对激光发射系统内的衍射效应进行了模拟计算, 利用菲涅耳衍射积分公式的二维傅里叶变换形式, 并采用快速傅里叶变换计算方法, 讨论了使用快速傅里叶变换计算时二次相位因子满足采样定理的条件, 提出了适用于不同传输距离的计算方法, 重点对初始光束强度调制对激光传输的影响进行了详细分析。

从朗伯余弦定律出发，理论推导了漫透射屏后接收面上任意点光强与入射光强的关系。结合漫透射屏在功率监测仪中的应用，通过数值仿真计算，理论上概括了单层和多层漫透射屏对入射光束光强分布的影响规律。数值计算表明：当入射光束半径、漫透射屏与接收屏的距离满足二者之比小于或等于0.3时，入射光束的光强分布、光束口径对接收面上光强归一化分布的影响可以忽略，且接收面上光强的归一化分布主要取决于漫透射屏与接收屏的距离，而与多层漫透射屏的排列方式、层数等参数基本无关，此结论得到了实验的证明。

为了对斜入射情况下的激光功率进行准确测量，采用了对阵列探测器的功率响应度依角度进行修正的方法。推导了依赖于光源位置、阵列探测器位置和阵列探测器姿态角的激光光线方向余弦和入射角的数学表达式，推导了光线方向余弦和入射角的测量不确定度表达式以及阵列探测器功率修正因子的不确定度表达式，并根据功率表达式进一步推导了功率测量不确定度表达式。由此建立了斜入射情况下激光功率阵列探测器测量方法及功率测量不确定度评定的一套较完整的方法。以典型参数为例，计算了斜入射下阵列探测器测量激光功率的不确定度，结果表明采用修正方法可显著减小激光功率测量不确定度。

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。

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。

为了在大口径激光能量在线测量装置的设计过程中消除光斑不均匀性、强度随机性以及光束偏轴等造成的影响，提出了一种简易方法，利用普通漫射片透射取样，先将光束缩束尽量消除其各种空间信息，仅保留其强度信息，并保证取样点仅位于漫散射覆盖区域，消除透射分量及光束的偏振态的影响，同时保证取样点到漫射片之间距离远大于漫射片上光斑的尺寸，消除传感器接收角不足对测量结果的影响，激光能量采用光电积分方法获得。结果表明,根据上述方法设计的能量在线测量装置在整个激光接收面上各处的响应较一致，受到局部强度变化的影响较小，激光发散角或者光轴发生较小变化时对测量结果不会造成明显的影响。提出的上述措施在工程上可以消除各种因素对测量结果造成的影响，保证测量精度。

提出用CCD漫透射成像法测量激光强度时空分布和激光功率,给出了测量原理, 简要叙述了装置总体结构, 介绍了测量装置各部分, 给出了散射屏的散射特性, 重点分析了光路布局、镜头焦距、光圈、景深、滤光片的参数选择, 介绍了数据处理软件, 给出了激光强度分布测量实验结果。结果表明：漫透射成像法测量激光强度时空分布是可行的, 该装置测量强度分布分辨力高达5 mm;测量功率准确、可靠, 测量不确定度小于6%, 使用方便, 实现了在小空间内对大光斑进行功率和强度分布的同时准确测量。

通过分析影响沸腾的各种因素，结合水的流动特性以及激光在水中按照指数衰减的特点，利用单元差分方法着重分析了整个光斑所在区域过余温度的分布，借助水沸腾状态与过余温度之间的关系,建立了水在激光作用下的强制流动沸腾模型.环行光束被作为主要研究对象，对环行光束进行了数据模拟和实验验证.在实验中采用照相法记录下气团的形态，与模拟沸腾曲线具有较好的一致性.

在利用散射成像法测量激光强度分布中,CCD像面与散射屏平面存在较大角度时,光斑形状和强度分布都会产生严重畸变,给强度分布测量带来较大影响。分析了畸变产生的原因,给出了畸变坐标和理想坐标的数学模型,提出一种结合CCD像素合并的网格法来校正这种畸变。“网格法”利用自制标准网格成像,通过识别网格像边界来确定标准网格和畸变网格的对应关系,利用此对应关系在输出图像时恢复光斑;利用均匀光源成像来校正系统光强分布畸变。结果表明,该方法能够较好地校正光斑的形状畸变;能够实时恢复光斑的真实光强分布,单元强度畸变恢复误差小于1%。该校正方法在激光强度分布散射成像测量中非常实用。

介绍了高能激光在线测试的原理、方法,分析了其不确定度的来源.基于测量模型中有两个变量是相关的,且变量本身又是动态的,以部分试验数据为基础详尽地阐述了实验中异常值的剔除、A类标准不确定度及合成标准不确定的处理方法,其中采用了工程近似方法,使问题得到了简化.