针对现有激光波长测量方法复杂、成本高、缺乏普遍适用性的问题，提出了一种基于3×3光纤耦合器的激光波长测量方法，理论推导了测量方法的基本原理，并搭建了激光波长实验测试验证系统。利用光纤延时线(FDL)改变干涉仪测量臂的传输时延，采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)采样得到该时延变化量对应的干涉信号条纹半周期数，根据半周期数与时延差之间的关系，计算出待测激光波长。实验测试结果表明：当用该测量方法测量出激光波长分别为1 310.84、1 550.78 nm时，使用光谱仪测得的激光波长分别为1 310.56、1 550.63 nm，两者结果几近一致。

随着激光技术的发展, 激光**得到了快速发展, 针对来袭激光的威胁, 激光告警也成为目前各国发展的重点, 不同的激光告警系统探测不同的参数, 根据告警参数采取相应的躲避和反击措施; 目前激光告警主要探测参数有来袭激光方位角、 俯仰角、 激光波长、 激光脉冲宽度等, 但现有激光告警系统无法实现多参数的同时探测, 且光谱范围窄、 视场小、 探测俯仰角和方位角为相对角度、 无法获得绝对来袭方向。 为此本文提出宽光谱波段、 大视场、 多参数激光告警新方法, 可实现450～1 700 nm宽光谱来袭激光波长、 绝对方位角、 绝对俯仰角、 脉冲宽度多参数的高精度综合测量, 该方法主要由激光脉冲宽度测量、 绝对角度及激光波长测量、 控制及数据处理三大部分组成。 其中脉冲宽度测量模块由光学镜头、 多带通窄带滤光片、 高速光电探测器组成, 实现来袭脉冲激光的高速光电转换; 绝对角度及激光波长测量模块由光栅、 大视场宽波段消色差镜头、 多带通窄带滤光片、 宽波段面阵探测器、 三维电子罗盘组成, 通过一级和零级衍射光斑位置获得来袭激光波长、 相对方位角和相对俯仰角信息, 结合三维电子罗盘测得的方位角、 俯仰角以及横滚角, 进而获得来袭激光的三维绝对方位角和绝对俯仰角。 多带通窄带滤光片主要是根据常用几个军用激光波长进行选通滤光, 有效滤除背景光的影响, 降低系统虚警、 漏警。 理论分析推导具体测量方法和参数, 设计宽光谱多参数激光告警探测系统样机, 并进行实验可行性验证。 实验结果表明, 该系统的方位角视场120°、 俯仰角视场96°、 角度测量精度优于1°、 中心波长测量精度优于10 nm、 脉宽测量精度优于3 ns。 该技术将为海、 陆、 空、 天领域对来袭激光的高精度多参数综合探测奠定基础, 有望提高复杂战场的生存能力。

利用光学拍频法可实现稳频He-Ne激光波长稳定度的测量以及波长不确定度的评定。报道了一种可应用于测量现场的便携式633nm激光波长评价系统, 介绍了拍频测量技术原理、激光波长评价系统的基本构成以及与非便携式的传统拍频系统测量激光波长的比对结果。波长评价系统对传统光学拍频光路部分进行了改进并集成为一个便携测量系统, 系统采用了全新设计的集成式光学拍频模块、小型化高精度频率计以及频谱监测仪器实现了高信噪比拍频信号的产生、计数与监测, 并自主开发了拍频测量数据采集、处理与分析软件。实验结果表明该系统能够在测量现场实现激光波长的稳定度以及不确定度评价, 提升了现场测量的便捷性以及测量效率。

采用532 nm和1064 nm两种波长的激光光源，分别研究了水体中激光诱导空化气泡及其时间演化过程，以及等离子体辐射光谱，详细讨论了激光波长、聚焦透镜焦点位置对空化气泡和光谱强度的影响。研究表明，在相同的实验参数条件下，激光诱导空化气泡均出现了两个周期的膨胀-收缩振荡过程，但1064 nm波长激光产生的空化气泡直径更大、膨胀速度更快，且其激光诱导击穿光谱（LIBS）强度可达到532 nm波长激光的2.3倍。光谱强度、空化气泡大小，以及它们的稳定性与聚焦透镜焦点位置密切相关，焦点位于水面下10~12 mm时，不仅能产生直径更大且相对稳定的空化气泡，还可以将LIBS谱线强度的相对标准偏差由20%降低至13%，稳定性得到提高。

为了了解H+2及其同位素分子谐波光谱效率与激光波长之间的关系, 采用求解2维薛定谔方程的方法, 理论研究了600nm~1600nm激光波长下H+2和D+2谐波光谱强度随波长的变化关系。结果表明, 光谱强度随波长增大而减小; 在短波长区间, H+2光谱强度减小的倍率要大于D+2, 在长波长区间, H+2光谱强度减小的倍率要小于D+2; 此外, 在弱光强下, H+2光谱强度总是大于D+2,在强光强下, H+2光谱强度在短波长区间小于D+2,而其在长波长区间大于D+2;核间距延伸和电荷共振增强电离在H+2和D+2谐波光谱强度变化上起到主要作用。这一结果对分子谐波调控是有帮助的。

调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力, 但仍会受到云雾的干扰。为研究FMCW激光引信系统参数对云雾回波特性的影响, 利用FMCW激光引信探测模型, 对激光引信在不同收发间距、激光波长以及相对云雾位置条件下的云雾回波特性进行仿真。仿真结果表明: FMCW激光引信的收发间距和激光波长会对云雾回波特性产生明显影响, 收发间距越大, 在可见光波段和近红外波段的激光波长越短, 云雾后向散射越弱。所得的仿真结果可为FMCW激光引信抗云雾干扰方面的优化设计提供参考。

分析了光纤Mach-Zehnder干涉仪作为鉴频器的多普勒激光雷达风速探测灵敏度及动态范围与光程差的关系.当光纤Mach-Zehnder干涉仪光程差从0.1 m变化到1.5 m时, 对应风速探测范围从±199.5 m/s变化到±13.3 m/s.光程差为0.45 m时, 风速变化1 m/s对应的最高灵敏度为2.15%.光程差误差将导致风速反演误差.当光程差为0.145 9 m和1.088 9 m时, 1 nm的光程差误差将导致反演风速误差分别为1.028 m/s 和 0.138 m/s.应用激光波长调谐的方法得到光纤Mach-Zehnder干涉仪的透过率曲线, 由自由光谱范围精确确定了光程差的值.应用此干涉仪作为鉴频器的激光雷达完成了实际风速探测, 反演风速与相干探测风速具有较好的一致性, 证明了校准探测的正确性.

差分吸收激光雷达是高精度测量大范围二氧化氮浓度的有效途径。介绍了差分吸收激光雷达原理及系统结构, 基于可调谐固体激光吸收技术, 以0.01 nm为步长, 测量了二氧化氮在3.410~3.435 μm吸收光谱, 实验结果表明, 在1.0 atm(1 atm=1.013×105 Pa)、25 ℃情况下, 所测吸收光谱与模拟计算吸收光谱相关系数为92.01%, 基于实测吸收光谱分析确定了二氧化氮测量激光波长对为on-line 3.424 μm、off-line 3.414 μm。并研究了差分吸收激光雷达二氧化氮测量信号预处理方法和去噪算法, 仿真计算结果表明, 采用信号预处理结合多重自相关检测法, 可有效将1 km内模拟探测所得二氧化氮浓度反演结果误差降为±0.1 mg/m3。