二极管抽运的全固态锁模Yb激光器能够在1 μm附近输出高平均功率窄脉冲宽度的飞秒激光, 在超快非线性频率变换、飞秒光学频率梳、超快光谱学等领域具有重要应用。利用被动锁模技术和克尔透镜锁模技术, 人们在一系列新型Yb掺杂激光介质中实现了飞秒锁模激光运转。介绍了近年来在二极管抽运全固态飞秒Yb激光器的研究进展, 并展望了进一步提高输出功率和缩短脉冲宽度的技术途径及发展前景。

提出了一种基于微纳光纤环的多波长锁模光纤激光器, 该光纤激光器由“8”字形激光腔和微纳光纤环两个部分构成。光纤激光器锁模机制是基于非线性放大环形镜的等效可饱和吸收作用, 并在单向激光腔一侧加入微纳光纤环, 该环是由单模光纤火焰拉锥后扭曲制成的。由于不同波长的光在通过微纳光纤环扭曲区域时会产生相位差, 从而导致了多波长锁模现象。实验中, 通过增加抽运功率和调节偏振控制器获得双波长的锁模脉冲。该多波长锁模光纤激光器具有全光纤结构, 在光传感、光学测量、微波光子学、光信号处理、太赫兹波产生和波分复用光传输系统等领域都有着非常重要的应用。

超连续谱激光是超快激光光源出现后的新方向, 是多种非线性光学效应的集中体现, 可应用于光谱探测、显微测量和化学传感等领域。利用可调谐飞秒激光器的不同波长输出抽运蓝宝石光纤, 获取光纤两端面输出的超连续谱。根据这些连续谱特征, 建立了一套以光纤前端面和半导体可饱和吸收镜(SESAM)反射面构成的较强谐振腔结构的超连续谱激光系统, 输出了中心波长为640 nm, 半峰全宽大于250 nm的超连续谱激光。结果表明, SESAM谐振腔结构能够减弱噪声并输出时谱一致的宽光谱激光。

准分子宽带抽运钠金属激光器具有实现钠信标光源的潜质, 该激光器在运转过程中需要借助准分子将钠原子由基态转换为激发态, 因此有必要对由准分子解离产生的钠原子激发态荧光寿命开展实验研究。采用不同波长的蓝翼抽运光对不同温度的钠乙烷准分子体系进行激发, 分别测量钠D1线和钠D2线的荧光寿命。结果表明, 32P3/2与32P1/2能级的荧光寿命明显长于其自然寿命, 且激发波长越长, 荧光寿命延长得越明显。辐射捕获效应是导致荧光寿命延长的另一个因素。随着泵浦单光子能量下降, 钠乙烷准分子被激发到A2Π3/2态的概率变大, 能够长时间产生激发态钠原子, 这也会使荧光寿命延长。与钠D1线相比, 钠乙烷准分子体系钠D2线的放大自发辐射信号的可放大性更好。更好的可放大性以及较长的荧光寿命使得钠D2线激光更易于实现。

基于主振荡功率放大结构, 采用特殊取向Nd∶YAG激光放大器, 获得高脉冲能量、高光束质量的激光输出。激光放大结构包含种子源、预放大级和主放大级三部分。在主放大级中, 采用串联放置的激光二极管侧面抽运Nd∶YAG棒状放大模块对种子光进行放大。为了获得高光束质量的输出光束, 对不同切割方向Nd∶YAG晶体棒的热退偏损耗进行了模拟。根据模拟结果, 放大模块选择［100］切割方向的Nd∶YAG晶体棒作为增益介质。在重复频率为200 Hz、脉宽为25 ns、脉冲能量为40 μJ、光束质量接近衍射极限的种子光注入条件下, 获得了425 mJ脉冲能量输出, 输出光光束质量因子为1.37, 功率稳定度为0.81%。

实验研究了基于非线性放大环形镜锁模的全正色散可调谐锁模光纤激光器, 激光器采用由主环路和非线性放大环形镜环路构成的“8”字腔全保偏结构。通过调节两环路的抽运功率, 在1030 nm处获得了脉宽为17.61 ps, 重复频率为4.133 MHz, 平均功率为2.151 mW的稳定锁模激光输出。通过调节可调谐滤波器, 在控制激光器工作波长的同时滤波形成全正色散耗散孤子, 实现了1015~1080 nm可调谐稳定锁模激光输出, 脉冲宽度变化范围为7.86~17.80 ps。

