为实现脉冲激光回波信号参数的高精度测量，利用全波形采样技术设计了一种微弱激光信号检测系统，对信号的脉宽、实时功率以及能量等参数进行分析。所提系统硬件平台使用低噪声宽动态范围模拟前端进行信号预处理，基于现场可编程逻辑门阵列、模数转换器等模块实现数据量化与动态时域锁存。针对低采样率平台数据离散程度高引起的波形重构失真，提出了一种基于非均匀周期触发信号的多帧积累算法以降低硬件平台成本。通过对量化数据的拟合补偿，所提算法提升了系统激光信号参数的解算精度。所提系统对脉宽3 ns、峰值功率9 μW的脉冲激光器进行参数检测并与高采样率平台进行对比。结果表明：所提系统对激光信号的脉宽解算误差约为0.041 ns，峰值功率解算误差约为0.53 μW，能量积分误差约为4.52 fJ，所有参数重复测量不确定度小于8%。

薄膜量热计和闪烁探测系统是国内常用于Z箍缩辐射总能量测量的两种诊断手段。 两种方法基于完全不同的诊断原理, 通过对比其诊断结果可以提高Z箍缩X射线总能量测量的精度, 加深对Z箍缩的理解。 采用上述两种诊断装置对“强光一号”加速器Z箍缩实验中多种材料和构型的负载辐射总能量进行了测量。 结果表明, 对于Al丝阵负载, 无论是单排还是双排平面丝阵, 随着负载参数的变化, 两种手段总能量测量结果均发生改变且呈正比, 二者符合较好; 但对于镀膜W丝阵两种方法的诊断结果差异较为明显, 随着丝间距的增大, 量热计测量结果明显减小, 但闪烁探测系统的测量结果却变化较小, 二者不再呈比例关系。 通过模拟计算对产生上述现象的原因进行了分析, 可以得出如下结论: (1)闪烁探测系统对低能光子响应较高, 且响应能谱范围较量热计宽, 因此所有的总能量测量结果比量热计测量结果略大; (2)Al丝阵等离子体辐射能谱分布范围较宽, 主要辐射能段处于两种测量手段响应都比较平坦的区间内, 因此两种手段测量结果符合较好; (3)W丝阵辐射主要集中在1 keV以下的软X射线能段, 处于镍薄膜全吸收范围内, 因此量热计测量结果应该是比较准确的; (4)对于闪烁探测系统测量结果对镀膜W丝阵负载参数不敏感的现象, 一种可能的解释是: 随着W丝阵丝间距增大, 等离子体滞止时刻的温度减低, 导致能谱软化, 但辐射谱型向闪烁体灵敏度较高的方向移动。 因此虽然总能量降低了, 但闪烁探测系统的测量结果变化却不大; (5)辐射中电子的影响同样不可忽视。

为了准确测量中红外高能激光系统的远场功率密度时空分布等参数, 分析了室温光导型碲镉汞(HgCdTe)探测器在环境温度变化和光热效应情况下存在的探测器光敏元温升等热问题, 并分别给出了应对措施。从HgCdTe的电学参数经验公式和光导型探测器工作原理出发, 分析了暗电阻和响应率与光敏元工作温度的相关性。建立了计入接触热阻和自然对流效应的光导型HgCdTe探测器热分析模型, 并对模型进行了实验验证。分析了光敏元与环境温度间的热平衡时间特性, 提出了连续激光测量中的环境温度校正模型。讨论了激光辐照下探测器的动态响应特性, 给出了激光加热探测器光敏元导致的附加光热信号的修正方法, 该方法在典型应用条件下可将测量系统的单通道测量不确定度降低2%以上。目前, 所述方法均已成功应用于多套远场激光光斑定量测量系统。

乌克兰哈尔科夫物理技术研究所(KIPT)在建的100 MeV电子直线加速器，束流功率高达100 kW，给拦截式条带靶束流截面探测器的电极选材带来巨大的困难。通过ANSYS有限元分析程序对探头与束流的相互作用进行模拟，得到了探头材料在1.2 kW束流功率条件下的真空温升和受力、变形结果;通过初步的束流实验，观测了T300碳纤维束在束流作用下的信号情况，最终锁定用T300碳纤维束作为电极材料。这是国际上首次采用碳纤维束作为靶面电极。

薄膜量热计是进行Z箍缩辐射总能量测量的主要手段之一，准确可信的总能量参数对Z箍缩研究具有重要意义。对薄膜量热计装置进行技术改进，采用脉冲恒流源代替脉冲恒压源驱动镍薄膜量热计，撤除了回路中的串接电阻，可直接测量薄膜探测器的电阻变化，从而有效提高了辐射总能量测量的精度，拓宽了该设备的适用范围，使其可对目前“强光一号”加速器Z箍缩实验中所有典型负载进行测量。改进后平面型铝丝阵负载实验中总能量测量的相对不确定度由49.0%降低为19.6%。与闪烁探测系统功率测量结果积分值进行了对比，二者比值在0.87~1.04之间。

设计了一种用于高重复频率脉冲激光能量测量的峰值保持电路。电路由电荷积分器、2阶低通滤波器、时间延迟触发器和峰值保持器组成，通过将光电流脉冲转换成电压脉冲，电压脉冲的峰值与对应电流脉冲所包含的能量成正比。实验测量结果表明：该电路可以测量脉宽＜10 ns，重复频率≥2 kHz的重频窄脉冲激光的脉冲能量，且工作稳定，其线性动态范围≥140倍。该电路可应用于光电阵列探测系统中，能实现较高的空间分辨力。

现有的激光能量计传感器灵敏度系数都与其所处环境温度有关，在-50℃～70℃的温度范围内，灵敏度偏差较大，直接影响测量结果。为了达到消除环境温度的影响，采取在不同环境温度下对热释型能量计的灵敏度进行校准的研究方法。该校准方法与普通激光能量计的校准方法的不同之处在于对热释电型能量计进行校准时，温度由室温扩展到-50℃～70℃的温度范围。利用环境试验箱，每隔10℃固定一个温度点，进行激光能量的测量实验，得到各个温度点所对应的灵敏度修正系数，再借助最小二乘法建立起各个温度点上能量计灵敏度系数同环境温度的函数关系，从而实现了-50℃～70℃的温度范围内激光能量的准确计量。研制能直接工作于非常规工作环境下的热释电型激光能量计，对解决激光能量测量的外场需求有一定现实意义。

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。