在大功率激光远距离定向传输中，远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO₂激光具有功率高、光束直径大等特点，常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题，提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO₂激光的远场发散角。首先，从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角，分析了影响激光束发散角的主要因素；然后，采用光斑烧蚀法试验测量近场(≤20 m)光斑数据，基于光束质量(M²)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小，从而推导出激光束远场发散角；最后，对比分析了以上两种方法的计算结果，讨论了结果存在偏差的原因。结果表明，近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO₂激光束远场发散角。

为满足13.5 nm极紫外光刻(EUVL)等领域的应用需求，研制了高重复频率、高稳定性的声光调Q CO₂激光器。首先，对声光Q开关的工作原理进行了分析，并实验研究了调制信号电压与衍射效率的关系。接着，研究了调制信号占空比对脉冲波形的影响，通过选择适当的占空比消去了脉冲拖尾。然后，对不同重复频率下的脉冲宽度、功率和脉冲幅值稳定性进行了测量和分析。最后，对激光器的光束指向稳定性进行了测量。实验结果表明：该激光器实现了重复频率1~100 kHz连续可调的脉冲输出，在重复频率1 kHz时，获得最小脉冲宽度252 ns和最大峰值功率7 579 W的激光脉冲输出。通过设计以殷钢管为主体的支撑架，使得激光器的脉冲幅值不稳定性小于3%，光束指向稳定性为46.6 μrad。该声光调Q CO₂激光器可作为高性能种子源在EUVL等领域中得到应用。

地物光谱反射特性通常采用直观的反射光谱曲线来研究, 基于此通过分析双向反射比系数随激光反射角度的变化规律来研究常见自然地物对1.06 μm激光的反射特性, 直观且便于外场数据采集。通过外场试验测得了10余种常见自然地物的双向反射比系数, 并按照激光反射能力对其进行了排序。研究表明, 杂草、风化岩石、龙眼树、灌木丛等自然目标对1.06 μm激光的反射能力较强。

采用光线追迹法,分析了空间环境下离轴三反结构系统的猫眼效应.给出了离轴三反系统的像面倾斜、视场和离焦对猫眼回波效率和发散角的影响,证明了离轴三反系统像面倾斜量是决定能否发生猫眼效应的主要因素.提出利用阈值法实现激光主动探测猫眼信号的基本原理,并结合高阶余弦漫反射模型,分析了目标漫反射信号对猫眼信号检测的影响.估算了20 km到120 km探测距离下,理论上所需不同光束质量激光的最小脉冲能量.仿真表明,当发射光束的全角发散角为0.3 mrad时,50 km和120 km探测距离下所需的最小激光脉冲能量分别为0.7 mJ和3.1 mJ.最后,通过原理实验,验证了空间激光主动探测法探测目标“猫眼”效应的可行性.

卫星工具软件包(STK)是航天领域进行卫星系统仿真和分析的重要工具, 能够满足卫星二维和三维的可视化仿真要求。研究了航天器的轨道模型和星座构型, 利用STK(卫星工具包)的可视化功能演示航天器的在轨运行情况, 利用STK强大的报告生成功能生成航天器对目标的可见性报告, 并对航天器进行精确轨道预报, 最后搭建了仿真系统, 给出了仿真结果。

提出了一种基于双向反射比系数理论的自然地物激光反射特性的间接测量方法, 在不同角度处利用激光探测器采集同一位置处所选自然地物和漫反射板对1.06 μm激光的响应幅度数据, 计算二者之间的比值即可得到此地物在不同角度上的双向反射比系数, 间接的反应不同地物对激光的反射特性。并利用该方法测试了杂草(丘陵类)、红土和风化岩石的双向反射比系数值, 试验验证了方法的工程应用可行性。

该设计将衍射透镜引入到卡塞格林红外光学系统中。设计结果表明, 衍射透镜的引入增大了卡塞格林光学系统的视场和相对孔径, 改善了成像质量; 同时也降低了加工工艺的要求, 大大节约了成本。