针对目前腔失调参数与腔损耗之间的映射关系并不明确，调腔过程中腔相对失调量亦不明晰等问题，提出一种基于腔失调参数扫描的腔损耗寻优调腔方法。该方法通过腔镜倾斜调节量的扫描寻优，以光腔衰荡时间为判据寻找初始腔和测试腔相对失调优化的腔状态。实验结果表明：通过该方法，对同一高反射率待测样片6次实验测量结果的测量重复性精度相比传统方法由1.26×10^-4提高到约9.83×10^-6，测量重复性峰谷值由3.25×10^-4提高到2.7×10^-5，测量结果更稳定，表明该方法能获得腔参数相对失调更小的调腔状态，为在初始腔反射率较低的光腔衰荡测量系统中抑制衰荡腔相对失调提供了一种解决方案。

为解决中高温条件下材料发射率的测量问题,提出了一种基于半椭球反射镜的高温材料光谱发射率测量技术。该技术使用800 mm口径半椭球反射镜大范围聚焦信号光,利用3种离轴抛物镜来切换不同测试视场,并利用高功率激光器对样品进行加热。仿真研究了所设计系统的测量误差,结果表明,反射率测量偏差最大为0.035,透射率测量偏差最大为0.031。构建了基于800 mm口径半椭球镜的发射率测量系统,测算了某合金材料和某半透明材料的反射率、透射率和发射率,表明所设计的系统可实现常温到中高温(300~1200 K)、多视场(30°、60°、90°)、宽谱段(2~14 μm)的测量。

为提升光腔衰荡高反射率测量技术的精度,提出了一种基于耦合光腔衰荡技术的高反射率测量方法。该方法在耦合光腔衰荡系统中引入衰荡腔腔内模式监测模块,以腔内运行模式为判据寻找初始腔和测试腔耦合效率一致的状态,从而实现更高的测量精度。实验结果表明:在确保腔内模式处于基横模状态时,初始腔和测试腔腔内的等效损耗降低值几乎一致;对于同一高反射率待测样片,该技术对比传统方法可实现10.0%~27.1%测量精度的提升。

为克服光腔衰荡高反射率测量过程中初始腔和测试腔结构转换导致的腔参数相对失调,提升调腔效率,提出一种基于衰荡腔透射光斑形态监测的调腔方法。以衰荡腔透射光斑外接矩形宽高比及光斑与其外接矩形面积的比率作为调腔依据,抑制腔参数失调导致的高阶横模激发,使初始腔和测试腔透射光斑均保持在基横模状态。实验结果显示:以宽高比和面积比作为调腔依据,不仅能够分辨不同的光斑模式,同时能有效应对模式间的特殊光斑形态(如椭圆光斑、多模跳变等)。当初始腔和测试腔光斑均调节至基横模状态时,测得的样片反射率均值最高且方均根最小。结果表明该方法有助于提高光腔衰荡高反射率测量技术的调腔效率。

在激光破坏机理研究中，经常关注材料对入射激光的反射率随辐照面温度的变化规律。利用基于积分球法的反射率测量系统，测量了915 nm激光辐照下45#钢对3.8 μm探针光的反射率的变化，确定了探针光辐照区的温度变化。结果表明，反射率的快速减小是由高温下样品表面快速氧化导致的,反射率随温度的缓慢变化是由电导率随温度变化导致的。

本文从测试腔长与初始腔长不一致、探测器耦合方式分析了连续光腔衰荡技术测量超高反射率元件损耗的误差。测量结果表明，在635 nm 波长，常规1 000 级超净实验室空气损耗系数约10 ppm/m，当测试腔长比初始腔长长20 cm 时，导致测试样品损耗测量结果偏大约2 ppm。另外，当采用交流(AC)耦合方式探测CRD 信号时将使衰荡信号波形失真，通过实验对比直流(DC)耦合和AC 耦合结果，发现采用AC 耦合将使损耗测量结果偏低约2 ppm。实验结果与分析表明测量超高反射率元件损耗时应保证测试腔腔长与初始腔腔长一致，并且采用足够带宽的直流耦合探测方式。

腔衰荡光谱技术(CRDS)由于其具有高灵敏度、高精度、装置简单等特点,被广泛应用于痕量 气体检测、镜面反射率测量等领域。建立了一套基于连续波频率的腔衰荡光谱(CW-CRDS)装置,基于Pound-Drever-Hall (PDH)频 率锁定技术将激光器的频率锁定到光学腔的纵模上,从而保证了激光功率到 腔模的高效耦合。通过观测不同的声光调制器(AOM)关断频率对应的透射信号,得到光路最佳 关断频率为60 kHz。使用该系统测量了光学腔腔镜的反射率,通过与非锁定情况下测量得到的结果进行对比,得出锁定后的 结果漂移减小,误差也压缩为非锁定情况下的1/3。

针对空间对接时某些载荷表面喷涂的涂层受原子氧剥蚀的影响发生反射率退化,从而改变涂层成像特性的问题, 本文利用反射率退化一般规律数学模型计算出了在空间经常使用的SR107-ZK白漆两年衰减后的反射率理论值, 并根据此理论值为光学系统选择了适当的CCD。按照地球低轨(LEO)飞行两年的太空环境条件, 对SR107-ZK白漆试块进行了单一原子氧辐射试验。结果显示, 1.8×1022 atom/cm2原子氧通量辐射后的试验数据为0.814, 与数学模型模拟计算的数值0.793较为接近, 说明了数学模型理论的正确性。对辐射后的试块进行了成像试验, 结果表明CCD的合理选择是光学系统对反射率下降试块良好成像的关键, 进一步证实了数学模型的可靠性, 为今后此类工作提供了重要的依据。

为了研究激光辐照过程中材料的耦合特性及耦合特性随温度的变化规律,设计了一套主体为半椭球壳体，可用于激光辐照过程中材料反射率在线测量的共轭反射计实验装置，研制完成的初样其主体内壁在可见-长波红外光谱范围内镜面反射率优于70% 。介绍了测量原理和测试系统的设计方案，采用光线追迹模拟方法研究了主体部分的设计参数，分析了开孔位置、入射方向、光斑尺寸、收集孔径以及内壁反射特性对测量收集效率的影响。结果表明：在设计指标下选用探测光束直径为Φ10 mm、收集孔径为Φ38.1 mm时，收集效率可达到完全收集的97.8%，满足测量要求。另外,用短波激光测量内表面光洁度有更高要求; 理想面型条件下，限定范围内的收集效率主要由内壁镜面反射率决定; 因此，半椭球内壁的面型、光洁度、反射率及其均匀性是影响测量精度的主要因素。

基于半导体激光器的光反馈效应，提出了光反馈光腔衰荡技术用于测量腔镜的高反射率。相对于没有光反馈的情况，光腔衰荡信号振幅提高了两个数量级，从而大大提高了高反射率测量精度。在四个衰荡腔长采用光反馈光腔衰荡技术测量得到的腔镜反射率非常一致，统计平均值为99.9356±0.0008%。通过实验比较了光反馈光腔衰荡和脉冲光腔衰荡技术。结果表明，光反馈光腔衰荡技术的测量精度比脉冲光腔衰荡技术高。