针对大动态范围下运动目标速度测量受限的问题，提出四光相干混频探测方法，通过提取多普勒频率以及移频量与多普勒差频可以实现更大动态范围的速度测量。在四光相干混频探测过程中，存在输出信号多和信号判别难度大的问题。为了解决以上问题，提出并设计空间偏振分光结构的四光相干混频探测结构，使用偏振分光技术实现四路输出信号的完全空间分离，可以避免信号之间的相互影响，降低信号处理的难度。从理论上对结构进行原理分析，并使用光学仿真软件对其进行仿真分析，验证理论和结构的可行性，同时可根据不同探测器输出信号判断目标的运动方向。

多年来一直在使用的船舶自动识别系统(AIS)作为一种海上监视和导航的通信系统, 其服务范围被限制在40海里。近年来, 一种新的基于卫星的AIS被提出, 该系统能提供全球覆盖服务,然而其存在由相对卫星/船舶运动引起的频率偏移问题。为了更好地解决这一问题, 文章提出了一种新的基于多普勒频移估计算法的星载多普勒频移估计算法, 利用二阶矩阵及四阶矩阵等代数运算, 从信号中提取多普勒频移, 并给出了估计表达式。最后, 通过数值仿真验证了该算法的有效性, 仿真结果还验证了该算法的优越性。

本文基于原子-腔复合系统,通过对单次穿过内腔原子的耦合场的调控,实现了在原子共振中心附近,腔透射峰由单暗态向双暗态的转换,即当行波耦合场被驻波代替时,在原子共振中心,单暗态极子峰消失,同时在共振中心两侧会对称出现双暗态极子峰。理论上,结合内腔原子的吸收特性及热原子表现出的多普勒效应,得出速度不为0的原子是导致产生双暗态峰的主要诱因。实验上,通过额外引入一束反向传输的相干泵浦光,使双暗态信号放大8倍左右,有效地提高了隔离比。在此基础上,利用方波脉冲对反向耦合场的调制,实现在单一空间通道上3个不同频率信道(Δp=0,±δ)的高效光控全光开关,该结论可应用于光学二极管及量子逻辑门运算。

临近空间风场数据对飞行器的姿态控制和飞行安全具有重要意义。针对中国科学院上海光学精密机械研究所自行研制的可搭载于临近空间飞行器的直接探测多普勒激光测风雷达(DWL)原理样机,介绍了其工作原理、系统结构,并给出了相关的技术参数。对该DWL原理样机进行了地面自测试实验,并将反演结果与相干探测激光测风雷达(CDL)和探空气球的测量结果进行了对比。结果显示:该DWL原理样机反演的近地面的风速风向结果与CDL和探空气球的测量结果具有良好的一致性。在0.3~1.1 km的高度范围内,以CDL的测量结果为基准,该DWL原理样机反演的风速均方根误差(RMSE)为1.38 m/s,风向均方根误差为9°;在0~3 km的高度范围内,以探空气球的测量结果为基准,该DWL原理样机反演的风速均方根误差不大于2.1 m/s,风向均方根误差不大于10°。

相位调制多普勒激光雷达可以兼顾直接探测多普勒激光雷达和相干探测多普勒激光雷达两者的优势。但由于其存在自身频移测量动态范围不足的问题,在实际的应用中受限。为了解决这一问题,提出了一种“星迹图”方法,这种方法是将相位调制鉴频参量进行正交分解,利用他们在二维或三维坐标系中变化的性质来进行信号光频移测量,并对其测量灵敏度和误差进行理论建模。该方法既有效保持了原有方法的优势,又大幅度提高了频移测量的动态范围。理论研究证明,该方法可以将测量动态范围提高约9倍。并在实验上,通过对目标的测量证明了该方法的正确性和有效性。

基于超宽带光源频谱域相干层析术,提出一种适用于实际系统的多普勒频移标定方法。该方法先用光路模块整体运动替代传统的平面镜运动,使标定方法适用于实际情况,然后在运动中采集一系列随时间变化的光谱,最后通过傅里叶变换分析光谱分布范围。结果表明,相比于传统标定方法,所提标定方法拥有更高的精度,系统轴向分辨率提高了0.34 μm,在实际生物组织成像中有更好的成像效果。

为了充分利用相位调制信号中的多普勒频移信息,将相位调制信号的直流和拍频分量中的鉴频参量相结合,构造出一个新的鉴频参量。在理论和实验上,通过依次比较表明新鉴频参量继承了相位调制拍频信号振幅多普勒频移测量方法的特点和优势,相比之下,测量动态范围约提高1倍,测量精度约提高6倍。为了有效利用闲置的回波信号光功率,提出了基于新鉴频参量的双边缘相位调制多普勒频移测量方法,在理论上证明其可将测量灵敏度提高1倍。