为了对准直过程中能量弱、分布不均匀的小孔光斑信息进行增强并抑制噪声，消除光斑不稳定对计算结果的影响，文中提出了一种新方法。首先，将多幅分时采集的图像构建一个多维的图像立方体，利用MNF变换将数据信息主要集中在第一维，去除各维图像之间的相关性；其次，使用Kmeans方法将第一维图像分为光斑和背景，对分类图像进行数学形态学处理，寻找范围最大光斑的边缘为小孔光斑的边缘；最后，使用最小二乘法进行圆拟合来计算小孔图像圆心。实验结果表明，该方法能提高弱对比度的小孔光斑区域检测的准确率，达到理想光斑区域的97.15％，获得的小孔中心和半径误差小于2个像素，实现了综合诊断系统对小孔光斑的精确测量。

为了实现对高压电气设备的非接触温度监控, 设计了中远距离(0-1.5 m)非接触荧光光纤测温系统.该系统利用稀土荧光材料的荧光温度特性, 通过测量物体表面荧光物质的受激荧光寿命获得物体的温度信息;通过增加聚光透镜和聚光锥罩, 提高探测器接收到的光能量.实验获得荧光强度曲线及被测对象温度, 实现了对温度的非接触实时测量, 测量误差低于1℃, 满足高压电气设备的非接触温度监控要求.

取样率是高能激光装置中衍射光栅的一个重要技术指标，针对取样率测量中存在的泊松噪声、杂散光干扰以及探测器不一致误差的影响，提出了一种组合噪声处理方法。对测量环境及探测器输出的统计特性进行了分析，通过统计规律求平均的方法，降低了泊松噪声对测量结果的影响；通过直方图去噪的方法，对杂散光的影响进行了抑制；通过互标的方法，减少了由于探测器不一致问题所带来的干扰。结果表明：取样率测量的相对平均偏差为0.297%,标准偏差为1.22%，满足取样率测量相对平均偏差优于0.4%，测量标准偏差优于2%的指标要求。为衍射光栅取样率测量的噪声处理提供了新的技术手段，并已在大口径衍射光栅综合诊断平台上得到验证和应用。

为测量超短单脉冲激光的时间波形以及对比度信息，基于三阶强度相关原理，结合光脉冲复制技术，提出了基于脉冲复制的测量方法。对测量原理进行了详尽的理论分析。利用分步傅里叶和龙格库塔数值计算方法对测量方案做了模拟验证。基于脉冲复制的测量法能同时进行多窗口测量。通过拼接测量时间窗口，可以有效解决测量分辨率与测量时间窗口不能兼顾的问题，同时实现大时间窗口和高分辨率测量。通过将主脉冲与预脉冲分离到不同的测量窗口，避免了梯度衰减片的使用，且具有高对比度测量能力。

为了实现综合诊断光路全程快速准直，从并行处理、快速收敛电机运动模型和最小外切圆特征点提取三个方面对自动准直系统进行了总体设计.首先，对全部准直步骤采取并行、串并结合的方式执行，并将关键准直任务归纳成单元准直模型；其次，使用准直数学模型，实现单元准直模型中电机的快速收敛；最后，针对小孔图像灰度对比低、分布极不均匀、光斑很不完整的特点，提出在最小外切圆的圆环上，取两两距离最大的100个点为特征点，使用最小二乘法进行圆拟合法计算小孔图像圆心.研究表明优化后系统的准直时间从优化前40 min减少到8 min，小孔图像圆心误差在2个像素之内，满足打靶实验的要求.

分析了大口径衍射光栅的焦斑特点, 研究了衍射光栅非规则图像自适应调焦过程中出现的各种问题及处理方案。提出了适用于此类光栅非规则焦斑自适应调焦的控制技术和数据处理方法, 并设计了一套自适应调焦装置用于离线检测衍射光栅的取样距离和取样角度。提出的方法用最优域值法将图像分割为焦斑和背景两部分, 基于数学形态学求取光斑面积、以及长短轴长及图像中心。通过分析图像中心位置与水平电机的对应关系, 以及长短轴长与轴向电机的对应关系, 设计出自适应调焦方法。最后, 结合面积最小化原则使用黄金分割算法进行对焦迭代和形心搜索。测试结果得到取样距离标准差为412.5 μm, 取样角度标准差为10.35″, 满足取样距离优于1 000 μm, 取样角度优于30″的精度要求。该装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点,已在大口径衍射光栅综合诊断平台上得到验证和应用。

以三次谐波自相关测量原理为出发点，研究了其和频过程中BBO晶体的表面散射杂散光。详细推导了由晶体表面散射引入的杂散光的具体表达式，定量分析了其对和频过程中输出信号的对比度的影响。分析表明，杂散光强度与晶体表面粗糙度有一定的关系。晶体表面粗糙度为激光波长的1%时，引入的杂散光噪声约为10-8。表面越光滑，引入的噪声越小。

为了有效抑制CCD测量噪声带给激光对比度分布测量的影响，基于对比度测量模型，利用CCD测量噪声的先验知识及其输出观测值，给出了CCD噪声的校正方法。与现有计算方法的比较表明，该方法可以有效抑制CCD测量噪声带给测量的影响，其扩展不确定度从0.6%降低至0.3%，降低了测量不确定度，提高了测量的置信度。

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法，该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域，然后应用衍射环梯度模值信息进行校验，找出真的衍射环，并对真衍射环进行精确定位，从而达到对光学元件进行间接损伤检测的目的.模拟激光光斑图像的衍射环检测实验表明，该方法误报率低，定位准确.

在强激光波前测量像传递系统中,4-f光传输系统透镜之间装调过程产生的离焦量引入了一个相位调制.首先从实验上测量了像平面处波面横向剪切干涉图样,利用矩阵光学和Collins衍射公式推导出了离焦量和激光波面横向剪切干涉条纹之间的理论关系,并得到了在无离焦情况下激光传输的空域和频域方程.对实验测量得到的干涉条纹空间灰度曲线利用最小二乘法进行了余弦曲线拟合,得到干涉条纹空间尺度,利用理论关系计算得到了离焦量的数值,实现了对像传递系统装调过程的定量描述.