基于全保偏掺铒光纤激光器、锁相环系统和太赫兹测距光路搭建了一套太赫兹双光梳测距系统。所采用的全保偏掺铒光纤激光器重复频率为79.261 MHz。利用压电陶瓷(piezoelectric ceramics, PZT)和步进电机(stepper motor, SM)双级反馈控制的方案，实现了重复频率锁定和重复频率1.54 MHz可调。使用频率计数器对双光梳重复频率锁定效果进行监测，重复频率锁定的峰峰值抖动为±1.5 mHz，抖动标准差为0.4 mHz。将双光梳重频差设置在10 Hz，10 min内重复频率差最大抖动为3 mHz，标准差为0.6 mHz。进一步将异步采样双光梳系统应用于太赫兹测距，测量移动距离的误差为3 μm。该系统具有锁定精度高，稳定性强等优势，有望应用于生物无损检测和工业精密加工中。

高功率单频连续波266 nm激光在大容量信息存储、高分辨光谱监测及高精度紫外光刻等领域具有重要应用价值，近年来已成为国内外紫外激光领域的研究热点之一。文中首先综合比较了用于产生高功率266 nm紫外激光的非线性光学晶体基本性能，并根据主要的激光器频率锁定方法，重点分析了Hänsch-Couillaud (H-C)频率锁定和Pound-Drever-Hall (PDH)频率锁定方法的优缺点以及连续波单频266 nm激光器发展现状，介绍了本课题组最新研究成果，即基于H-C频率锁定方法实现了功率1.1 W的单频连续波266 nm紫外激光稳定输出。最后，针对进一步提升全固态单频连续波266 nm激光器性能亟需解决的问题和可能解决路径进行了简要分析和展望。

Based on the Rydberg cascade electromagnetically induced transparency, we propose a simultaneous dual-wavelength locking method for Rydberg atomic sensing at room temperature. The simplified frequency-locking configuration uses only one signal generator and one electro-optic modulator, realizing real-time feedback for both lasers. We studied the effect of the different probe and coupling laser powers on the error signal. In addition, the Allan variance and a 10 kHz amplitude-modulated signal are introduced to evaluate the performance of the laser frequency stabilization. In principle, the laser frequency stabilization method presented here can be extended to any cascade Rydberg atomic system.

本文介绍了一种赫兹级响应速率的光腔衰荡光谱探测大气痕量气体的检测技术。将100 MHz正弦波调制信号加载在电光相位调制器上产生边带，用混频器提取载波与边带通过3 m气体吸收池后拍频所产生的一次谐波作为误差信号，实现了1 572 nm分布式反馈激光器对于二氧化碳气体分子6 361.25 cm^-1处超精细跃迁线的频率锁定。采用波分复用方法对空腔衰荡时间和有气体吸收时的衰荡时间进行同时测量，在330 mm光学谐振腔上得到了4.82×10^-10 cm^-1的系统检测限。在较大的二氧化碳浓度范围内，系统具有良好的线性响应，线性相关系数大于0.999 9。系统长时间的观测结果与Picarro商用仪器的数据高度吻合，二者偏差小于1.0%。该系统论证了一次谐波锁定激光频率至分子超精细跃迁线并用于光腔衰荡光谱系统实现快速痕量气体检测的可行性。

针对激光多波长干涉绝对测距中构建多级合成波长的需求，提出了一种锁至飞秒光频梳的可调谐激光器（External Cavity Diode Laser， ECDL）输出激光波长的宽范围自动偏频锁定方法。首先，设计了光栅+双凸透镜梳齿滤波的拍频信号探测单元，实现了宽范围ECDL激光波长与目标梳齿的拍频探测。接着，采用锁相放大原理对拍频信号进行鉴频鉴相，具备捕获带宽大、鉴相范围宽和鉴相精度高的优点。然后，利用多重闭环控制实现了ECDL输出激光波长宽范围的自动调节及偏频锁定。实验结果表明，本方法实现了10 nm波长范围内ECDL至光频梳的自动锁定，拍频信号信噪比的平均值约为35.9 dB；在4 h内，ECDL激光频率的标准差为1.49 kHz，1 s平均时间的相对阿伦方差为4.76×10^－12，满足精密干涉测量中宽范围波长调节和高精度稳频的要求。

介绍了研制的一种基于共轴锁模腔增强吸收光谱技术的中红外甲醛气体检测系统。 系统采用了发射中心波长为3.6 μm的带间级联激光器为光源, 以高精度F-P谐振腔作为气体反应池, 通过激光在谐振腔内的多次反射极大地提高了有效吸收路径。 为了实现甲醛检测, 利用Pound-Drever-Hall(PDH)技术将激光频率和腔谐振频率锁定至波长为3 599.08 nm的甲醛吸收峰上。 实验发现, 谐振腔腔长容易受到外界环境的影响产生变化, 导致系统失去锁定, 产生测量误差; 为了抑制这一现象, 提高系统的准确性和抗干扰性, 采用了动态PDH锁定技术, 通过低频锯齿波信号对腔长进行小范围内的周期性调制, 使得腔谐振频率在目标气体吸收峰附近缓慢来回变化; 通过选择合适的扫描范围使得在扫描过程中激光与谐振腔保持频率锁定。 系统通过光电探测器采集谐振腔透射光强信号, 通过对腔透射信号进行拟合计算来确定甲醛浓度。 为了验证检测系统的有效性、 评估系统的性能, 采用质量流量计配备了6种不同浓度的甲醛气体样品并开展了甲醛吸收光谱测量实验、 系统标定实验和稳定性实验。 实验结果显示, 在0~10 mL·L^-1范围内, 腔透射信号拟合值与甲醛浓度之间呈现出良好的线性关系; 通过Allan方差分析得到当积分时间为1 s时系统检测下限为52.8 nL·L^-1, 积分时间为14 s时检测下限可以降至3.3 nL·L^-1。 此外, 通过增加谐振腔的腔镜反射率和腔长可以提高有效吸收路径, 进一步降低检测下限。 该系统灵敏度高、 响应速度快, 具有较好的抗干扰性和长期稳定性, 在痕量甲醛检测方面具有广阔的应用前景。