光学载荷辐射定标结果的地基验证受地-气系统中多个因素的综合影响,导致单场地单次验证结果存在差异,且无法对结果进行有效对比和综合分析。考虑了目标特性、大气环境等因素对单场地单次验证结果的影响,提出了一种以验证结果不确定度为权重的基于加权平均值综合定权方法,获取更接近真实值的关键比较参考值(KCRV),实现对单场地单次验证结果的对比和综合分析。同时,基于国家高分辨遥感综合定标场不同反射特性的地面目标对国产高分辨率载荷ZY-3/MUX的辐射定标结果进行综合验证。结果表明,基于12个验证样本的KCRV在蓝光、绿光、红光、近红外波段分别为3.88%、5.42%、6.14%、9.81%,对应的不确定度分别为1.79%、1.87%、1.96%、2.02%,其中,9个验证样本的等效度小于0.1,证明这些样本的验证结果更接近KCRV。

气体介质稳定体放电是放电激励气体激光器高效输出的基础和前提, 预电离是实现高压气体介质稳定体放电的有效技术途径之一。基于放电激励脉冲HF激光器电气结构总体设计要求设计了结构紧凑的紫外光自动预电离装置, 并对其在气体介质中预电离产生的初始电子数密度进行了数值模拟。模拟结果表明: 在整个放电区域内初始电子数密度均在109/cm3左右, 满足介质体放电要求。通过激光器能量输出实验评估了预电离效果, 对SF6和H2混合气体介质, 在充电电压较低时, 输出能量有数倍的提高; 对SF6和C2H6混合气体介质, 在充电电压20 kV时激光器输出能量由200 mJ提高至297 mJ, 提高了近50%。实验结果表明: 该预电离装置对改善激光器能量输出特性有明显效果。

为了解决传统光学测速技术需要添加示踪粒子的局限，发展了采用固体石英法布里-珀罗标准具检测流场固有分子瑞利散射光的多普勒频移来测量流场速度的技术。介绍了该技术的工作原理，主要分析了标准具性能参数、环境温度变化对系统测速性能的影响。建立了空间分辨的多点测速系统，通过光路设计，解决了环境温度变化对测量准确性的影响和提高了瑞利散射信号收集强度。通过高精度的数据处理方法，获得了马赫数1.5 喷管出口自由射流的的空间多点速度分布。结果表明，建立的测速系统和数据处理方法能够实现流场速度的精确测量。

基于Al2O3陶瓷、BN陶瓷和聚四氟乙烯三种基底建立了分段表面放电光泵浦源,对比研究了这三种表面放电光泵浦源的电学特性、辐射特性和烧蚀特性.利用放电波形计算了表面放电光泵浦源的等效电感、等效电阻和沉积效率,应用光谱法比较了它们的紫外辐射强度,并采用平均线烧蚀率评估了三种泵浦源的耐烧蚀性能.通过比较研究发现,在充电电压为13.5~26.8 kV、间隙长度为8 cm、放电室内混合气体气压为100 kPa条件下,三种泵浦源中 Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源的沉积效率最高,大于82%;辐射光谱具有紫外增强效应,紫外辐射最强;平均线烧蚀率最小(小于0.15 μm/shot),耐烧蚀性能最好.研究结果表明采用Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源作为大功率重频XeF蓝绿激光器的泵浦源,可提高XeF蓝绿激光器的寿命.

在高功率准分子激光系统建设中,希望能获得较短的脉冲宽度和尽量多的激光能量.实验研究了不同注入水平下,脉冲时间间隔对脉冲链放大波形和放大器提取效率的影响;基于四能级速率方程和准分子反应动力学建立了准分子激光放大模型,计算了多种注入方式下种子光的放大过程,对关键参数给出了量化描述,得到与实验相符的计算结果.研究结果显示:脉冲序列间隔为9.3 ns时,可获得约95%的连续注入情形下放大能量;对该准分子激光系统来讲,9.3 ns是比较合适的脉冲间隔.

