Based on the vibration theory and the matrix optics theory, the principle of the optical image method to test the beam positioning stability is derived. The test method of beam positioning stability is designed, and the experimental results show that the optical image method can accurately analyze the range of the beam positioning stability error, also can analyze the value and influence degree of vibration frequency of the error, and combined with the accelerometer by the electron test method, the source of the error can be detected in the optical system. The optical-electro test method is reliable, simple and convenient, and has good engineering application value, especially for large optical system.

从振动的基本理论出发,应用矩阵光学理论,推导了光学图像法测试光束指向稳定性的原理。设计了光电法测试光束指向稳定性的测试应用,并搭建了实验光路,结果表明:光学图像法可以准确分析光束指向稳定性误差的大小、产生的误差的振动频率及其影响程度,并结合加速度计的电学法测试,可以探测光路中引起光束指向误差的来源。光电法测试结果正确可靠、简单方便,具有较好的工程应用价值,特别适合大型光学系统的光束指向稳定性测试。

将激光信号与高帧频CCD结合，解决了光学系统中振动信号和激光信号之间的转换问题，不仅能够测量振动对系统光束指向稳定性的影响，而且能够得到振动信号本身的频率特性。利用该方法对振源为150 Hz和200 Hz两种条件下的光学系统受迫振动进行测量，得到了与输入信号相吻合的振动信号属性。通过实验与分析得知：时域振幅测量精度为6.25 μm，频域分辨力为2 Hz，方法简便高效，测量结果准确，已应用于角多路准分子激光主振荡功率放大器系统打靶试验平台光束指向稳定性的研究中。

由于中波红外(3～5 μm)探测器在**上的广泛应用，基于中波红外激光器的定向红外发射装置已经成为发展的重点，而其中的激光束指向稳定性就成为非常重要的参数。对于一种光学参量振荡（OPO）产生的中波红外激光器进行了指向稳定性的测试，测试采用了中波红外成像系统及边缘提取与阈值的图像算法，获得了此种激光器的指向稳定性数据。实验结果表明，此激光器在常温下的最大指向偏移量为1.1 mrad，平均值为0.3 mrad。激光二极管（LD）抽运源晶体及非线性OPO晶体的温控还有进一步提高的可能性。研究结果将为中波红外激光器的研制、光束整形与光束指向测量与稳定技术提供参考。

根据高功率准分子激光主振荡器功率放大系统像传递结构特点，利用LABVIEW与MATLAB相结合设计了靶面光斑重心的稳定性模拟仿真及分析软件。对光学元件稳定性测量结果和光学元件误差分配结果进行模拟仿真和验证，经过多次再分配实现了系统误差分配的最优化。数据表明，现有实验室条件下，靶面光斑重心稳定性尚不能满足要求；在保持低稳定性指标要求光学元件一定裕量前提下，高稳定性要求光学元件的最优化分配指标为1.7 μrad；实验室现有光学元件在工作条件下能够满足该优化分配指标，在一定程度上减小了对光学元件的结构要求。

激光器的一个重要特点是指向性好,因而指向稳定性是激光器的重要指标之一.当前采用高速CCD器件和图像处理技术在普通实验室就可以进行指向稳定性的精密测量.测量了连续HeNe激光器和YAG脉冲激光器自身的光束抖动,前者的光束指向方差小于6 μrad,后者达到22 μrad.