处理对仿真结果的影响。基于有限元法对压差式光纤矢量水听器的基本性能进行了仿真分析, 根据仿真模型所选定的参数研制压差式光纤矢量水听器样品, 并对样品在频率为20~1 000 Hz时进行了测试。测试结果表明, 声压相位灵敏度的仿真计算结果与实验测试结果基本一致, 平均差值约为1.0 dB。研究结果表明, 采用有限元法对压差式光纤矢量水听器的声压相位灵敏度进行仿真具有可行性。

为了实现大范围的水下微弱声波探测, 提出了一种基于后向瑞利散射空间差分干涉的光纤分布式声波检测（DAS）技术。声波振动引起单模传感光纤中后向瑞利散射光的变化, 将含有声波信息的后向瑞利散射光注入到非平衡迈克尔逊干涉仪, 调节干涉仪的臂长差实现不同长度的相邻空间段的后向瑞利散射光干涉, 然后采用3×3耦合器解调技术解调出相位信息, 实现声波信号的测量。实验搭建了一套基于DAS技术的水下声波测量系统, 该系统不仅能够实时准确定位两个声波位置, 还能还原声波的幅值、频率、相位等信息, 并且实现了1 kHz情况下的-148.8 dB(re rad/μPa)水下声压相位灵敏度, 100~1 500 Hz频率的频响平坦度在1.2 dB之内。实验结果证实DAS技术能够实时快速地实现多个声波信息的定量测量。

为了解决光纤传感器中普遍存在的温度和应变交叉敏感问题，基于少模光纤的模间干涉原理，研究了LP01和LP02模式干涉的应变和温度传感特性，详细分析了模间干涉传感的相位灵敏度理论。结合少模光纤的数值仿真结果，设计了一种温度不敏感的应变传感少模光纤，其纤芯直径为15.1 μm，在1550 nm下纤芯折射率为1.4512，包层折射率为1.444。搭建了实验系统来研究少模光纤温度和应变传感特性，结果表明：理论计算能够较好地预测实验结果；少模光纤在0~600 μm范围内，应变的相位灵敏度为0.0196 rad/μm，在30~330 ℃范围内，对温度不敏感，可有效改善温度和应变的交叉敏感问题。

报道了声低通滤波光纤水听器的抗混叠实验结果。声低通滤波光纤水听器是为解决高频混叠问题而提出的一种新型光纤水听器。理论分析和实验研究已经表明, 该类光纤水听器的声压灵敏度频响具有较好的低通滤波特性, 对高频声信号有很强的抑制作用。通过设计对比实验, 研究了高频干扰对普通光纤水听器系统信号解调的影响, 以及声低通滤波光纤水听器的抗混叠性能。结果表明, 当强高频干扰使得普通光纤水听器系统无法进行正确的信号解调时, 声低通滤波光纤水听器的信号解调系统仍然能够正常工作, 解调得到的声信号与没有干扰时的结果一致性非常好, 相关系数在0.99以上。

报道了一种新颖的具有抗混叠功能的无源零差迈克耳孙型光纤水听器。它由一个普通的芯轴型光纤水听器和一个圆柱型亥姆霍兹共振器构成。在驻波罐中对其声压相位灵敏度频响进行了测量,结果表明该光纤水听器具有较好的声低通滤波特性,能有效地抑制声信号中的高频成分,从而实现抗混叠滤波。该光纤水听器的低频声压相位灵敏度主要由传感光纤长度和弹性增敏层的物理特性决定,约为-159 dB (0 dB=1 rad/μPa)。在1150 Hz附近出现了一个共振峰,这主要由圆柱型亥姆霍兹共振器的声学特性决定。1150～2280 Hz频段内的灵敏度衰减率约为50 dB/倍频程,1500 Hz以后的灵敏度衰减量大于10 dB。这对于提高我国未来声纳系统的抗干扰能力具有十分重要的意义。