提出了高斯差分滤波的多尺度损伤提取方法和流程, 对大口径光学元件的损伤图像进行了处理, 结果表明, 该方法对微弱信号与强信号混杂有很好适应性, 且能有效解决低信噪比光学元件损伤图像中的损伤提取难题, 对于分辨率125 μm、口径400 mm×400 mm的光学元件损伤图像, 该方法可以100％提取损伤图像中尺寸在50 μm以上的所有损伤的种子, 满足了大型激光装置安全运行的需要。

为满足激光驱动惯性约束聚变 (ICF)点火中高对比度整形脉冲波形测试的需求，基于多脉冲波形拼接的级联光电探测法，在神光 III主机装置上开展了 ns高功率激光脉冲波形高对比度测量的实验研究。利用具有截止饱和特性的超快光电探测器，在实验中对凹形脉冲深度进行多通道波形测试。实验结果显示，经过多脉冲拼接得到的凹形脉冲底部具有 350:1的对比度，远大于单通道单脉冲波形 30:1的对比度。

针对SILEX-I超短超强脉冲激光装置输出光束光谱分布的精密测量问题,采用脉冲激光相对光谱功率来评价光谱分布,以溴钨灯为标准光源开展相对光谱功率测量方法的研究,获得相对光谱功率的理论计算公式。以SP2760光栅光谱仪作为光谱测量设备在SILEX-I激光装置上进行了光谱分布测量的验证实验,并给出了不确定度评定,获得了扩展相对不确定度1.7%的测量精度。测量结果显示,相对光谱功率分布与光栅光谱仪的原始光谱响应值分布具有显著的差异,可以更加准确地反映输出脉冲的光谱分布。

针对光学元件损伤图像中损伤区域的高精度检测问题，对内全反射照明下光学元件损伤图像的处理技术进行了研究。根据在线检测图像中损伤区域中心峰值的信号强度高于局部背景的信号强度这一特点，利用高斯滤波器生成待检测图像的局部信号强度比图像，实现了对损伤区域的低漏检率自动定位; 根据CCD的成像原理，利用辐射标定的方法建立起损伤区域的尺寸与其在图像中总灰度的关系方程，实现了损伤区域的亚像素高精度尺寸测量。实验结果表明，与传统的光学元件损伤图像处理算法相比，本文提出的算法在保持低漏检率的同时大大提高了损伤区域的测量精度。

利用法布里-珀罗标准具对条纹相机的动态范围进行了标定实验研究，提出脉宽加宽20%的强度值为饱和点值的条纹相机动态范围的严格定义，对噪声控制进行了简单必要的分析。当输入脉冲宽度为30ps时，在给定扫速档位，实验给出S-1条纹相机的动态范围为102。

为了满足大型激光系统对紫外激光脉冲时间波形测量要求，采用紫外单模光纤进行传输取样的方法，理论分析了紫外脉冲在光纤中的线性传输特性，对影响脉冲波形测量的因素进行系统评价；并测试了紫外激光脉冲经过单模纯石英光纤传输后的脉冲波形。结果表明，对于纳秒、亚纳秒量级的紫外激光脉冲，单模紫外光纤是一种较好的传输介质；考虑到光纤损耗及探测器灵敏度限制，紫外光纤不宜作长距离传输。研究结果对高功率激光装置紫外光脉冲时间波形测量提供了理论和实验依据。

为了提高激光时间波形测量系统的抗干扰能力,建立了激光脉冲在光纤中的传输物理模型,分析了纳秒脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲传输特性的因素进行了系统评价。采用空气与光纤传输进行比对的方法,实验测试了激光脉冲经过不同长度的单模和多模光纤传输后的脉冲波形,得到脉冲展宽在允许的测量误差范围内所需的阈值条件。结果表明,该研究对神光-Ⅲ主机激光脉冲时间波形测量的设计具有重要的意义。

神光Ⅲ原型装置终端靶场采用大口径取样光栅对透射的351 nm激光取样进行脉冲波形测试, 由于取样光聚焦点光线不是等光程的, 该取样方式将导致时间波形的畸变。建立了光栅全口径取样后聚焦的三倍频激光脉冲波形叠加模型, 模型考虑了激光光束近场强度分布和近场各点到聚焦点的光程变化两个主要影响因素, 研究了取样脉冲波形的叠加特性, 给出了该测量技术的适用范围和测量精度。结果表明, 对于取样光束口径为290 mm×290 mm,取样焦距为1380 mm,取样角为11.5°的基于光栅取样的脉冲波形测量系统, 只要被测激光脉宽大于1 ns, 取样后脉冲波形原始波形一致, 没有展宽。实验标定结果表明, 神光Ⅲ原型装置采用光栅取样对靶场三倍频激光脉冲进行测量是可行的, 该技术目前已经应用于原型装置。

针对现在多路大功率激光器的功率平衡缺乏对评定参数计算方法的细致讨论, 提出了瞬时功率和激光装置束间功率不平衡度的详细数值计算方法。根据理论模拟结果, 选取平顶脉冲时间脉冲波形半峰全宽对应的中心位置作为时间波形的时间基准进行功率平衡计算。实验中, 用光电转换元件、示波器和能量卡计分别进行各路激光束到达靶点的时间同步、脉冲时间波形和能量测试, 计算得到多路激光瞬时功率和激光装置束间功率不平衡度, 并分析瞬时功率测试结果的不确定度, 从而给出多路激光功率平衡测量技术和方法。