比较了高通量密度下损伤点分别位于上游介质的前后表面时热像的位置及峰值光强的区别。讨论了热像交替排布的现象及峰值光强随损伤点尺寸的变化规律。针对上游光学元件中的损伤点是诱发后续光路中热像的主要因素, 提出了以损伤点经一定传输距离后引起的衍射环图像为分析对象的热像预判技术。该技术运用高信噪比的梯度方向匹配算法来获取衍射环图像的特征信息, 进而反演出衍射距离和损伤点尺寸。利用液晶空间光调制器产生的单个等效损伤点的衍射图像证明了该方法的有效性; 并采用光学元件上实际存在的损伤点所引起的衍射环图像分析了该算法反演多个损伤点时抑制噪声干扰的能力及其空间分辨率。

利用神光Ⅱ升级装置的三倍频激光参数精密诊断系统, 对类美国国家点火装置(NIF)的激光驱动器在高通量状态下的空间、时间及能量等三倍频激光参数进行了测量, 并通过提高近场分辨率, 对在终端光学系统石英元件加工过程中引入的相位型周期结构进行了确认。对高通量状态下终端光学系统的远场聚焦能力和近场传输调制特性进行了研究。结果表明, 相位型周期结构是引起三倍频近场调制增强的重要原因之一。

研究了光纤耦合半导体激光器端面抽运c切Nd∶Lu0.99La0.01VO4晶体的激光性能。根据该晶体在4F3/2→4F11/2能级跃迁的光谱特性及四能级激光系统的阈值条件, 理论计算了产生1068 nm和1085 nm的单、双波长激光的实验条件。实验研究了该晶体在自由运转条件下产生1068 nm和1085 nm单波长激光输出的性能, 并使用具有亚太赫兹自由光谱范围的法布里-珀罗标准具调节1068 nm和1085 nm两个激光振荡波长的增益竞争, 实现了4.4 THz频差的多瓦连续波双波长激光的稳定、均衡输出。

受激布里渊散射(SBS)效应是影响单频窄线宽光纤激光放大器功率提高的重要因素。以白噪声作为射频信号源, 采用相位调制技术, 设计并搭建了一套三级主振荡功率放大全光纤激光系统。分析和研究了信号光频谱宽度与光纤放大器系统SBS阈值之间的关系, 通过改变白噪声信号的幅值, 实现精确控制信号光谱宽, 获得了中心波长为1030.93 nm、线宽为0.9 GHz、平均功率为90 W的窄线宽准连续激光输出, 相应的X方向与Y方向的光束质量因子分别为1.28和1.27。该研究为实现高功率单频窄线宽光纤激光器的产业化提供了可靠的理论和实验基础。

基于三维时域有限差分法, 对半径为5 μm的径向直连波导微腔激光器的模式及定向输出特性进行研究, 得到了波长在1550 nm附近的高品质因子(Q)横电模的Q值与光场分布特性。基于半导体平面加工工艺制备了AlGaInAs/InP圆盘形微腔激光器, 微腔半径为5 μm, 波导宽度为1 μm。该激光器在298 K下实现了连续单模输出, 阈值电流为4 mA。在注入电流为9 mA时, 激光器的边模抑制比可达33.4 dB。基于速率方程拟合了激光器模式强度随注入电流的变化, 得到激光器的自发辐射因子约为5.5×10-3。

数千电子伏特(Multi-keV)量级的X射线背光成像是高能密度等离子体物理实验中常用的一种诊断技术。在神光II激光装置上, 研究了纳秒激光驱动钛4.7 keV波段及氯2.7 keV波段背光面源的性能。研究结果表明, 氯背光能谱以类He线及类H线为主, 其中2.7 keV波段的类He-α线最强; 在当前神光II激光加载能力下, 氯背光面源相对强度超过钛背光面源一个量级, 因此, 可选用氯He-α线的X光探针进行背光诊断。

研究了退火、两相区固溶、固溶时效三种热处理方法对激光选区熔化(SLM)技术成形TC4钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明, 在SLM成形TC4钛合金中形成了细针状马氏体组织, 几乎不存在β相, 强度较高, 塑性较差; 经过840 ℃/2 h/空冷(AC)退火处理后, TC4钛合金的显微组织由(α+β)相构成, 具有较高的强度和塑性; 经过940 ℃/1 h/水淬(WQ)固溶处理后, β相的含量增加, 晶粒长大, 形成交错的(α+β)网篮组织, 强度明显下降, 塑性提高; 经过940 ℃/1 h/WQ+540 ℃/4 h/AC固溶时效处理后, 形成了均匀弥散的(α+β)相, α相粗化, 强度降低, 塑性小幅提高。TC4钛合金经过热处理后, 内部残余应力减小, 变形开裂倾向降低。采用840 ℃/2 h/AC退火处理工艺, 可使SLM成形TC4钛合金获得较佳的强度/塑性匹配。

