微透镜阵列法是实现光束匀化的主要途径之一,通过改变成像透镜的光焦度,可在焦平面处得到大面积的均匀光斑。基于理论和实验分析了散射成像法的可行性,为了准确测量焦平面处光斑的照度,在考虑漫射板反射率及相机离轴角等影响因素的基础下,从张正友相机标定法出发,建立了图像灰度值与目标面光斑照度的数学关系;在实验中标定了漫反射板的双向漫反射分布函数,针对两种焦距的主积分透镜,测量了焦平面及附近位置处匀化光斑的照度分布。实验结果表明:当积分透镜焦距分别为300 mm和500 mm时,目标面处的激光通量基本一致,光斑大小与理论值基本接近;分别比较了两种情况下观察面离焦时光斑分布的变异系数,得到光束经微透镜后匀化效果最佳的位置。

为了研究产品装调过程中, 套孔法和CCD成像法得到的激光发散角偏差较大原因, 采用ZEMAX仿真进行了理论分析, 并结合相关试验进行了验证。结果表明, 在CCD白光观瞄系统中利用CCD成像法测量激光光斑大小时, 由于白光与激光间存在光程差, 计算激光发散角时, 需要消除光程差导致的图像误差的影响。激光光斑大小与距离符合双曲线规律变化。近场条件下不成线性关系, CCD成像法测量得到的激光光斑图像偏大, 计算得到的激光发散角远大于套孔法的测量值; 远场条件下近似成线性关系, 套孔法及CCD成像法测算得到的激光发散角数值基本一致。该研究可以根据产品的设计参量, 消除光程差对激光激光束散角的影响, 提高测量精度。

基于漫透射CCD成像法原理,建立了固体激光瞬时光斑时空分布测量系统。开展了该测量方法的可行性验证实验,能够精确地获得激光远场光斑图像,并运用Matlab软件对测量数据进行处理,得到激光远场光斑半径、光束质量、质心位置、光轴抖动、光强分布以及平均功率密度等参数。实验结果表明: 利用漫透射CCD成像法测量固体激光远场瞬时光斑时空分布是可行的,测试系统采集频率可达120 Hz。该方法具有高分辨率、高帧频、低成本、使用方便的突出优点,能同时实现激光强度分布和功率的测量,测量功率误差小于2%。

惯性约束聚变（ICF）激光驱动器中，准确测定片状放大器系统增益均匀性是装置系统设计的基础。本文基于CCD成像法实验测量了我国第一台单束输出能量超过万焦耳的ICF激光驱动器—大口径高通量验证实验平台片状放大器在5.28%/cm高增益情况下的增益均匀性。实验结果表明，在平均小信号增益系数为5.28%/cm情况下，通光口径范围内增益均匀性为1.09∶1（最大值/平均值），360 mm×360 mm光束口径范围内增益均匀性为1.06∶1，满足装置19.6 kJ/5ns大能量输出设计要求。

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。