建立了激光诱导偏振光谱(LIPS)和激光诱导荧光(LIF)联合的燃烧流场诊断系统，测量了CH4/AIR预混火焰中心不同高度处的OH荧光光谱和激光诱导偏振光谱，计算了OH的浓度及燃烧场温度分布。分析了燃烧炉表面对荧光收集效率的影响，并对两种技术的测量数据进行了分析比对，获得了火焰中心OH密度的分布规律。实验结果表明，联合LIPS和LIF两种技术测量CH4/AIR预混火焰参数是可行的，两种技术测量结果的一致性较好，OH浓度的相对偏差小于5%，温度的相对偏差小于8%。

为了发展一种新型测温方法的热敏磷光涂层, 对Mg4FGeO6∶Mn的双峰发光光谱的热敏特性进行了研究。 建立了具有加热平台的光谱测量系统, 测量了Mg4FGeO6∶Mn在室温到800 K温度下的发光光谱。 测量了Mg4FGeO6∶Mn的吸收光谱, 采用晶格微扰理论分析了其双峰发射峰的形成机制。 4F′2和4F″2向4A2基态的跃迁, 导致在630和660 nm附近出现两个发射峰。 由于4F′2和4F″2的总粒子数布局满足热力学平衡, 随着温度的升高, 两个发射峰呈现了不同的变化趋势, 630 nm附近的发射峰强度下降较缓, 而660 nm附近的发射峰强度下降较快。 这一变化趋势为采用双峰发射峰强度比测温方法提供了依据。 拟合了两个发射峰处的光强比与温度的关系曲线, 获得了Mg4FGeO6∶Mn采用双峰发射峰强度比方法测温范围为室温到800 K。

为了给燃烧诊断光学系统中机械振动对光学性能的影响提供预测评价方法，对振动干扰下光路失调数值的精确计算进行了研究。利用ANSYS有限元分析软件建立了光学振动失调物理模型，通过瞬态动力学分析得到了反射镜在振动激励下的位移响应。基于矩阵光学、几何光学理论和机械振动理论，分析了反射镜的振动失调光束传输变换矩阵，建立了振动失调光路传输理论模型，推导出了振动激励下光路失调数值计算方法，并通过实验对该计算方法进行了验证。实验结果显示，水平和垂直方向的仿真计算结果与实验测试结果的相对误差分别为4.1%和0.8%，表明该计算方法具有很高的精度。

建立了一种纳秒级多腔式激光脉冲扩展系统。通过激光脉冲展宽，该系统可以有效降低脉冲激光的峰值功率，从而在激光燃烧诊断实验中避免激光诱导等离子体的产生，减少背景干扰，有效提高信噪比。建立了理论模型，对影响脉冲展宽的分束比、腔长以及光学腔个数等几个主要参数进行了分析，并通过数值计算实现了各参数的优化。利用建立的多腔串联式激光脉冲展宽器，对Nd∶YAG脉冲激光器二倍频激光进行了脉冲展宽，将脉宽为7.8 ns的脉冲激光分别展宽为17，35和72 ns，激光的峰值功率最大可降低为原激光峰值功率的9％左右，并保持了较好的光束质量。将该展宽器应用于自发喇曼散射实验中，很好地解决了激光诱导击穿光谱对喇曼信号的干扰，取得了较好的实验结果。

介绍了用于燃烧流场诊断的激光光谱技术的研究进展，叙述了相干反斯托克斯喇曼散射、自发振动喇曼散射、激光诱导荧光、分子滤波瑞利散射、可调谐二极管激光吸收光谱等技术的基本原理及其实验系统。给出并分析了激光光谱技术对预混火焰稳态燃烧场和固体燃剂瞬态燃烧场的温度、主要组分及浓度、流场密度和火焰构造测量的实验结果。实验结果表明，基于激光光谱的燃烧诊断技术不仅能够实现对稳态燃烧场的高精度测量，而且能够应用于复杂的瞬态燃烧场诊断。

介绍了研制的小型脉冲高温超音速流场模拟装置。利用OH分子示踪速度测量技术,对实验室建立的小型脉冲高温超音速流场模拟装置产生的喷流速度分布进行了诊断。通过改变测量对应于喷流的空间位置光路调节,改变193 nm激光线相对于喷流的空间位置,分别得到了喷流不同区域的OH分子示踪速度图像,根据图像计算了测量位置喷流沿轴线方向的速度分量的分布情况。结果显示:喷流在压缩区的速度比在膨胀区低得多;在压缩初期区域喷流中心部分速度明显高于两侧部分,而在二次膨胀区域喷流中心部分速度低于两侧部分。

研制了一套单线羟基(OH)分子标记示踪流场速度测量系统, OH分子标记线由193 nm波长脉冲氟化氩(ArF)准分子激光束解离流场中的水分子产生, 利用脉冲染料激光倍频的约282 nm激光片显示OH分子荧光图像, 由获得的两个时间关联的OH分子标记线位置图像计算流场的速度分布。研究了空气和火焰中193 nm波长激光解离水产生的OH分子寿命, 实现了常温空气流场和高温超音速流场速度分布的测量, 并对测量结果进行了分析讨论。

建立了1维非稳腔空间增强探测CARS实验系统,该系统由光源(YAG激光器、染料激光器)、实验光路和信号采集系统组成.分别测量了空气和化学平衡比为1,甲烷流量为0.7 L/min的甲烷空气预混火焰中的氮气Q支的CARS实验谱.给出了火焰不同高度处小范围内的温度分布结果,并对实验结果进行了分析,结果表明:预混火焰温度随高度的增加呈下降趋势,测量结果的不确定度优于7%.该技术可用于稳态燃烧场温度的测量.

介绍了利用Nd:YAG激光的三倍频激发自发振动喇曼散射技术对燃烧场的诊断及相关的实验原理,测量了不同配比条件下的CH₄-air预混火焰内的主要组分(N₂,O₂,H₂O,CH₄)及其相对浓度;并分别用分子浓度测温法和斯托克斯谱与反斯托克斯谱强度比法测量了火焰的温度;还对该技术测温、测浓度的不确定度进行了分析.将该技术应用到对复杂的固体燃剂燃烧场的诊断,取得了燃烧场中几种主要燃烧组分(N₂,H₂CO,CH₄,H₂O)的喇曼光谱,以及这些组分在燃烧过程中的变化信息.

利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术,通过选择适合的OH自由基激励线,定量测量了甲烷-空气燃烧火焰的二维温度场分布.给出炉面中心上方火焰温度随离炉面高度的变化和距炉面12 mm高处沿炉面水平方向变化的实验测量结果并进行了讨论与分析.与利用相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)技术进行测温的实验结果相比,该测量的相对不确定度优于5%.