介绍了测量材料表面双向反射分布函数和发射率的原理和方法, 搭建了532 nm和1 064 nm波长双向反射分布函数和表面发射率测量平台, 对经金刚砂(320目)研磨后金属靶板表面的反射率和发射率及中等温升情况下的变化特性进行了实验测量。测量结果表明, 粗糙金属靶板表面近似为朗伯辐射体, 反射率低于0.25。 在常温至320 ℃范围内, 靶板表面反射分布、反射率和发射率的变化幅度较小。

漫反射非接触测量方法是测量入射激光功率密度分布的有效手段。但强激光长时间辐照漫反射金属靶板，材料上升到一定温度表面反射率将显著下降，影响测量效果。基于有限元方法，结合热源抖动和风速对流，对镀金膜的铝板进行了强激光辐照条件下的温度变化模拟，结果表明材料表面能量吸收率是决定温度升高的关键因素。通过粗糙度设计可实现与光滑表面吸收率接近的漫反射表面，有效降低靶板温度，为优化漫反射金属靶板设计提供参考。

采用激光主动照明技术，是对远距离暗目标进行成像、定位和跟踪的重要手段。但由于激光在大气路径中传输，受到大气湍流等因素的影响会造成辐照在目标上的激光光强分布不均匀，同时激光波前会产生畸变，从而降低目标的成像质量，影响对目标的高精度跟踪能力。基于激光照明大气传输模型，对中等湍流、弱湍流和不同光束数情况下的激光照明结果进行了数值模拟，分析了照明激光光强和波前对远距离目标成像的影响。计算结果表明：照明光强起伏方差优于0.5，波前畸变标准误差优于0.2 λ，可满足约1μrad量级的目标分辨能力。

为了研究地星上行和星地下行激光链路孔径内接收光强信号的典型特征，基于大气湍流理论和位相屏方法，计算了短波和中波红外激光在特定大气相干长度条件下，孔径内接收激光功率与总功率的比值及起伏情况。根据统计结果讨论了上下行大气通道传播特性的差异，结果表明相同外界条件下，直径50 cm孔径内接收的下行激光信号强度大于上行激光信号强度1个数量级以上，其信号的起伏程度也低于上行激光；中等湍流下，下行激光孔径接收光强的概率分布函数服从对数正态分布，最大概率接收功率比与无湍流条件下的功率比值一致，分别为0.42%(1.315 μm)和 0.26%(3.8 μm)。

钠导引星激光参数指标主要受到自适应光学系统的校正能力、大气条件、观测目标运动的时空特性、钠层非线性饱和效应等因素影响。在综合上述影响因素基础上，从自适应光学导引激光器的参数指标论证角度，给出了钠导引激光能量的计算公式，同时将信标视星等亮度引入到计算公式；分析给出了不同自适应光学望远镜系统口径条件下，能提供完整波前信息的钠导引星个数需求；重点分析了不同自适应光学预期校正效果、大气相干长度、观测俯仰角等对信标激光能量的影响；结合实际工程应用需求，模拟计算了特定条件下导引信标激光能量与信标视星等的关系。

多路光的相干合成是高功率固体激光装置的关键技术之一。基于合成模型, 对4组tilt/tip-piston镜采用并行梯度算法, 通过模拟计算实现了光束间的位相锁定和相干合成。结果表明有限次算法迭代次数内, 相干合成时远场焦斑10 μm半径范围内的强度比约为非相干合成时的4倍。基于高频响应驱动器和对应的高速控制算法将有可能实现高功率固体激光装置多路输出光束间的相干合成。

根据实现快点火激光的预估参数要求，分析了非相干组束和相干组束是否可满足快点火所需的激光功率密度和能量。引入与实际情况相当的畸变波前分析远场焦斑，为了满足能量要求非相干组束需要组合更多的光束，并改进驱动器的稳定性将角漂控制在±2 μrad范围内；相干组束可获得更小的焦斑有利于提高功率密度，同时可降低对能量的要求，但仅对单路光分别进行波前补偿并不能提高能量集中度，需要引入复杂的监测和控制设备对整个通光孔径内的波前(包括束内和束间)进行全局控制。基于目前提出的参数要求和波前校正能力，非相干合成更易实现快点火，但相干合成则具有更广泛的应用潜力。

The development of phased-array grating compressor is a crucial issue for high-energy, ultra-short pulse petawatt-class lasers. Almost all systems have adopted a tiled-grating approach to meet the size requirements for the compression gratings. We present a computer-control test system utilizing near-field interference and far-field focusing capable of monitoring and fast correcting tiled errors of the grating compressor. In this system, the tilt/tip errors between the two gratings are determined by the Fourier transform (FT) of the individual interference fringe, and the piston errors are determined by the ratio of the two primary peaks formed in the far-field pattern as a function of the piston difference. Monochromatic grating phasing is achieved experimentally and pulse compression is demonstrated with a tiled grating system.

利用准单色光干涉理论, 计算了2×2平顶高斯超短脉冲激光在远场的干涉图样, 分析了激光的时间部分相干性及其存在束间相位差时对相干合成的影响。计算结果表明, 当单路激光输出光束线宽小于100 nm时, 理想波前的远场光斑图样和峰值光强基本保持不变, 当光束线宽大于100 nm时, 干涉减弱衍射效应逐渐增强; 光束间存在相位差时, 时间部分相干性将破坏远场图样随束间相位差的周期性变化, 相位差越大干涉越弱; 当超过相干长度时, 则为非相干合成, 但1/6倍相干长度范围内,仍可视为较理想的相干合成, 此时焦斑的斯特列尔比大于0.9, 对超短脉冲的相干合成影响可忽略。