为了消除激光诱导击穿光谱技术（laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）中的自吸收效应，提高元素定量分析的精确度，同时满足工业中便捷分析元素的要求，需将自吸收免疫激光诱导击穿光谱技术（self-absorption free laser-induced breakdown spectroscopy，SAF-LIBS）的装置小型化。本文提出了一项新型的高重频声光门控SAF-LIBS定量分析技术，使用高重频激光器产生准连续的等离子体以增强光谱强度，并将声光调制器（acousto-optic modulator，AOM）作为门控开关，从而使微型CCD光谱仪和AOM能够代替传统大型SAF-LIBS装置中的像增强探测器（intensified charge coupled device，ICCD）和中阶梯型光栅光谱仪，实现自吸收免疫的同时缩小了装置的体积，降低了装置的成本。将该系统参数进行优化选择后，对样品中的Al元素进行了定量分析和预测。实验结果表明，等离子体的特性受激光重复频率的影响进而会影响光谱信号的强度。在1 ~ 50 kHz激光重复频率范围内，Al I 394.4 nm和Al I 396.15 nm的双线强度先增强后减弱，确定最佳的激光重复频率为10 kHz。在不同的光纤采集角度下，Al的双线强度比随延迟时间的增加而减小，在45°处信噪比最高，且在一定的积分时间下，最佳光学薄时间t_ot为426 ns。在激光重复频率为10 kHz、光纤采集角为45°、延迟时间为400 ns的条件下，对Al元素进行定量分析和预测结果表明，Al元素定标曲线的线性度R²为0.982，平均绝对测量误差相对于单一LIBS的0.8%可以降低至0.18%。定量分析结果与传统大型SAF-LIBS装置的测量精度相持平。因此本高重频声光门控SAF-LIBS装置不仅有效地屏蔽了光学厚等离子体中的连续背景辐射和谱线加宽，同时具备小型化、低成本、高可靠性的优点，有助于推动SAF-LIBS技术由实验室走向工业应用。

限制自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统表现的一个关键因素是由波前传感器所在路径和科学成像路径之间差异引起的非共光路像差（Non-Common Path Aberration,NCPA），同时AO系统共光路部分也会不可避免地引入静态像差。为此，本文提出了一种基于焦面点扩散函数（Point Spread Function,PSF）复制的技术，用于校正AO系统中的静态像差。此技术利用点光源产生的PSF图像作为参考图像，通过迭代优化算法控制可变形镜改变其面型，将参考PSF图像复制到AO系统科学成像路径。实验结果表明，校正后的斯特列尔比（Strehl Ratio，SR）从初始的0.312提高到0.995。此技术可以稳定、快速地获得全局校正结果，特别是在系统具有较大的初始静态像差时。

非共光路误差是限制自适应光学系统(adaptive optics, AO)的成像性能达到衍射极限的关键因素，同时AO系统共光路部分也会不可避免地引入静态像差，尤其是在自适应光学系统与望远镜配合使用进行科学观测时。因此，本文提出了一种基于焦面优化的改进型AO系统静态像差校正技术。该方法通过迭代优化算法将单模光纤生成的完美点扩散函数复制到自适应光学系统中来校正系统中的静态像差。相比于我们之前提出的焦面校正法，本文提出的改进型焦面优化技术获得全局优化结果的速度更快，并且在系统初始静态误差极大的情况下，拥有更好的校正性能。当部署于天文或其他需要高质量成像的自适应光学系统中时，该改进型焦面优化技术相较于传统校正法也更加便捷。

常规高功率激光器以连续或者长脉冲方式工作，与物质作用主要是依靠单一“加热”模式，针对其对复杂目标作用能力有限的问题， 提出一种连续和脉冲激光同时输出，脉宽、重频可调的新体制高功率激光技术，激光放大链路以特殊时域模式工作，即高重频脉冲与连续运转同时输出，在重频10 kHz时，实现输出功率4800 W，其中连续激光功率3600 W，脉冲激光功率1200 W，脉冲宽度为3.6 ns；在重频100 kHz时，实现输出功率4920 W，其中连续激光功率3100 W，脉冲激光功率1820 W，脉冲宽度为7 ns，光束质量4.8倍衍射极限 。