光学频率合成器可在激光波长宽调谐范围内按指定的频率高精度地输出赫兹线宽稳频激光。在实现700~990 nm光学频率合成器原理验证的基础上,研究了光学频率合成器自动化控制的方法。通过实时比较波长计读数与目标输出光频的差别,自动设定输出激光的波长和数字可控光栅转台,自动获得输出激光与飞秒光梳之间的拍频信号并进行自动信号处理,以获得输出激光与参考激光之间的锁相控制信号。采用计算机控制后,可在1 min内获得输出激光频率控制误差信号,这为实现全自动的光学频率合成器打下基础。

飞秒光梳的出现为实现高精度绝对距离测量提供了诸多有效方法,并有望直接应用于激光雷达、卫星编队飞行和空间引力测量等空间探测任务.从未来空间精密测距的精度需求出发,提出在飞行时间法辅助测距的基础上利用光学脉冲互相关分析技术将目标距离测量直接溯源到光梳重复频率的测量方法,建立了飞秒光梳测距基本模型,进行了飞秒脉冲互相关理论分析,并开展了互相关及测距仿真实验.仿真结果表明,在目标距离为10 km 以及重复频率扫描精度0.01 Hz条件下,进行非模糊量程内线性测距的测量精度优于450 nm,测距残余误差的峰谷(PV)值为780 nm,验证了该方法实现亚微米级甚至纳米量级大量程空间精密测距的可行性.

针对原子谱线灯谱线能量弱且无法实现波长量值溯源的难题，介绍了一种266 nm标准波长源的研制技术，以1064 nm单块固体环形激光器作为基频光，经过两次二倍频分别得到532、266 nm激光。采用调制转移光谱技术，将532 nm激光波长稳定在碘分子127I2 R(56)32-0的a10超精细谱线上；采用外部环形倍频技术，将稳频的532 nm激光倍频到266 nm。将532 nm波长溯源至中国计量院的飞秒光梳波长标准装置，间接实现266 nm激光波长的量值溯源。实验结果表明，标准波长源频率稳定性的阿伦方差优于1×10-10，采用标准波长源校准后的紫外光谱仪具有较好的波长测试准确度。

新一代光纤飞秒光梳在精密测量和基础物理研究领域中有着广阔的前景, 一种通过数字电荷泵锁相环和温控电路相结合的方法可以精密控制光纤飞秒光梳。 成功搭建了光纤飞秒光梳系统。光梳的重复频率为129 MHz,初始频率大约为33 MHz。 通过自主研发的温控和数字电荷泵锁相环成功地把光纤飞秒光梳锁定在了由Agilent PSG Analog Singal Generator提供的标准微波信号上,锁定时间至少长达1天。锁定后重复频率的抖动标准差为0.78 mHz, 与基准源同一个数量级且很接近,锁定后初始频率的抖动标准差达8.98 Hz。