通过数值求解传播方程, 研究了当空气中含有微量处于激发态的氧分子时, 飞秒激光脉冲在其中的传播过程, 并对比了常压和低压下的结果。数值模拟结果表明, 当气体中含有激发态分子时, 会影响激光脉冲在其中的传播过程, 而且激发态分子所占的比重越大, 对激光强度的时间和空间分布的影响越大。

将磁场引入激光焊接系统中, 开展了DC51D+AZ镀锌钢和6061铝合金的激光对接焊试验和焊接试样的拉伸试验, 研究了交变磁场对焊缝成形、气孔缺陷、断口形貌、金属间化合物与焊缝力学性能的影响。结果表明, 添加磁场后,焊缝抗拉强度得到提高; 磁场搅拌能改善焊缝的形貌, 减少焊缝中气孔的数量, 细化针状FeAl3相, 抑制脆性Fe/Al化合物的生长, 从而有效提高焊缝的力学性能。

利用248 nm纳秒准分子激光, 采用掩模投影和石英玻璃前表面直写刻蚀的方法, 研究了激光脉冲能量密度、重复频率、扫描次数对微通道裂损的影响规律, 分析了石英玻璃激光刻蚀及裂损的机理。结果表明, 248 nm纳秒准分子激光刻蚀石英玻璃的机理为光致电离及热烧蚀的共同作用; 无裂损刻蚀JGS1型石英玻璃的激光能量密度阈值范围为16~30 J·cm-2, 刻蚀率可达每脉冲500 nm; 随着激光重复频率及扫描次数的增加, 微通道容易因热积累及等离子体微爆炸冲击作用而裂损。基于优化的激光加工参数, 当微通道宽度小于100 μm时, 可以实现无裂损的直线型(深度小于或等于50 μm)及圆弧型(深度小于或等于28.5 μm)微通道的加工。

利用光内送粉熔覆喷头, 对弧形工字樑结构件进行了激光熔覆成形, 采用激光加载补能方法, 避免了薄壁结构件的端部塌陷问题。利用不同离焦位置光束可熔覆不同层高熔道的特点, 采用变姿态、径向扫描的方法, 熔覆成形了结构件不等高扇形部分; 采用变姿态、周向扫描的方法, 熔覆成形了结构件的弯曲弧形部分。成形件的最大相对尺寸误差为-5.9%, 硬度稳定在690 HV左右, 显微组织致密均匀、无气孔、无裂纹。

研究了Yb3+掺杂铋酸盐玻璃的发光特性参数, 讨论了Yb2+、Bi3+等缺陷淬灭中心与Yb3+之间的能量转移。对于已优化的基质组成, 在荧光寿命没有大幅下降的前提下, 玻璃中Yb3+近红外波段的发射截面明显增大, 吸收截面减小, 激光增益能力和饱和抽运强度均得到提高。采用有效的除羟基工艺, 玻璃中不会产生比磷酸盐玻璃中更为严重的Yb3+发光淬灭效应, 但铋酸盐玻璃中还可能存在Yb2+、Bi3+等价态不稳定的缺陷淬灭中心。

以硫系玻璃为基底, 根据膜系设计理论, 结合软件完成了短中波红外减反膜的设计。通过对材料热应力的计算分析, 研制了一种混合材料M-11作为连接层, 优化了沉积工艺参数, 并根据其力学特性修正膜系结构, 解决了硫系玻璃的脱膜问题。光谱测试结果表明, 该膜层在1.4~2.5 μm和3.5~4.5 μm波段透过率分别为95.8%、96.7%, 满足红外成像系统的使用要求。

衍射波前质量是衡量刻划光栅性能的重要指标之一, 光栅刻划机若存在阿贝误差, 将直接影响刻线位置精度, 从而影响光栅的波前质量。建立了刻划机阿贝误差与光栅衍射波前质量的物理模型, 并分析了该误差对波前质量的影响。针对该误差设计了一种基于双频激光干涉测量的阿贝误差测量光路, 测量了刻划机的阿贝误差, 根据物理模型对其导致的光栅衍射波前误差作了仿真分析, 并提出了基于双层工作台结构的误差控制校正方法。对两块尺寸为80 mm×100 mm、刻线密度为79 groove/mm的中阶梯光栅进行了阿贝误差校正前后的对比刻划实验。结果表明, 通过对阿贝误差的测量和校正, 光栅闪耀级次为-36级的衍射波前误差由0.529λ降低至0.159λ(λ=632.8 nm), 有效地降低了阿贝误差对光栅衍射波前质量的影响。

