物体微振动信号测量在磁场、建筑、生物成像及航空航天等方面具有重要的应用价值。但是，物体微振动产生的弱反射光不仅极其微弱，易受到探测距离、雨雾气等环境因素的干扰，而且低频振动的振动形式多变，易受到经典噪声影响，难以实现极端微弱反射光条件下的振动信号测量。针对以上问题，文中采用光学偏振控制方法，对信号光与本振光的偏振性进行控制，以减少光学噪声的干扰；采用平衡外差探测，将低频直流信号转变为高频交流信号，避免信号被噪声湮没的同时，克服了光电流共模噪声的影响。在赫兹（~10 Hz）频段，探测器的噪声水平达到了散粒噪声极限，并实现了阿瓦量级反射光条件下的微振动信号测量，测得的物体微振动振幅为11.44 nm，A类标准不确定度为0.25 nm，合成不确定度为0.34 nm，测量精度为±0.75 nm。该方案不仅为微弱多普勒频率测量、振动检测等测量领域的研究提供了实验支持，在弱反光、长距离、雨雾天气等复杂测量环境也具有广阔的应用前景。

为了更深入地探索基于铯里德堡原子的太赫兹新探测技术，通过仿真模拟研究了在四能级里德堡原子模型下，其原子跃迁后的辐射寿命以及不同跃迁模式下（S_1/2→P_3/2、D_5/2→P_1/2、D_5/2→P_3/2）的系统散粒噪声限制灵敏度。仿真结果表明，原子跃迁后的辐射寿命会随着其能级主量子数的增大而增加；且在模型3种跃迁模式中，S_1/2→P_3/2的原子辐射寿命较其他两种跃迁模式短。对于散粒噪声限制灵敏度方面，探究发现D_5/2→P_1/2的跃迁模式下灵敏度数值最小，即该跃迁模式下系统的探测灵敏度最高。该结论为基于里德堡原子太赫兹探测技术提供了参考，使其对生物、材料领域的微弱信号的探测奠定了基础。

平衡零拍探测器存在共模抑制比小、响应带宽低等问题。针对以上问题，尝试从两方面进行改进：一方面，通过测试探测器中光电检测器（PIN光电二极管）的响应特性，选择性能相近的器件进行平衡探测，以提升共模抑制比；另一方面，采用跨阻放大与比例运放级联的方式对光电流信号进行提取，解决一级采样放大器增益带宽积局限的问题，在保障灵敏度的同时提升探测器的响应带宽。由此实现了300 MHz的平衡零拍探测，共模抑制比高达66 dB，并有效检测了光信号中的量子散粒噪声，为高速灵敏探测提供了一种有效技术方案。

The performances of ghost imaging and conventional imaging in photon shot noise cases are investigated. We define an imaging signal-to-noise ratio called SNR^tran where only the object’s transmission region is used to evaluate the imaging quality and it can be applied to ghost imaging (GI) with any random pattern. Both the values SNRGItran of GI and SNRCItran of conventional imaging in photon shot noise cases are deduced from a simple statistical analysis. The analytical results, which are backed up by numerical simulations, demonstrate that the value SNRGItran is related to the ratio between the object’s transmission area A_o and the number density of photons illuminating the object plane I_o, which is similar to the theoretical results based on the first principle of GI with a Gaussian speckle field deduced by B. I. Erkmen and J. H. Shapiro [in Adv. Opt. Photonics 2, 405–450 (2010)]. In addition, we also show that the value SNRCItran will be larger than SNRGItran when A_o is beyond a threshold value.