本文基于一个含有光学参量放大器的腔光力系统, 其中腔场和机械场之间具有线性和二次色散耦合的相互作用, 研究了二次光力耦合与参量放大器对本征模劈裂的重要影响。通过分析腔场涨落项的输出谱和机械振子位移的涨落谱, 得出结论: 腔场和机械场均呈现出本征模劈裂的现象, 光学参量放大器非线性增益值的大小及二次光力耦合强度均正比于劈裂谱两峰之间的距离, 即二者对本征模劈裂效应具有相似的调控作用。本文同时也验证了文献[Journal of Modern Optics, 66(5): 494-501 (2019)]的结论: 具有线性和二次耦合的光力系统可以是含有光学参量放大器混合光力系统的一个替代研究平台。

高精度的干涉仪在精密测量领域有着非常重要的作用。相位估计的不确定度通常用来判定一个干涉仪测量的精密程度，相位估计的不确定度越小意味着相位灵敏度越高。在理论上提出了由光学参量放大器和线性光学分束器（BS）组成的非线性干涉仪。基于热85Rb原子系综四波混频（FWM）过程的光学参量放大器用来实现干涉仪中光束的合成与分离。BS作为反馈控制器，通过控制器件的反射率，来控制FWM过程的出射光返回到入射光端口的比例。与传统干涉仪的相位灵敏度相比，通过理论计算证明了基于光学参量放大器反馈的非线性干涉仪相位灵敏度更高。本研究结果在量子精密测量领域有着潜在的研究价值。

研究了高压缩度压缩态光场制备中高斯光束的空间模式匹配问题。研究结果表明, 对于较小的目标腰斑, 注入光的腰斑位置和大小的允许偏移范围较小, 且模式匹配效率受腰斑位置偏离度的影响大, 而对于大腰斑, 情况则相反。此外, 激光光斑的椭圆率和像散、非线性晶体的热效应均会导致模式匹配效率下降。非对称结构的腔型可以扩大与光学参量腔匹配的激光束腰斑位置所允许的偏移范围, 更易实现高的模式匹配效率。

提出一个杂化腔光力系统理论方案，利用两纳米机械振子间的库仑耦合作用实现弱探测光的双光力诱导透明窗口.研究边带可分辨区域和红失谐情况下双光力诱导透明窗口的可调特性. 数值计算表明：两纳米振子间的库仑作用可有效地使单光力诱导透明窗口劈裂为双透明窗口.随着库仑耦合强度的增大,两透明窗口间的距离对称性地拉大；其次，光力腔衰减率的改变对两透明窗口的位置和深度无影响，仅对两透明窗口的宽度产生细微改变，测量精度可在坏腔情形下得到很好的保持；另外，仅增加参量放大器的非线性增益参量将使两透明窗口变宽，而引入驱动参量放大器的光场相位，利用相位匹配可以产生比空腔情形更加狭窄陡峭的双透明窗口，可用于比空腔情况更加精密的测量.

理论分析并实验制备了795 nm两组份偏振纠缠光场。当分析频率为1.8~6.5 MHz时, 归一化的斯托克斯算符的量子关联噪声小于1, 得到了两组份偏振纠缠态; 当分析频率大于3 MHz时, 关联噪声达到0.5左右。该非经典光源可应用于未来的量子存储, 并且可能用于实现量子通道和量子节点之间、两个量子节点之间的纠缠以及量子态的传输。

利用周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体构成的半整块结构简并光学参量放大器获得了连续变量1.5 μm光通信波段的明亮正交振幅压缩态光场。光学参量放大器工作于阈值以下反放大状态, 阈值功率为220 mW。当780 nm抽运光场功率为110 mW, 1.5 μm注入信号光场功率为115 mW时, 下转换光场输出功率为80 μW, 实测的连续变量1.5 μm明亮正交振幅压缩态光场的压缩度达3.0 dB。

从一个压缩真空态中减去一个光子是制备光学薛定谔猫态的一种有效方法。研究表明,通过这种方法制备的薛定谔猫态的保真度依赖于压缩态光场的纯度。利用一个抽运光部分共振的非简并光学参量放大器实验制备了纯度为0.993 的双模压缩态。由于热效应的存在，非简并光学参量放大器在较宽的抽运功率范围内能够获得纯度较高的双模压缩态。

将Nd:YVO4-KTP固体激光器输出的532 nm和1064 nm激光分别作为抽运光和种子光注入一个内置周期极化磷酸氧钛晶体的简并光学参量放大器，通过非线性光学参量过程产生明亮的高阶横模TEM01正交振幅压缩态光场，利用平衡零拍探测系统测得其压缩度为2.2 dB，利用数字存储示波器记录经信号处理系统变换的数据，再通过自编的软件利用量子层析测量技术得到了该压缩态光场在相空间的Wigner准概率分布函数，并将其与理论结果作了对比，两者基本一致。