三通道355 nm光学鉴频器广泛应用在星载测风激光雷达回波信号鉴频过程中，是实现双边缘风速多普勒鉴频的核心元件，其指标与可靠性决定了系统的探测精度。研制了基于压电换能器(piezo-electric transducer, PZT)调谐的355 nm三通道标准具鉴频模块，模块有效口径35 mm，峰值透过率75%，自由光谱范围12.5 GHz，半高宽1.7 GHz。通过三通道测试系统对自由光谱范围、半高宽、峰值透过率、调谐系数等指标进行了测试。结果表明：当外部驱动电压为75 V时，峰值透过率分别为0.859、0.878和0.735，半高全宽分别为1.843 GHz、1.882 GHz和1.611 GHz，调谐系数为1.96 GHz/V、1.93 GHz/V和1.88 GHz/V。针对光学鉴频模块3个通道PZT调谐系数不一致的情况，分析出对风速误差的影响范围为±0.1 m/s。通过对闭环控制系统进行测试，该系统可实现对355 nm激光发射频率的实时锁定，解决了光学鉴频模块每次工作状态初始位置不一致带来的问题，提高了风速鉴频精度，可实现锁定时间长达30 min以上，满足了星载测风激光雷达的应用需求。另外，仿真研究表明：当三通道光学鉴频模块间隔变化0.08 nm时，引起的风速误差为1 m/s。

The development of high-intensity ultrafast laser facilities provides the possibility to create novel physical phenomena and matter states. The timing fluctuation of the laser pulses is crucial for pump–probe experiments, which is one of the vital means to observe the ultrafast dynamics driven by intense laser pulses. In this paper, we demonstrate the timing fluctuation characterization and control of the front end of a 100-PW laser that is composed of a high-contrast optical parametric amplifier (seed) and a 200-TW optical parametric chirped pulse amplifier (preamplifier). By combining the timing jitter measurement with a feedback system, the laser seed and preamplifier are synchronized to the reference with timing fluctuations of 1.82 and 4.48 fs, respectively. The timing system will be a key prerequisite for the stable operation of 100-PW laser facilities and provide the basis for potential pump–probe experiments performed on the laser.

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。

快轴可调弹光调制器（FaaPEM）不仅具有调制频率高、通光孔径大、抗震性能好等优势，同时还弥补了传统弹光调制器相位延迟量和快轴方位角无法灵活调节的不足，在偏振调制以及偏振测量中发挥着重要的作用，FaaPEM是由两个压电驱动器和弹光晶体构成的谐振型光机电器件，在高压谐振状态下，因其自身的温度升高会导致弹光晶体谐振频率与驱动电压的频率不匹配，极大地影响了对于入射光的调制效率。为了确保FaaPEM在工作时的调制能力和稳定性达到最优效果，开展了FaaPEM的稳定闭环控制研究，提出了基于调制信号跟踪和相位调节的闭环驱动控制方法，并对FaaPEM稳定性进行了测试。测试结果表明：该系统加载反馈控制后，半波状态下稳定度达到4.18%，四分之一波状态下稳定度达到3.43%。

为提高星模拟器光源系统光谱匹配精度，首先设计并搭建了基于数字微镜的星模拟器光源系统；其次，根据按波长标定的区域光谱进行遗传算法的光谱拟合，结果表明该方案拟合光谱与目标光谱存在一定匹配误差；最后，为提高光谱匹配的精度，提出了按波长和能量二维划分区域的误差反馈及精度提升方法。实验模拟了色温为2550、4766、6576、8910 K 光源，结果表明相较于波长方向一维划分的反馈方法，光谱匹配最大误差分别下降了55.7%、50.6%、45.2%、42.2%，极大地提升了星模拟器光源系统的光谱匹配精度。该研究旨在补偿该类色温匹配误差所引入的星敏感器角检测误差，达到高精度星敏感器的定标精度要求。

针对特殊准直光源的稳定性控制需求，提出一种基于振镜的激光功率稳定控制方法。将石英片与振镜连接固定，采用入射光角度与透过率的关系作为信号调节原理，当振镜带动石英片旋转时，对石英片透射的光信号大小进行调节。基于菲涅尔定律，开展平板玻璃旋转角度与透过率参数分析，论证旋转角度范围等参数，为实现光源的功率稳定提供输出参数支持。利用监视反馈探测器进行实时数据监测和反馈。通过PID算法，对监视探测器信号与参考调节功率对应电压的误差进行调制，实现对振镜输出角度的准确调节。采用该功率稳定器对He-Ne 632.8 nm激光器进行了稳功率实验，并采用Trap探测器进行功率输出的实验验证。试验结果表明：经过功率稳定控制后的激光器稳定性：其标准离差率C_V为0.016%（1 800 s），其峰峰起伏S_V为±0.042%（1 800 s）。峰峰起伏S_V降至激光器自由运行时约为1/8.79，标准离差率C_V改善1/13.76，稳定性得到了较好的改进。

基于射频负离子源的中性束注入系统是高功率长脉冲（稳态）运行中性束注入系统的最佳选择。负离子源是中性束注入系统的核心部件，需要实现稳定的负离子束引出和加速。在负离子源的运行过程中引出负离子电流会发生变化，尤其在长脉冲、高能量运行条件下会更加明显，因此无法满足稳定运行的要求。为了实现引出束流的稳定引出，开展了束流反馈控制研究，研发了一套基于射频功率调节的束流反馈控制系统，并将束流反馈控制系统应用在射频负离子源测试平台，开展了束流反馈控制测试。测试结果表明束流反馈控制系统能够实现对束流的实时反馈调节以获得束流的稳定引出，验证了基于射频功率调节的束流反馈控制的可行性，为高功率射频负离子源的研制提供支持。

本文对基于级联反谐振微环的1×N树状波束成形网络芯片进行了理论分析。该结构采用反谐振微环实现低延迟抖动、大带宽的光学真延迟，并利用树状结构来减少延迟单元的数量，可用于宽带大规模微波光子相控阵天线系统中。针对微环单元初始状态随机的问题，本团队构建了一套自动化标定系统，利用光谱与微波延迟谱联合迭代优化来精准控制微环延迟量和谐振波长。测试了基于氮化硅的1×8低损耗波束成形网络芯片中的最长路径，实现了路径中所有21个级联微环的延迟离散调节，测得最大延迟量为560 ps，延迟抖动小于11.2 ps；同时验证了3个微环的延迟连续调节，3个微环在0～8 GHz带宽内的延迟抖动小于7.5 ps。本系统可以消除微环间热串扰对微环状态标定的影响，同时降低了芯片与硬件系统的复杂度。