测量激光光束质量(M2)因子时一般要求光路准直, 同时要求降低噪声对光斑半径测量的影响。光路偏移会导致CCD采集的光斑偏离CCD中心, 噪声使偏移光束的光斑半径和M2因子的测量值存在额外误差。针对含噪声且光路偏移CCD中心的情况, 提出了一种测量M2因子的改进方法, 即当光路不准直时, 在光路每个位置采集两个不同偏移量的光斑, 则可校正得到光斑半径的真实值, 从而得到无准直误差的M2因子。理论推导了激光光束的光斑半径和M2因子与偏移量的变化关系, 通过数值仿真和实验研究了偏移光束的光斑半径和M2因子随偏移量的变化, 二者结果一致, 验证了所提方法的可靠性。

在扫描干涉场曝光(SBIL)系统中, 曝光光斑尺寸对干涉条纹的拼接精度、光栅制作效率及干涉场质量有着十分重要的影响。为获取合理的曝光光斑尺寸, 基于高斯光束的传输规律及扫描拼接数学模型进行了数值模拟,讨论了曝光光斑尺寸对干涉条纹的非线性误差、刻线拼接误差和曝光对比度的影响。结果表明: 小尺寸曝光光斑比大尺寸曝光光斑更有利于控制干涉条纹的非线性误差; 由于存在周期测量误差, 小尺寸曝光光斑有利于减小拼接后的刻线误差并提高曝光对比度。针对SBIL系统设计了曝光光路, 并对所设计的光路进行了优化。对干涉场左右光斑形貌及干涉条纹相位的非线性误差进行了测量, 结果表明: 曝光光斑的束腰半径约为0.9 mm, 干涉条纹相位的非线性误差峰谷值为21.8 nm。

基于解码-转发中继方式, 研究了混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统性能。采用副载波多进制相移键控调制方式, 建立了孔径平均作用下混合RF/激光通信系统模型, 其中FSO通信链路采用指数型Weibull大气湍流信道的同时考虑指向误差影响, 射频通信链路为Nakagami-m衰落信道。利用Meijer′s G函数推导得到航空激光通信系统平均误码率和中断概率的闭合表达式。在不同湍流强度和接收孔径大小条件下, 对比分析了中断概率及误码率性能。仿真结果表明, 与弱湍流条件相比, 中等湍流强度条件下指向误差对系统中断性能影响较小; 孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO传输系统的性能; FSO信道对混合系统性能起主要作用。

设计了一套用于准分子激光低温多晶硅制备的线光束整形系统。系统中设置的光斑转换模块可使原始光束截面横纵倒置; 利用扩束模块对原始光束的短轴进行准直, 其扩束倍率可限定短轴光束尺寸, 以配合短轴光束均匀模块的孔径; 采用基于透镜阵列的长轴、短轴光束均匀模块可在提高光斑能量分布均匀性的同时, 约束光斑尺寸; 系统中设置了投影模块, 可将光束投影于工件表面。为了实现系统中光学原件的精密定位, 设计并加工了配套的机械调节结构; 结合仿真实验, 讨论了阵列单元的中心偏差及工作面的偏离对线光斑质量的影响。利用该线光束整形系统对自行研制的大能量准分子激光光源进行整形, 实测的系统能量传递效率为33%, 工件表面的光斑尺寸约为100 mm×0.3 mm, 平均能量密度为470 mJ·cm-2, 长轴能量分布均匀度为93.95%, 满足退火技术的要求。

针对弹性光网络中虚拟网络映射的资源消耗问题, 综合考虑节点、链路对虚拟网络映射资源需求的影响, 提出了节点优先的虚拟网络映射算法。所提算法先对虚拟节点依据节点权值进行排序, 然后为虚拟节点分配满足资源需求的物理节点, 并采用贪心原则映射虚拟节点, 最后利用协同映射方式将虚拟链路映射到长度最短的无环物理路径上, 以达到减小虚拟网络资源消耗的目的。仿真结果表明, 所提算法能有效减小虚拟网络资源消耗并降低网络请求阻塞率。

