空间引力波探测激光干涉系统由多路干涉仪组成，涉及到多组干涉信号的相位采集和读出，多通道相位测量系统是空间激光干涉的关键核心技术之一。本文从太极计划及其地基激光干涉实验需求入手，设计、搭建并测试了多通道相位测量系统。首先，给出多通道相位测量系统的软硬件设计，包括硬件架构设计、数字锁相环测相算法、软件架构设计等。其次，对多通道相位计进行时域功能测试，包括相位准确度和线性度。测试结果表明多通道相位测量系统在不同工况下的动静态相位线性度和准确度良好。最终，对多通道相位计进行不同通道、不同频率、不同幅值下的频域噪声测试。测试结果还表明本文设计的多通道相位计，在0.1 mHz~1 Hz频段内，相位噪声水平均优于 $ 2{\text{π}}{\text{µ}} {\rm{rad}}/\sqrt{{\rm{Hz}}} $；不同通道之间具有很好的一致性，由通道差异或ADC芯片差异引入的相位噪声在目标频段内可以忽略不计；对于频率在5−25 MHz之间的任意干涉信号，相位计在目标频段内均满足需求。因此，该多通道相位测量系统满足空间引力波探测及地基干涉实验的需求。

辐照环境下掺铒光纤性能下降严重影响了其在空间环境中的应用，而Ce可以凭借其变价能力抑制光纤的辐致损伤效应。利用螯合物气相沉积法制备了不同Ce掺杂量的掺铒光纤，在常温下使用⁶⁰Co辐照源对光纤进行了累积剂量100 krad、剂量率6.17 rad/s的辐照实验。通过吸收损耗谱的测试发现Ce掺杂含量高的光纤在辐照后损耗为419.185 dB/km@1200 nm，且荧光寿命变化量减小了0.578 ms。通过切片芯层透过率及电子顺磁共振测试发现Ce掺杂可以有效降低光纤中Al和Ge相关的色心缺陷数量。最后通过增益测试验证了Ce掺杂对掺铒光纤抗辐照能力的改善，辐照后高Ce掺杂的光纤比未掺杂Ce光纤的增益高出4.15 dB。实验结果表明，Ce掺杂可以有效增强掺铒光纤抗辐照性能，这一结论对掺铒光纤在太空中的应用具有重要意义，该研究结果能够为后续掺铒光纤的耐辐照加固及其在空间中的应用提供参考。

针对空间激光通信系统高能效高灵敏度的调制问题，对差分脉冲位置调制（DPPM）格式进行研究，并将其运用在相干光通信系统中，通过仿真及实验在系统功耗、误码（BER）性能和占用带宽中找到平衡点。实验结果表明，在直调直检和相干光通信传输系统中，在相同的传输信道，相同的传输速率为1.25 Gbit/s的DPPM信号时，两者达到硬判线所需的信号路光功率分别为-36.5和-60.0 dBm。相干传输系统对比直调直检传输系统提升了约24 dB的光功率裕度。对于实现硬判线的传输目标，传输3、6、12和24 Gbit/s速率的DPPM信号需要接收端光功率分别约为-49、-47、-42和-36 dBm。论证了采用DPPM格式/相干探测能够得到更高的灵敏度及更低的误码率。

波长为532 nm的绿色激光在大气层中有较强的穿透能力，可用于自由空间光通信和激光三维测绘，为了抑制背景光的干扰，需要半功率带宽小于100 pm的光谱滤波器。因此，设计并研制了基于光学干涉薄膜的超窄带滤光片。将五氧化二钽（Ta₂O₅）和二氧化硅（SiO₂）分别作为高低折射率膜层材料，将熔石英作为基片，采用双离子束溅射沉积方法制备出所设计的光学薄膜。利用可调谐激光器和功率计测量滤光片的透射光谱，其半功率带宽为（60±2） pm，透过率达到62.6%。