高能激光会造成吸收体材料表面的温度急剧升高甚至损坏,同时造成吸收体上长期存在较大的温度梯度,这给温度的准确测量造成了很大的难度,为解决上述问题,提出了一种阶梯状镀金反射锥和V型槽结构的吸收体,通过对镀金锥的设计将能量分配到吸收体各部分上,研究了V型槽的几种设计方法对温度场和表面温度的影响,研究表明通过对吸收体各部分的质量和V型槽的参数控制可以大幅降低吸收体各部分的温度梯度、吸收体表面温度和吸收体的平衡时间,从而提高高能激光能量计的激光损伤阈值,并降低温度准确测量难度和减少热损失,最终达到提高准确度的目的。

在高能激光能量计吸收体上很长时间内均存在较大的温度梯度，这导致吸收体真实温度的测量非常困难，材料的比热、传感器的响应度和吸收体的热损失对测量准确度的影响较显著，模拟了吸收体上温度场特性，提出了一种利用多个分立的热电偶传感器测量吸收体的温升的方法，通过对热电偶的间距以及在吸收体中的深度加以控制，可以准确地反映吸收体上每一小部分的平均温度，从而达到对比热和传感器响应度修正的目的；采取措施大幅降低热损失比例，并结合实际温度场分布和系统热平衡时间对热损失可以获得热损失占比；利用光线追迹方法可以大幅简化吸收体吸收率研究，以实际光束和吸收腔参数为模拟对象计算了吸收腔的吸收率，并对测量结果进行修正。在分析了系统各个环节的测量不确定度的基础上估算出设计的激光能量计的测量不确定度约为5.8％(k=2)，采用现场比对方法验证该测量不确定度的合理性。

提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法,将水流从吸收腔前端导入至加热容器,在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较,达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致,均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小,经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明,残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著,增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8％(k=2),被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对,两者具有很好的一致性,修正因子仅为1.006,标准偏差为1.4%。

氧碘高能激光近场存在较多的杂散光，这些光会严重影响光束传输和光束质量控制。通过对杂散光的产生机理、类型和传输规律的分析和模拟确定了不同类型杂散光的测量方法。利用两个能量计测量了30 m通道自由传输时的传输效率，利用测试光阑获得了通道内杂散光角谱曲线和镜面散射光能量。实验表明30 m通道自由传输时的能量损失约为5.2%，杂散光的角谱随着传输距离的增加逐渐增大，角谱也会随着光束质量的恶化显著增加。利用角谱曲线可以获得通道内任意位置处光阑上的热负荷，这为高能激光热管理技术奠定了坚实的基础。

从朗伯余弦定律出发，理论推导了漫透射屏后接收面上任意点光强与入射光强的关系。结合漫透射屏在功率监测仪中的应用，通过数值仿真计算，理论上概括了单层和多层漫透射屏对入射光束光强分布的影响规律。数值计算表明：当入射光束半径、漫透射屏与接收屏的距离满足二者之比小于或等于0.3时，入射光束的光强分布、光束口径对接收面上光强归一化分布的影响可以忽略，且接收面上光强的归一化分布主要取决于漫透射屏与接收屏的距离，而与多层漫透射屏的排列方式、层数等参数基本无关，此结论得到了实验的证明。

为了在大口径激光能量在线测量装置的设计过程中消除光斑不均匀性、强度随机性以及光束偏轴等造成的影响，提出了一种简易方法，利用普通漫射片透射取样，先将光束缩束尽量消除其各种空间信息，仅保留其强度信息，并保证取样点仅位于漫散射覆盖区域，消除透射分量及光束的偏振态的影响，同时保证取样点到漫射片之间距离远大于漫射片上光斑的尺寸，消除传感器接收角不足对测量结果的影响，激光能量采用光电积分方法获得。结果表明,根据上述方法设计的能量在线测量装置在整个激光接收面上各处的响应较一致，受到局部强度变化的影响较小，激光发散角或者光轴发生较小变化时对测量结果不会造成明显的影响。提出的上述措施在工程上可以消除各种因素对测量结果造成的影响，保证测量精度。

通过分析影响沸腾的各种因素，结合水的流动特性以及激光在水中按照指数衰减的特点，利用单元差分方法着重分析了整个光斑所在区域过余温度的分布，借助水沸腾状态与过余温度之间的关系,建立了水在激光作用下的强制流动沸腾模型.环行光束被作为主要研究对象，对环行光束进行了数据模拟和实验验证.在实验中采用照相法记录下气团的形态，与模拟沸腾曲线具有较好的一致性.

长脉冲激光能量在线测量装置中热桥的存在加剧了热传导的影响,为了定量地确定其大小并对其进行修正开展了此项研究。将温升曲线分成3部分,利用傅里叶定律、热传导方程及能量守恒定律对每一部分逐一进行了分析,得到能量损失的比例与装置参数之间的关系,开展了实验研究,通过对实验数据的拟合,结果表明,热损失比率由脉冲宽度、材料的导热系数、热桥的长度、吸收体的质量等决定。上述参数需根据实验间隔及测量精度要求确定,推导出来的理论值与实验结果一致性较好,其偏差为2.9%。

在高能激光能量测量装置标定方法中，现场标定的方法可以有效地消除各种外在因素对测量结果造成的影响。介绍了3种现场标定方法，分析了这3种方法的原理以及数据处理过程。由于标定中多个参量未知，因此采用了最小二乘法拟合。对于分光镜反射率和透射率比值不确定造成的影响，采用了现场标定分光比的方法予以消除。通过对实验数据分析和比较可以看出直接传递法最简单，可有效消除环境因素、激光光斑特性等造成的影响；间接传递法可以同时消除包括分光比改变在内的几乎所有外在因素造成的影响，但是由于标定过程较复杂，测量不确定最大；交叉传递法标定过程比间接传递法简单，同时也可以消除分光镜分光比改变产生的影响，且数据处理过程是这3种方法中最简单的。

介绍了高能激光在线测试的原理、方法,分析了其不确定度的来源.基于测量模型中有两个变量是相关的,且变量本身又是动态的,以部分试验数据为基础详尽地阐述了实验中异常值的剔除、A类标准不确定度及合成标准不确定的处理方法,其中采用了工程近似方法,使问题得到了简化.