利用双向反射分布函数描述目标表面的散射特性是最成熟和常用的方法，其关键在于如何快速准确地获取双向反射分布函数中的各特征参量。基于Cook-Torrance模型对目标表面散射进行建模，使用1550 nm激光对黑漆涂层金属进行探测，将测量数据用遗传-禁忌搜索混合算法进行反演，来获得模型中的未知参量。对比遗传算法和遗传-模拟退火混合算法可知，该算法优化了迭代次数，减小了计算误差，得到与实验值吻合的理论计算值。该研究提供了一种快速准确得到双向反射分布函数中未知参量的计算方法。

针对雨雾共存的特殊天气条件下现有大气衰减计算模型的不足,通过引入雨对雾的清除机制,对现有模型进行改进,提出一种更为精确、且能反映大气衰减动态特性的计算模型,并采用Monte-Carlo方法对激光在大气中的传输进行仿真分析。结果表明:降雨强度与雾的清除效应呈正相关,由于雨雾共存天气的雨量不大,随着雨对雾的清除,大气透射率逐渐增大;在降雨率为1 mm/h的情况下,平流雾的透射率大约在降雨5 h后趋于稳定,辐射雾则需要更长的时间。所提修正模型对无线光通信等相关领域中大气衰减的估计和评价具有参考意义。

通过实验研究了阈噪比(TNR)不变时信噪比(SNR)对激光雷达测距特性的影响，结果表明，信噪比远高于阈噪比时，激光雷达测距数据的离散分布服从正态分布，且随着信噪比的降低，测距数据离散分布逐渐偏离正态分布，呈现上升沿陡下降沿缓的形式；当信噪比接近阈噪比时，测距数据的离散分布又逐渐趋向于正态分布，但此时激光雷达的漏测率迅速增加。在此基础上，采用置信概率68.2%对应置信区间的一半来衡量激光雷达的测距精度，并给出了测距精度计算方法，它能更准确地表征激光雷达测距数据的密集度，具有更好的普适性。

为了研究多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的途径的有效性，以噪声的统计特性为基础，理论分析了多脉冲视频累积提高激光回波探测信噪比的基本原理，并通过数值仿真和实验验证了视频累积提高激光探测信噪比的可行性。结果表明，当脉冲累积数N较小时，通过多脉冲视频累积可以提高激光回波探测的信噪比N倍，与视频累积结论一致；但当N大于一定值之后，由于系统带宽、A/D转换精度和采样率等因素的影响，使信噪比随累积脉冲数的变化明显偏离了N的指数规律。该研究为进一步通过多脉冲视频积累探测改善激光回波探测的信噪比，实现强噪声背景下的弱信号检测提供了理论和实验基础，对提高半导体激光测距系统的探测能力有着直接的指导意义。

与不规则颗粒对应的随机脉冲信号计数分布是颗粒群粒度分布的完整反映。以幅度、宽度两个相对独立的特征参数为基础,研究了散射光脉冲信号计数分布的统计特性。利用激光尘埃粒子计数光电传感器对空气中尘埃粒子产生的散射光脉冲信号的幅度、宽度分布进行了统计测量,实验结果表明脉冲信号的统计分布不具有中心对称性,其幅度和宽度的计数分布都是满足对数正态分布规律。对数正态分布规律是测量过程中随机作用的具体表现。进一步的计算结果可证明,不规则颗粒群特征参数幅度和宽度之间存在分形结构关系,其分形维数为两者计数统计离散度的比值。

以激光雷达回波信号的频谱特征为基础，提出了用信号延时叠加来提高激光雷达探测信噪比的方法.通过实验测量获取了大量激光雷达回波信号，并以此为基础，讨论了信号延时叠加提高激光雷达探测信噪比的可行性.结果表明：在系统带宽50 MHz、回波脉宽30 ns的条件下，通过信号延时叠加可提高激光雷达的探测信噪比在40%以上，且存在最佳的延时时间.

为了提高脉冲激光雷达的测距精度，研究了光束在空域为高斯光束、时域为钟型脉冲的激光雷达在恒电压幅度鉴别模式下，回波信号幅度变化和宽度变化对测距精度的影响。证明在一定范围内，由回波幅度变化所造成的测距误差与由回波脉宽变化引起的测距误差，随鉴别电平的取值不同，呈现出相反的变化趋势，即最佳信号门限比的存在，并导出了相应的计算公式。通过改变接收信号强度，对不同信噪比、不同信号门限比条件下大量测距实验结果进行了分析，验证了最佳信号门限比的存在。在一定的实验条件下，最佳信号门限比的取值在1．8附近，实验结果与理论计算吻合良好。这一研究结果为不同应用条件下，激光雷达鉴别电平的合理选取提供了依据。

为了更确切地认识光在生物组织内的传输规律，通过实验测量研究了鸡肌肉组织和猪脂肪组织切片的光透射特性。结果表明，激光束经过肌肉组织后，能在远场处产生明显的衍射条纹。为了解释这种衍射现象，将衍射效应考虑进辐射传输模型，对辐射传输理论进行了修正。修正后的辐射传输理论不仅能定性地说明肌肉组织衍射现象的成因，而且其数值结果与实验现象吻合较好，说明了修正后辐射传输理论的正确性。

将高功率脉冲激光作用于金属元靶产生等离子体,实验测试了并分析了靶上电势信号的时间演变规律及其成因,同时实验研究了激光能量、靶材料、靶结构等因素对靶上电势信号的影响.

从冲击波基本性质出发,在冲击波压缩层内物质密度均匀的前提下,结合流体力学守恒方程得到冲击波压缩层的机械能通用表达式.继而,分析了激光等离子体球面衰减冲击波情况下冲击波压缩层机械能演变,发现压缩层内的机械能随着冲击波的外向传播出现增大;进而提出波后等离子体区域可能存在其他储能机制,该能量在不断向外界输送能量.最后通过铝靶熔蚀实验,证实了等离子体区域内存在电场能.