大尺寸装备制造、空间中航天器编队飞行等领域面临大量程、高速、高精度的绝对距离测量需求, 传统的干涉相位法与飞行时间法已经无法满足测量需求。随着光频梳的出现, 能够利用光频梳在时域及频域中的高分辨特性, 将其应用于测距中。双光梳测距在解决了量程扩展问题后, 成为了集大尺度、快速测量、高精度于一体的光学测距手段。梳理了光梳测距的发展过程, 阐述了双光梳测距发展过程遇到量程扩展、噪声抑制、空气折射率补偿、光源小型化等问题及解决办法, 为双光梳测距系统的完善提供理论指导。

基于飞行时间法（Time-of-Flight, TOF）的 3D相机是一种体积小、误差小、抗干扰能力强、可直接输出深度信息的新型立体成像设备。目前, 该类相机已成为测量成像领域的研究热点。本文首先介绍了 TOF相机的发展历程及测量原理；随后对 TOF相机测量误差来源及类型进行分析；接着将 TOF技术与其他主流的三维成像技术进行对比分析；最后对 TOF相机的应用与发展趋势进行了阐述。

采取光电流的飞行时间法测量多个通过P3HT(poly(3-hexylthiophene))氯仿溶液用滴涂法制备的有机薄膜所构成的ITO/P3HT/Al器件中的载流子渡越时间,记录到具有较大数据范围的迁移率分布,将全部数据在P-F图(Poole-Frenkel plot)上分析得到迁移率规律地分为三组,可以判断P3HT中存在有三种或更多的不同载流子输运机制。

8-羟基喹啉铝属于有机半导体材料, 在太阳能电池应用领域有较为广阔的应用前景。为了研究8-羟基喹啉铝载流子输运动力学信息, 在恒温条件下制备了8-羟基喹啉铝薄膜, 采用X射线衍射分析方法对薄膜的性质进行了分析, 采用渡越时间方法对影响其载流子迁移率的实验条件进行了理论分析和实验验证。结果表明, 在308K～338K温度范围内, 8-羟基喹啉铝的载流子输运规律符合浅陷阱模型;取样电阻小于15kΩ及光脉冲能量低于3.5μJ时, 载流子渡越时间保持恒定, 测试结果可靠。这一结果对有机太阳能电池的制备是有帮助的。

飞秒光梳的出现为实现高精度绝对距离测量提供了诸多有效方法,并有望直接应用于激光雷达、卫星编队飞行和空间引力测量等空间探测任务.从未来空间精密测距的精度需求出发,提出在飞行时间法辅助测距的基础上利用光学脉冲互相关分析技术将目标距离测量直接溯源到光梳重复频率的测量方法,建立了飞秒光梳测距基本模型,进行了飞秒脉冲互相关理论分析,并开展了互相关及测距仿真实验.仿真结果表明,在目标距离为10 km 以及重复频率扫描精度0.01 Hz条件下,进行非模糊量程内线性测距的测量精度优于450 nm,测距残余误差的峰谷(PV)值为780 nm,验证了该方法实现亚微米级甚至纳米量级大量程空间精密测距的可行性.

为了精确测定弱电导材料中载流子迁移率, 采用渡越时间方法测量了8-羟基喹啉配合物(Alq3)的载流子迁移率, 对渡越时间方法需要的实验条件进行了理论分析和实验验证, 讨论了激发光源的波长、单脉冲能量以及测量电路的积分时间常数的选取对材料载流子迁移率测量结果的影响。结果表明, 采用渡越时间方法测量弱电导半导体材料中载流子迁移率时, 只有严格选取合适的测量条件, 才可能获得准确、可靠的测试结果。此结论有助于对有机电致发光器件载流子迁移率进行精确测定。

提出一种基于声光扫描技术实现三维视频激光雷达系统，克服了基于传统扫描方式的三维成像激光雷达应用中所面临的成像速度慢、体积大、质量大等问题。采用二维声光扫描技术，大大提高了扫描速度；同时，采用高精度的时间差检测芯片，精确测量激光脉冲飞行时间，从而获得高精度的距离值，实现高精度的三维视频成像。详细描述了系统的原理、组成部分以及实验结果。在图像分辨率为63 pixel×63 pixel时，该系统三维成像速度达到25 frame/s，实现视频三维成像，能够满足对成像速度要求较高的特殊场合的需求。

我们在实验上基于铯原子的2D+磁光阱获得了通量为8.5×1010原子／s、平均速度与速度分布分别为16 m／s与4 m／s、空间发散角为25 mrad的冷原子束流,通过相敏的飞行时间法对原子束流的通量进行了准确测量,并对背景原子气压、推送光功率以及冷却光失谐等参量对原子束流的影响进行了实验研究与分析。