为了实现激光远场焦斑的高精度测量，提出一种基于多步相位恢复的激光远场焦斑测量方法。理论推导了基于多步相位恢复的激光远场焦斑重构模型，其中为了解决焦斑计算中出现的欠采样问题，引入了线性调频z变换(CZT)技术，相较于传统的快速傅里叶变换(FFT)补零计算，此方法避免了计算冗余。同时，提出一种基于多步相位恢复的激光远场焦斑重构算法，并仿真分析了扫描步长和探测位置数对所提方法收敛性的影响，确定了最佳扫描步长和探测位置数。为了验证所提方法的有效性，搭建了基于纯相位型液晶空间光调制器(SLM)的实验验证装置，实验结果和理论值的相关系数为0.9976。同时，所提方法与传统长焦距透镜成像法相比，测量精度更高，可为激光远场焦斑高精度测量提供一种技术手段。

在光场相机的各种应用中,光场的解码和重构都是必不可少的环节。光场相机的结构参数和装配误差的标定对于光场的解码和重构精度至关重要。鉴于此,提出基于光学检测原理的光场相机标定方法,标定过程分为有主镜标定和无主镜标定两部分。结构参数的标定是在有主镜情形下完成的,利用微透镜对主镜出瞳成像的关系构建结构参数标定模型,标定过程中采用均匀光照明主镜光瞳来获得标定图像。装配误差的标定是在无主镜情形下完成的,利用微透镜对无穷远物点的成像特性构建装配误差标定模型,标定过程中采用准直光直接照射微透镜阵列来获得标定图像。采用所提方法对自装配的光场相机进行标定实验,实验结果验证标定模型的正确性和标定方法的可行性。

提出了一种基于数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device, DMD)的高功率激光远场焦斑大动态测量方法。采用DMD对焦斑主瓣和旁瓣区域进行分离, 用两路CCD分别测量, 通过图像拼接实现两路测量结果的融合, 获得大动态焦斑数据。DMD由数字信号控制, 通过改变控制信号模板, 可以快速适应不同形态焦斑的测量。具体分析了DMD焦斑分割原理及DMD控制信号模板的获取, 说明了焦斑重构时所需的图像校正和对准方法, 实验验证了新方法的可行性。结果表明: 文中方法的测量动态范围可以达到3 000: 1以上。

在全内反射边缘照明的基础上, 利用DKDP晶体的双折射特性, 解决了区分DKDP晶体自身前后表面损伤的问题。紫外光入射到11 mm厚的DKDP晶体会分解为o光和e光, 并在出射面产生254.738 μm(理论值)的偏离量。这个偏离量导致DKDP晶体后表面损伤在CCD上成双像(一个是o光成像, 另一个是e光成像), 可以用偏振片对双像进行调制; DKDP晶体前表面损伤在CCD上只有单像, 不受偏振调制影响。通过偏振调制, 可以避免重复提取同一个损伤信息, 提高损伤识别精度。实验证明: 该方法可以区分厚度为11 mm的DKDP晶体前后表面损伤。

为测量超短单脉冲激光的时间波形以及对比度信息，基于三阶强度相关原理，结合光脉冲复制技术，提出了基于脉冲复制的测量方法。对测量原理进行了详尽的理论分析。利用分步傅里叶和龙格库塔数值计算方法对测量方案做了模拟验证。基于脉冲复制的测量法能同时进行多窗口测量。通过拼接测量时间窗口，可以有效解决测量分辨率与测量时间窗口不能兼顾的问题，同时实现大时间窗口和高分辨率测量。通过将主脉冲与预脉冲分离到不同的测量窗口，避免了梯度衰减片的使用，且具有高对比度测量能力。

以三次谐波自相关测量原理为出发点，研究了其和频过程中BBO晶体的表面散射杂散光。详细推导了由晶体表面散射引入的杂散光的具体表达式，定量分析了其对和频过程中输出信号的对比度的影响。分析表明，杂散光强度与晶体表面粗糙度有一定的关系。晶体表面粗糙度为激光波长的1%时，引入的杂散光噪声约为10-8。表面越光滑，引入的噪声越小。