高功率重频HF/DF激光因其具有的波长和功率优势成为当前中红外激光技术发展的热点之一。介绍了利用紫外预电离横向放电结构和工作气体循环系统建立的放电引发高功率重频HF/DF激光装置。在对激光工作介质SF6/C2H6混合气体放电特性和激光输出特性研究的基础上，开展了强电负性气体的重频均匀体放电技术和气体快速循环置换技术研究，解决了泵浦源重频放电能量在气体介质中的有效沉积和提取问题，实现了激光器50 Hz的重频稳定运行和能量稳定输出，HF激光的平均功率达到28 W，脉宽100 ns，峰值功率5.6 MW。

靶面焦斑合束数值模拟研究可为准分子激光角多路系统建设提供重要参考。首先介绍了靶面激光焦斑合束的计算方法，进而基于单束激光焦斑形态和光束指向稳定性开展了18束准分子激光靶面合束计算，给出了合束焦斑的形态及评价参数。最后，基于准等熵压缩实验的要求，研究了不同系统成像质量对激光指向稳定性的要求。研究表明：多束激光焦斑合束有利于提高焦斑均匀性；高系统成像质量需要较高的光束指向稳定性来保证合束焦斑的均匀性，否则高系统成像质量的优势得不到体现；系统成像质量较差时，光束指向稳定性处于一定范围内即可，更高的激光指向稳定性对焦斑的均匀性改善不显著。

建立了激光诱导偏振光谱(LIPS)和激光诱导荧光(LIF)联合的燃烧流场诊断系统，测量了CH4/AIR预混火焰中心不同高度处的OH荧光光谱和激光诱导偏振光谱，计算了OH的浓度及燃烧场温度分布。分析了燃烧炉表面对荧光收集效率的影响，并对两种技术的测量数据进行了分析比对，获得了火焰中心OH密度的分布规律。实验结果表明，联合LIPS和LIF两种技术测量CH4/AIR预混火焰参数是可行的，两种技术测量结果的一致性较好，OH浓度的相对偏差小于5%，温度的相对偏差小于8%。

发动机测试现场的实验环境普遍存在强振动、高噪声等干扰条件，常规的用于光学实验室的激光诊断测量系统庞大、复杂且易受干扰，无法直接应用到这样的恶劣环境中。通过模块化设计和有针对性的抗振动设计，研制了一台可用于发动机现场测试、体积相对较小、结构紧凑的集成化相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)诊断系统。测温实验前测量了发动机测试过程中的振动结果，分析了振动来源和特点，有针对性地采取了减振措施,进一步降低了振动对集成化系统的干扰。利用集成化CARS系统测量了超声速燃烧室出口喷流的温度，获得了单脉冲CARS温度拟合结果和温度随时间的变化。测量结果显示不稳定燃烧状态下的温度抖动范围大于稳定燃烧状态，但平均温度低于稳定燃烧状态，表明不稳定燃烧的效率相对较低。

为了解决相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)光谱CARSFT计算程序在温度拟合过程中, 对初值依赖大、测量光谱信噪比差、不易收敛的问题, 通过分析非线性迭代算法, 采用了阻尼最小二乘算法对氮气CARS光谱进行温度拟合。针对CARS理论光谱计算公式较为复杂的特点, 采用数值差分的方式来获得迭代计算时所需要的设计矩阵。分析了横向偏移、纵向偏移和温度三个主要参量对拟合残差的影响, 发现纵向偏移的初值设置对温度拟合影响较大。拟合温度2000 K时的标准理论CARS光谱, 设置偏离较大的初始值, 采用阻尼最小二乘法获得了较好的结果。迭代计算167步后, 温度拟合为2 005.6 K, 残差为0.027 463。拟合光谱信噪比较差的CARS光谱, 阻尼最小二乘法也能稳定收敛。结果验证了阻尼最小二乘法对初值的依赖不大, 并且当拟合谱信噪比较差时也能收敛, 可用于在恶劣环境下CARS测量光谱的拟合。