为满足星载二氧化碳激光雷达对种子光源频率长期稳定的需求, 基于自由空间体吸收池结合频率调制光谱技术的方法建立了激光稳频理论模型, 通过仿真优化系统设计参数搭建了一套稳频激光器, 研究了体吸收池引入的多光束干涉噪声, 通过调整调制频率为吸收池干涉条纹自由光谱范围整数倍的方法抑制了干涉噪声的影响, 实现了激光器频率抖动峰峰值约为150kHz, 长期频率稳定度在10000s时低于1×10-11, 满足了星载激光雷达的应用需求。

基于宽带太赫兹(THz)波的短距离宽带高数据率无线通讯是可行的。利用THz波大气传输衰减模型和经验的水汽连续体吸收,结合HITRAN数据库,发展了在THz频段电磁通信的一个新的传输模型,形成了对宽频THz波在地表真实大气中水平传输衰减、路径损耗和信道容量的数值模拟能力；提出了100~900 GHz频段的五个可行的通信信道。相比低于100 GHz的无线通信频带,虽然这五个信道具有的更大的自由传输衰减损耗，以及大气分子和水滴吸收衰减降低了通信数据率,但通过增加发射和接收天线增益,仍然可以在短距离实现THz低频带尤其是100~500 GHz的高数据率无线通讯。

基于修正的Van-Vleck Weisskopf(VVW)线型，辐射传输色散理论和水汽连续体吸收模型，结合HITRAN数据库，建立了太赫兹(THz)波大气传输衰减和色散模型，并与毫米波传播模型(MPM)的结果进行了对比分析。加入新的天顶分层方法，形成了对宽频THz波在真实大气中纵向传输吸收衰减和色散的数值模拟能力。研究了不同传输距离下THz波大气分层传输衰减与色散特性、340 GHz和410 GHz窗口特性。研究结果表明：340 GHz和410 GHz大气窗口垂直传输10 km以上，衰减分别低于25 dB和45 dB，群速色散很低，相位变化在0.01个量级，信号传输失真度小。

基于修正的Van-Vleck Weisskopf线型、辐射传输色散理论和水汽连续体吸收模型，结合HITRAN数据库，建立了太赫兹波大气传输衰减模型——VVWH，形成了对宽频太赫兹波在真实大气中水平传输衰减的数值模拟能力。同时对太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）获取的透射光谱实测数据进行了对比分析。计算结果与实验结果总体变化趋势一致，在吸收谱线处两者吻合良好，但在低频的大气窗口区，实验结果相比计算呈现出更强的传输衰减。考察了相对湿度对太赫兹波大气传输衰减特性的影响变化。

针对腔体吸收器安装位置对其光热转换性能的影响进行了理论、模拟、实验研究。构建了太阳能槽式系统吸收器表面辐射热损失的物理模型，并进行了数学验证，结果表明吸收器表面的辐照度趋于均匀分布时，系统的热辐射损失减小。基于TracePro软件模拟了腔体吸收器在不同位置时的光学效率、辐照度标准差，发现腔体吸收器安装位置小于焦距时可获得较好的光学性能，采用焦距为1200 mm的槽式系统进行了腔体吸收器光热转换性能的实验验证，当腔体吸收器安装焦距为系统焦距的98.75%，集热温度为201.3 ℃时，所构建的槽式系统的热效率可达35.53%。

表面抛光可能给K9基片带来额外的杂质和吸收, 分离K9基片的表面吸收率与体吸收率有助于改进基片的加工质量和抛光工艺, 对抗损伤能力研究具有重要意义。分析了激光量热法测量弱吸收的原理, 采用符合ISO 11551要求的激光量热计测量K9基片的弱吸收。对相同工艺抛光的不同厚度K9基片进行了弱吸收表征, 实验发现K9基片的弱吸收随着厚度增加近似线性增大。推导了表面吸收率和体吸收率的计算式, 实验得出本样品的表面吸收率为1.21×10-5, 体吸收率远大于表面吸收率, 体吸收系数为1.72×10-3/cm。实验结果显示所用K9样品的吸收主要来自于材料本身, 改善抛光工艺对降低其吸收率作用不大。

随着惯性约束聚变(ICF)激光驱动器的发展，激光光束口径逐渐增加，需要对大口径激光的能量进行精确测量.而目前国内ICF大口径激光能量测量的校准方式无法满足ICF激光装置功率平衡测量的精度要求(测量不确定度不大于2%)。为解决此问题，提出了一种新型的电校准技术，以Bi2Te3-Sb2Te3构成的半导体热电堆作为能量转换器件，进行了以电能量替代激光能量来实现对体吸收型激光能量计的校准技术研究，初步完成了光能量测量和电能校准的理论模型。理论分析结果表明，在室温环境下，使用电加热校准和激光加热校准在热力学上具有等效性，并通过初步的实验，论证了电加热校准技术应用的可行性。

研究了能直接工作于非标准环境下的体吸收型激光能量计。由能量计热传导、热对流、热辐射的单位时间热交换方程推导出单位时间内能量计升温过程中热能损失的数学模型，根据数学模型对能量计整个升温过程的热损失进行补偿，使得能量计对于不同脉冲长度入射激光的测量结果重复性由4.7%提高到了0.6%，消除了能量计热损失给测量带来的不利影响。针对环境温度从-40℃变化到70℃测温用铜-康铜热电堆对1℃温差响应电压剧增30%的问题，在环境试验箱进行不同环境温度下的激光能量测量实验，得出了能量计不同环境温度下测量结果的修正系数，并利用最小二乘法建立了修正系数同环境温度之间的函数关系，使得环境温度对测量结果的影响得到了修正。

借助传热学基本理论对体吸收型激光能量计因热辐射、热对流和热传导造成的热能损失进行了分析，在此基础上建立了能量计热能损失的数学模型。根据数学模型采用最小二乘法对测量数据进行了曲线拟合，得到与实际降温曲线非常接近的拟合曲线。利用拟合曲线对测量数据进行补偿修正后使得能量计的测量重复性得到了很大提高。该方法对于体吸收型激光能量计的研制具有一定的理论意义。

为了准确测量神光II装置多波长高功率的激光能量,研制了七种规格的体吸收激光能量计,经中国计量院 测试标定,其灵敏度、均匀性及稳定性等技术参数超过原设计指标的要求, 达到或超过美国阿波罗激光器公司制造 的同类型激光能量计的水平,满足了神光II装置多波长髙功率激光能量测量的需要。分析了神光II装置中三种波 长激光能量测量的取样方式及测量精度。