本文研究了强激光辐照下漫反射金膜在近红外波段的反射特性, 建立了漫反射金膜表面反射率在线测试系统, 得到了不同激光参数辐照下膜层表面反射率变化曲线。检测了金膜表面氧化产物的主要成分, 给出了氧化产物的生成机理。根据氧化理论和单层膜反射理论建立了金膜表面反射率变化计算模型, 并基于该模型分析了膜层氧化对激光辐照温升的影响。结果表明: 强激光辐照下漫反射金膜表面生成了一层光学薄膜, 组分为NiO, 生成速率满足对数定律; NiO薄膜对入射激光的吸收是金膜表面反射率下降的主要原因, 而且辐照光强越强膜层氧化越快。

为了解决高能激光总能量测量中所面临的抗激光损伤能力问题, 设计了一种新型旋转式全吸收激光能量计, 具有测量不确定度低、系统结构简单、环境适应性强等诸多优点, 尤其在长时间出光的强激光能量测量中具有独特优势。光线追迹软件数值模拟结果表明激光辐照过程中能量逃逸率小于0.3%。利用有限元软件, 模拟计算了连续激光辐照下能量吸收体的温度场分布和最高温升情况, 给出了热吸收体最高温升与旋转速度的关系, 分析了测温探测器安装深度对温度传感器测温曲线的影响。该旋转式能量计完全可以满足数十兆焦耳激光能量测量要求, 也为更高能量的激光参数测试提供了一种全新的技术手段。

为了准确测量中红外高能激光系统的远场功率密度时空分布等参数, 分析了室温光导型碲镉汞(HgCdTe)探测器在环境温度变化和光热效应情况下存在的探测器光敏元温升等热问题, 并分别给出了应对措施。从HgCdTe的电学参数经验公式和光导型探测器工作原理出发, 分析了暗电阻和响应率与光敏元工作温度的相关性。建立了计入接触热阻和自然对流效应的光导型HgCdTe探测器热分析模型, 并对模型进行了实验验证。分析了光敏元与环境温度间的热平衡时间特性, 提出了连续激光测量中的环境温度校正模型。讨论了激光辐照下探测器的动态响应特性, 给出了激光加热探测器光敏元导致的附加光热信号的修正方法, 该方法在典型应用条件下可将测量系统的单通道测量不确定度降低2%以上。目前, 所述方法均已成功应用于多套远场激光光斑定量测量系统。

为了适应激光器的迅速发展，需要改进现有激光测量技术，设计能够满足功率密度1000 W/cm2、时长10 s激光辐照的新型激光防护面板，金属铝板表面采用等离子喷涂的方法制备了氧化锆(ZrO2)热障涂层作为激光防护面板。利用不同波长的激光光源开展了涂层表面反射特性的实验研究，测量了涂层表面反射率及漫反射特性。利用数值模拟计算了激光辐照下铝面板ZrO2涂层的热响应。最后，利用光纤激光器开展了热障涂层防护面板激光辐照实验，验证了带有热障涂层的防护面板较未加涂层的防护面板具有一定的隔热效果，为激光测量技术的发展提供了技术储备。

利用铥钬共掺光纤作为可饱和吸收体，实现了对环形腔掺铒光纤激光器的调Q和锁模。调Q实验中，在1567.8 nm处，随着抽运功率的增加，获得了从千赫兹到几十千赫兹的重复频率可调谐调Q输出，脉冲宽度在数微秒量级。锁模实验中，在1535.2 nm处，通过调节偏振控制器，获得了调Q锁模输出；进一步提高抽运功率，并调节偏振控制器，获得了腔基频锁模输出和二阶有理数谐波锁模输出，重复频率在几十兆赫兹量级，脉冲宽度减小到几十纳秒量级。实验证明了铥钬共掺光纤优异的可饱和吸收特性，及其在掺饵光纤激光器全光纤被动调Q和锁模中的应用潜力。

为解决光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度和应力交叉敏感问题，研究了一种FBG双参数传感器。基于FBG测温、应力测量的基本原理，分析了FBG双参数传感器的工作原理。对设计的FBG双参数传感器进行了实验研究，得到了双参数传感器的温度及应力测量线性度及响应灵敏度，并给出了温度及应力两个参数共同作用下去除交叉敏感测量结果。测温光栅动态范围0 ℃～100 ℃，响应灵敏度为12.2 pm/℃；封装后应力响应灵敏度为1.79 pm/N。研究结果表明，在FBG应力测量过程中，该方法不仅可以有效去除温度交叉敏感问题，同时还可以实现温度及应力两种参数的准确测量。

为了评定基于室温中红外HgCdTe光导探测器的氟化氘激光阵列靶斑仪系统的测量不确定度，需要对HgCdTe光导探测器响应率的温度特性进行定量分析.理论分析了室温中波红外HgCdTe光导探测器响应率与温度和波长的关系，得出了在一定范围内探测器响应率可以近似表示为温度和波长变量分离函数形式的假设.采用波长为3.8 μm和1.31 μm激光光源，分别测量了在－40℃~+30℃温度范围内室温中波红外HgCdTe探测器响应率变温特性，实验结果验证了在测量不确定度范围内假设的正确性.基于此结论，提出了一种高效标定HgCdTe光导探测器在氟化氘激光波长处响应率温度特性的实用方法.

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数，本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法。该方法由热吸收体测量入射激光的总能量，由光电探测阵列测量光斑的时空分布。研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器。探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成，有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm，光斑测量空间分辨力为1.1 cm，时间分辨力为20 ms。该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点，适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量，并已成功应用于外场实验。

准确测量激光远场光斑强度时空分布是分析强激光大气传输效应和评价激光系统性能的有效手段。概述了测量激光光斑强度分布的几种方法及其适用性，重点叙述了基于阵列探测法的强激光远场光斑强度分布测量技术，总结分析了量热阵列法、光电阵列法和量热/光电复合法等三类阵列探测系统应用特点。最后介绍了两种分别用于测量连续波高能激光和重频脉冲激光的光电阵列靶斑仪，系统具有结构紧凑的特点，能够满足运动靶目标上强激光参数测量要求。