超稳激光是精密测量领域的关键工具，其频率稳定度很大程度上取决于频率锁定稳定度。笔者理论研究了干涉效应对锁频误差信号的影响，并通过实验研究了降低干涉效应的方法，以提高激光的频率锁定稳定度。经过优化后，锁频系统的锁定稳定度相对于参考腔线宽达到了9×10-7。在参考腔线宽为21 kHz（精细度为7.5万）的情况下，将1.5 μm激光的频率稳定度锁定到4.0×10-16水平，接近10 cm参考腔的热噪声极限。本文所提降低干涉效应的方法是研制稳定度高达10-17水平的超稳激光器的重要参考。

具有反聚束特性的非经典光场是量子信息与量子光学的重要资源。基于非线性光学的量子干涉效应, 通过将压缩真空态与特定相位的相干态在光学分束器上合成的方法获得平移压缩真空态, 对压缩度和相干分量进行独立控制以获得反聚束。本文结合实验系统参数, 理论研究了压缩真空态的压缩度和相干态的幅度对实验产生反聚束光场的影响。在最优化平移条件下, 我们分析了系统总效率、背景噪声, 以及Hanbury Brown-Twiss(HBT)与Double HBT测量方法对反聚束光场g20测量的影响, 并讨论了误差为零处相应量子态的g20值和平均光子速率。

针对高帧频、全局曝光和光谱平坦等成像应用需求, 设计了一款高光谱成像用CMOS图像传感器。其光敏元采用PN型光电二极管, 读出电路采用5T像素结构。采用列读出电路以及高速多通道模拟信号并行读出的设计方案来获得低像素固定图像噪声(FPN)和非均匀性抑制。芯片采用ASMC 0.35μm三层金属两层多晶硅标准CMOS工艺流片, 为了抑制光电二极管的光谱干涉效应, 后续进行了光谱平坦化VAE特殊工艺, 并对器件的光电性能进行了测试评估。电路测试结果符合理论设计预期, 成像效果良好, 像素具备积分可调和全局快门功能, 最终实现的像素规模为512×256, 像元尺寸为30μm×30μm, 最大满阱电子为400ke-, FPN小于0.2%, 动态范围为72dB, 帧频为450f/s, 相邻10nm波段范围内量子效率相差小于10%, 可满足高光谱成像系统对CMOS成像器件的要求。

设计并制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的光纤传感器,该传感器包括通过在无芯光纤两端熔接单模光纤所构建的单模-无芯-单模结构,以及采用原位结晶技术在无芯光纤表面生长的ZIF-8纳米薄膜。光信号从单模光纤耦合进无芯光纤时会激发出多种高阶模式并形成多模干涉,干涉结果对无芯光纤周围折射率的变化异常敏感。利用ZIF-8材料的多孔性和对乙醇分子特异性吸附能力,吸附乙醇分子后的ZIF-8纳米薄膜因孔隙被填充,其折射率将发生变化,改变了无芯光纤中多模干涉条件,导致其透射谱线发生偏移,从而实现水溶液中微量乙醇的检测,实验结果表明传感器最低检测乙醇体积分数可达1%,灵敏度为1.3 nm·% ^-1。该传感器结构简单,易于制备,在水中微量有机分子检测方面具有一定的应用前景。

为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析。根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系。通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响。基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性。

基于广义受激拉曼绝热通道技术，研究超冷异核玻色四原子分子的单路径和多路径转化。建立平均场模型，得到了相应的暗态解和双光子共振条件。比较单路径和多路径方案下的分子转化动力学，发现多路径方案下由于存在不同路径之间的干涉效应，从而可以提高分子转化率，特别对于三路径方案，干涉效应明显，转化率会更高。最后通过改变脉冲强度，研究外场参数对多路径转化的影响，发现此时多路径干涉效应具有两面性：在某些参数区域内表现为相长干涉，能很好地提高分子转化率，但在有些参数区域内表现为相消干涉，从而降低分子转化率。

在连续光全光纤光学参量振荡器(FOPO)中, 目前主要利用可调滤波器(TBPF)等高插入损耗的滤波器件进行边带光输出波长的调谐, 这种方式所引起的高环形腔损耗限制了FOPO输出性能的进一步提升。为解决此问题, 提出了基于多模干涉(MMI)滤波器的低腔损耗可调谐连续光FOPO。通过选取不同长度和纤芯尺寸的多模光纤制作级联单模-多模-单模光纤(SMS)作为滤波器件, 使其在选定波长处的插入损耗小于1 dB, FOPO环形腔的总损耗不大于5 dB, 并通过对SMS器件施加轴向拉力的方式调节滤波器件的透射谱, 实现了1 494~1 501 nm和1 638~1 629 nm范围内的双边带可调谐连续光输出。

鉴于传统的Bondarenko迭代方法(BIM) 处理共振干涉效应时会引入较大的误差, 国际上发展了共振干涉因子方法(RIFM) 和非均匀共振伪核素方法(HPRIM) , 但二者都只能通过考虑共振干涉效应给出较精确的燃料棒平均有效自屏截面, 而不能精确考虑空间自屏效应而无法给出精确的空间相关的有效自屏截面。针对该问题, 提出了共振伪核素子群方法(PRNSM) 。该方法通过在线制作共振伪核素的共振截面表考虑共振干涉效应; 通过拟合方法得到共振伪核素及其组成共振核素的子群参数; 通过求解共振伪核素的子群固定源问题得到子群通量并用于归并组成共振核素的子群截面得到空间相关的有效自屏截面。大量的数值结果表明, 对于不同富集度UO2燃料问题, PRNSM可精确给出棒平均有效自屏截面和空间相关的有效自屏截面。

针对激光显示技术中的散斑干扰，提出了一种利用外腔半导体激光器来展宽光谱的散斑抑制方法。利用外腔半导体激光器中光反馈引起的自混合干涉效应，适当调节反馈强度使激光器进入相干坍塌态，以获得具有宽带发射特性的激光。然后将该宽带激光光源用于散斑测量系统，由于光谱展宽降低了激光的时间相干性，从而散斑现象能够得到有效抑制。实验结果表明，在自由空间反射光路中，当激光器处于相干坍塌态时，光谱展宽至6 nm且为多纵模振荡，散斑对比度降低至0.049。