为基于反射式衍射光栅实现多波长光束阵列光谱合成, 采用自研的镀金膜反射式衍射光栅作为色散元件, 对两束波长分别为1064 nm和1080 nm的单模光纤激光束进行光谱合成, 探索了合成系统的光学结构和光束质量等方面的优化措施, 实现了合成功率为13.64 W、合成效率为91.9%及合成光束质量为1.53的高亮度输出, 并对色散面内的光束质量退化及其影响因素进行了评估。

以变系数耦合高阶非线性薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶方法研究了有初始啁啾的艾里脉冲和光孤子在非均匀光纤的反常色散区传输时艾里脉冲的演化特性。结果表明: 正负啁啾条件下艾里脉冲都会产生俘获孤子。当初始啁啾为正时, 产生传播方向与原加速方向相反的艾里脉冲; 当初始啁啾为负时, 艾里脉冲会沿与加速方向相反的方向发生色散。研究了不同截断系数和非线性条件下正啁啾艾里脉冲的传输演化特性。

针对低频水表面声波(WSAW)的频率识别问题, 提出了一种基于改进相位生成载波(PGC)解调的激光相干探测方法。利用简单的激光干涉系统探测水下声源激发的低频WSAW, 再利用4路载波信号对其进行混频, 通过功率比较遴选出2路功率最大的正交干涉信号, 然后进行相位解调和频谱分析, 实现了WSAW的频率测定。仿真和实验研究表明, 改进的PGC解调法能够有效防止载波信号初始相位不可控条件下的正交信号消隐并准确实现低频WSAW的频率识别(频率探测下限可达30 Hz), 对变频WSAW及大尺度扰动波干扰条件下的低频WSAW也取得了很好的检测效果。该研究结果表明改进的PGC解调方法能够准确实现WSAW的频率识别, 并具有很强的抗干扰能力。

为在保障自由空间光(FSO)通信质量的同时, 缩短传统的自动重传请求技术所需等待时间、减小缓存资源消耗, 并随信道的变化适配数字喷泉码冗余符号的数量, 提出一种基于Q学习算法的Raptor10码译码策略。该策略采用以减少冗余符号和降低误码率为联合回报目标的Q学习算法, 可对接收端所接收的Raptor10码冗余符号进行动态调整, 并且随着译码经验的不断累积可自动提升通信性能。仿真结果表明, 在弱、中、强3种湍流条件下, 与传统的采用固定冗余度Raptor10码译码策略和线性滤波调整算法相比, 所提方法可有效减少3%的平均冗余符号数量。

捕获、跟踪、瞄准系统精跟踪探测器在不同噪声下对精跟踪系统进行光斑位置定位的影响不同。分析了探测器条状噪声的来源, 理论推导了条状噪声对质心算法的影响。采用阈值质心算法对含有条状噪声和椒盐噪声的图像进行光斑定位, 仿真分析了不同阈值、不同光斑图像信噪比下X轴和Y轴的光斑定位偏差, 对比了X轴和Y轴的光斑定位精度。仿真结果表明, 沿Y轴方向延伸的条状噪声使得X轴光斑定位精度优于Y轴。实验分别测试了不同系统配置、不同干扰幅度下精跟踪系统X轴和Y轴的跟踪精度。实验结果表明, 对于两个正交轴对称的精跟踪系统, X轴的跟踪精度优于Y轴, 从而验证了条状噪声的存在使得X轴的光斑定位精度优于Y轴的结论, 实验结果和仿真分析结果相符。

针对空间激光通信系统小型化设计的需求, 提出了使用雪崩二极管(APD)型四象限探测器实现跟踪与通信复用的方案, 用以降低通信系统的体积和功耗, 提高光能量的利用率。简述了系统总体方案的组成与工作原理, 在室内搭建测试平台, 对跟踪与通信复用模式下的数据采集、通信速率、极限灵敏度、跟踪精度等探测性能进行测试。结果表明: 采用靶面直径为4 mm的APD型InGaAs四象限探测器, 在曼彻斯特编码、强度调制/直接探测条件下, 通信速率可达10 Mb/s, 探测灵敏度为-35.4 dBm, 误码率为10-6。当光斑直径为四象限探测器光敏面直径的一半左右时, 光斑位置检测的最小分辨率为2 μm, 探测范围可达0.8 mm, 角分辨率为0.8 μrad。初步验证了使用APD型四象限探测器用于跟踪与通信复合探测技术的可行性, 为空间激光通信系统小型化设计提供技术支持。

