高能化学氧碘激光(COIL)激光近场存在着大量的高频光，这部分光会对光束质量及强光通道附近的系统造成严重的危害，因此需要研究这些高频光在近场的传输规律。分析了各种不同的高频光的产生机理和特性，其中输出镜的衍射和高阶模对高频光的贡献最大，因此是主要研究对象。通过在光学通道内设置多个测试光阑测量了不同位置的能量，并根据该位置的空间角计算出高频光角谱。采用了三种不同的研究方法分别计算在不同出光时间下的角谱特征，得到了较一致的结果。研究结果表明高频光的角谱越往通道后端数值越大，当光束质量恶化时角谱值增大，通道内的能量损失增加。根据角谱曲线可以计算出每个防护光阑上的功率和能量，这为高能COIL激光系统热管理技术奠定了坚实的基础。

氧碘高能激光近场存在较多的杂散光，这些光会严重影响光束传输和光束质量控制。通过对杂散光的产生机理、类型和传输规律的分析和模拟确定了不同类型杂散光的测量方法。利用两个能量计测量了30 m通道自由传输时的传输效率，利用测试光阑获得了通道内杂散光角谱曲线和镜面散射光能量。实验表明30 m通道自由传输时的能量损失约为5.2%，杂散光的角谱随着传输距离的增加逐渐增大，角谱也会随着光束质量的恶化显著增加。利用角谱曲线可以获得通道内任意位置处光阑上的热负荷，这为高能激光热管理技术奠定了坚实的基础。

为了研究光束相干合成中偏振态的特性, 取理想矩形光束进行模拟分析。通过改变偏振态的退偏率、偏振态夹角、参与合成的子束数目等, 观察光场在远场叠加的合成效果。讨论了这些因素对远场合成效果的光强分布、峰值功率密度、光束质量β因子等的影响。模拟结果显示：当退偏率小于10%、偏振态夹角小于18°时, 合成后光束质量因子小于1.1。

针对光束合成的目的和合成光束的特征，对现有的光束质量衡量标准进行了分析，说明了这些标准的不足。提出用广义环围功率比作为新的激光合成的光束质量评价标准。对广义环围功率比进行了阐述，并对其在合成效果方面的评价进行了定性分析。应用广义环围功率比作为合成光束质量评价标准，物理概念清楚，评价合理，在工程测量上容易实现。

通过获取多时相试验区TM影像和大田同步调查棉花黄萎病，将TM影像光谱指数与病害严重度进行相关分析，建立棉花病害严重度估测模型.结果表明： 随着病害严重度的增加，TM影像光谱指数B2，B4，SATVI，OSAVI，MSAVI，TSAVI，SVNSWI，SNSWIa，SNSWIb，SVNI，DNSIa，DNSIb，NDSWIa，NDSWIb，RNSWIa，RNSWIb，DVNI，EVI，TVI，SAVI，DVI，NDVI，RVI 和PVI逐渐减小，B1，B3， B7和RI逐渐增加，NDGI呈现先增后降的趋势，而B5呈现先降后增的趋势.病害严重度与TM影像光谱指数B1，B3和RI均呈极显著正相关，与B4，OSAVI，MSAVI， TSAVI，SVNSWI，SNSWIa，SNSWIb，SVNI，DNSIa，DNSIb，NDSWIa，NDSWIb，RNSWIa，RNSWIb，DVNI，EVI，TVI，NDGI，SAVI，DVI，NDVI，RVI 和PVI均呈极显著负相关，与SATVI呈显著负相关，与B2，B5和B7均未达显著相关.建立的8个TM影像光谱指数估算棉花黄萎病模型均通过显著性检验，且以DVI和DNSIb为自变量的线性模型精度最高，表明利用多时相TM卫星影像光谱指数进行棉田病害定量诊断是可行的.

为评定光斑环围参量（包括环围功率和环围尺寸）阵列测试法的测量不确定度，给出了环围参量一般形式的定义和连续形式的计算表达式，归纳并比较了阵列测试法下光斑环围参量的3种常用计算方法，即近似环围功率法、准确环围功率法和等效环围尺寸法，给出了零阶近似下环围参量离散形式的计算表达式。根据不确定度传递律，推导了基于等效环围尺寸法的环围参量测量不确定度的一般表达式，讨论了常见简化条件下的环围参量测量不确定度表达式。建立了光斑环围参量计算及其不确定度评定的一套较完整的方法。以强度为高斯分布的光斑为例，得到了简化条件下的环围参量测量不确定度的解析表达式，并用数值模拟法验证了其正确性。

光束合成是研制高功率、高光束质量固体激光器的必由途径。建立板条介质固体激光器阵列光束合成的理论模型,从子束间距、整体相位差、偏振态、随机像差等方面,分析了合成光束的远场特性。通过数值模拟可以看到,子束间距决定了合成光束远场光斑的衍射旁瓣的大小和多少;子束间整体相位差决定着合成光束远场中心光斑是否分离,并影响着峰值光强和x方向半径大小;偏振态差异决定了合成光束是否为相干合成或强度叠加;子束随机像差降低了合成光束的远场光斑峰值功率,并引起光束的弥散。分析结论对激光器研制中合理分配设计容差具有一定指导意义。

为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响，以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础，根据光斑二阶矩半径的定义，推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式。结果表明：畸变光束的焦斑二阶矩角半径由光束近场波前相位梯度的强度加权均方根值和对数强度梯度的强度加权均方根值决定。利用焦斑二阶矩半径表达式，可直接分析并计算光束近场分布由于振幅调制和相位畸变导致的焦斑二阶矩半径的变化及焦斑发散角的变化。利用焦斑发散角表达式，直接推出了理想高斯光束和像散高斯光束的远场发散角，得到了与文献一致的结果，验证了表达式的正确性。

在棉蚜危害棉花的主要生育期测试蚜害后不同严重度叶片的理化参数和光谱, 分析并比较了不同时期、 不同品种蚜害棉叶理化参数和光谱反射率特征, 确定了蚜害棉叶光谱敏感波段, 建立了蚜害棉叶严重度估测模型。 结果表明: 蚜害棉叶的理化参数和光谱特征明显, 蚜害棉叶平均厚度, 含水量, 温度和叶片CHL.b均增加, 叶片而平均CHL.a, CHL.a+b 和Cars含量减少。 不同时期、 不同品种蚜害棉叶光谱反射率在可见光均表现先升后降的特征, 但不同品种蚜害棉叶在近红外波段反射率不同。 434～727和648 nm可分别作为蚜害棉叶的光谱敏感波段和最佳波段。 基于敏感波段建立的蚜害棉叶遥感估测模型均达到显著相关, 其中以(R1 589-R648)/(R1 589+R648)为自变量建立的估算模型精度最高, 相对误差最小(0.128), 可作为蚜害棉叶严重度最佳识别模型。 该研究为遥感大面积监测棉花蚜虫提供了理论依据及参考