悬浮光力系统由于其出色的探测性能，已成为精密测量领域的研究热点。目前悬浮光力系统的探测方案主要包括平衡探测器方案和四象限探测器方案。平衡探测器噪声性能优越，但单个探测器只能测量一个方向的悬浮微粒位移信息，探测系统复杂。四象限探测器方案仅使用单个探测器即可同时探测微粒的三轴位移信息，探测系统简单，但噪声性能较差。本文根据悬浮光力系统的需求，设计了一种四象限探测器，实现了10⁵量级跨阻增益，电学噪声达到商用平衡探测器水平，共模抑制比优于45 dB（50~250 kHz），且入射光功率大于1 mW时，噪声性能只受散粒噪声限制。实验表明，该四象限探测器方案可替代平衡探测器方案，使探测系统小型化，并能很好地满足高探测灵敏度的需求。

为了探究正交波罗(Porro)棱镜谐振腔的模式, 在菲涅耳-基尔霍夫衍射积分公式的基础上, 采用快速傅里叶变换数值模拟的方法, 对Porro棱镜谐振腔输出模式进行了仿真计算。通过比较不同脊线宽度和直角制造误差的情况, 给出了正交双Porro棱镜谐振腔腔保持单横模运转的条件。仿真结果表明, Porro棱镜的加工误差在18 μm以下和角度误差在2″以下可保证输出光斑的完整性。

研究了一种VCSEL（垂直腔表面发射激光器）侧面抽运的全固态激光器, 报道了一种可以稳定工作的紧凑型Nd∶YAG激光器。该激光器采用VCSEL阵列进行侧面抽运, 利用微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直, 并以柱透镜将抽运光整形为线形光束以获得足够高的功率密度, 以Cr4+∶YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q, 最终得到重复频率为40 Hz、脉宽为4 ns及单脉冲能量为2.1 mJ的激光输出。测试结果表明, 该激光器在较大的温度范围内都可以实现稳定的激光输出, 同时具有结构紧凑、高抗失谐和高抗振动的特性, 可作为未来空间激光探测及其他特殊环境下应用的光源。

给出了一种适用于空间应用的全固态高重复频率窄脉冲激光器。激光器采用超稳双porro棱镜直线谐振腔, 以LD侧面抽运Nd∶YAG板条, 磷酸氧钛铷(RTP)晶体作为电光调Q开关, 并利用偏振耦合输出激光。实现了激光脉冲重复频率为1 kHz、平均功率为1.15 W、脉冲宽度为1.3 ns、光束质量因子M2为M2x=1.20和M2y=1.23、波长为1064 nm的脉冲激光输出。激光器结构紧凑, 性能良好, 可作为未来新型空间探测激光雷达系统的光源。

提出了被动调Q激光器谐振腔中的相邻两个纵模之间的建立时间之差的解析表达式，并给出了可以有效预测小增益以及初始反转粒子数比阈值粒子数大若干倍情况下单频激光运转的概率的方法。为了证实理论预测，采用腔长11 cm以Cr4+YAG晶体被动调Q的NdYAG激光系统进行了实验验证，实验结果很好地证明了根据相邻纵模建立时间差所分析出的单频运转的概率，以及在一定条件下被动调Q激光器能在无腔内选模元件的情况下稳定地输出单纵模脉冲。

研究了基于光谱式椭偏仪精确测量紫外弱吸收薄膜光学常数的可靠方法。以 HfO2和 SiO2薄膜为研究对象, 用光谱式椭偏仪测量了薄膜的多角度椭偏参数, 采用逐点优化法, 建立了多层模型。利用 Cauchy-Urbach模型进行数据拟合, 获得了 HfO2和 SiO2薄膜在 200～900 nm波段的光学常数, 并比较双层薄膜拟合结果和扫描电镜的测量结果, 验证了获得的光学常数的准确性。结果表明, 逐点优化法结合 Cauchy-Urbach模型能够较好地描述弱吸收薄膜的结构, 较为准确地得到薄膜的色散关系, 可为紫外滤光片的后期制作奠定基础。

利用离子束辅助沉积方法制备单层二氧化铪薄膜,对薄膜样品的折射率、吸收特性进行了研究。实验结果表明,薄膜特性与制备工艺参数有着密切的关系,沉积速率、烘烤温度、离子束流、氧气流量均对单层二氧化铪薄膜紫外光学特性有着不同程度的影响。实验分析了不同工艺因素对单层二氧化铪薄膜的影响,并且找到了在一定范围内的最佳工艺参数。针对可能对紫外波段造成较大散射吸收损耗的微观表面形貌,利用SEM分析了典型工艺因素对表面形貌的影响。