研究了自聚焦光伏光折变晶体中奇偶间隙孤子序列的形成及其稳定性。这些间隙孤子只存在于半无限间隙内, 它们的存在区域随其阶数的增加而减少, 阶数高的间隙孤子占据更多的格子。这些间隙孤子的能流值随传播常数的增大而增大, 给定一传播常数, 阶数高的间隙孤子具有高的能流值。对高阶间隙孤子, 边瓣强度大, 中间各瓣强度相等, 改变传播常数能够控制边瓣和中间瓣的强度。用数值计算方法研究了这些间隙孤子的稳定性, 发现它们都是稳定的。

为满足氦(He)激光雷达系统的探测指标, 实现200～1000 km大气中He原子密度的测量, 对He密度探测激光雷达系统的参数和性能进行设计(主要包括激光发射部分、光学接收部分、数据采集和控制部分), 对比在不同亚稳态He密度、不同积分时间、不同距离分辨条件下系统接收光子数与距离的关系, 其中亚稳态He的密度对信号强度的影响最大。用较低高度的瑞利散射信号标定共振荧光信号, 获得相对数密度曲线和信噪比(SNR)曲线。仿真结果显示, 在积分时间为30 min, 距离分辨为50 km, 亚稳态He原子［He(23S)］密度最低的情况下, 在250～530 km高度范围内, 相对误差小于2%, SNR大于40。结果证明系统设计的参数可以满足高层大气He原子密度的探测要求, 对将来系统的实现有一定参考价值。

研究了直流光纤电流互感器(DC FOCT)谐波测量误差的产生机理及性能改善方法, 建立了互感器闭环信号检测系统和滑动平均输出滤波器的离散域数学模型, 对互感器的频率响应特性进行了仿真分析。研究表明, 闭环信号检测系统的前向增益和输出滤波器的阶数是影响谐波电流测量准确度的主要因素; 在闭环稳定的前提下增大前向增益, 同时降低输出滤波器的阶数, 可有效减小谐波电流的测量误差。搭建了DC FOCT谐波电流测量误差测试平台, 实验结果表明, 在50~1200 Hz范围内, 样机测量误差不超过0.5%, 带宽大于10 kHz。

为了有效确定地基激光雷达系统的几何因子, 修正地基激光雷达信号接收过渡区内的回波信号, 提出了一种反演几何因子的新方法。利用星载激光雷达(CALIPSO)可以覆盖地基激光雷达探测过渡区的特点, 结合星载与地基激光雷达同步获取的回波信号, 分别反演了离轴和同轴模式下的几何因子, 并同成熟的拉曼-米氏几何因子反演方法, 以及Su Jia的联合测量法作对比。在几何因子过渡区内, 校正后的气溶胶后向散射系数与Su Jia的方法相比, 离轴和同轴模式下的平均相对误差分别提高了25.4%和10.4%。该方法克服了弹性散射激光雷达水平测量法中因大气均匀假设导致的几何因子测量结果的不确定性, 更适用于应用广泛的弹性散射激光雷达, 且可以利用CALIPSO每月过境时间稳定的特点, 对系统几何因子进行常规标定。

对积分球冷原子钟(ISCAC)探测光的频率和强度噪声进行了理论分析和实验研究。通过功率稳定和杂散光去除, 探测光相对强度噪声的功率谱密度在高频区域(0.1～10 kHz)最大被压缩了15 dB, 同时探测光频率噪声对ISCAC频率稳定度的影响被降低至9τ－1/2×10－15, 其中τ为积分时间。理论分析结果表明, 目前探测光频率噪声对ISCAC频率稳定度的影响为2.5τ－1/2×10－13。提出了一种减小探测光频率噪声影响的实验方案, 即在钟周期一定时适当增大探测时间。采用这种方法, 可以将探测光频率噪声对ISCAC频率稳定度的影响减小至9.4τ－1/2×10－14。

分别在冷原子和室温原子系统下对电磁感应光栅(EIG)效应进行了理论研究。研究结果表明, 冷原子和室温原子的一级衍射效率分别可以达到32.5%和30%, 这两个衍射效率都非常接近正弦相位光栅的理想衍射效率。在实际情况中,冷原子系统比室温原子系统更难制备, 系统更为庞大, 且对实验要求更高, 因此, 利用室温原子实现EIG更有优势。当信号光和探测光的功率极低时, 仍然可以产生EIG效应, 且其一级衍射效率接近于理论最大值,该结论可以用来实现弱光对弱光的调控。