激光束近场光强分布是影响激光束特性的重要参数之一，为了使目前激光束近场光强分布的评价更加合理和科学化，对CCD直接测量法和漫反射屏测量法两种测量方法进行了研究，并分析了材料不同的漫反射屏对测量结果的影响。研究结果表明，漫反射屏材料的不同对测量结果有较大影响，并且漫反射屏测量法存在的散斑对测量结果影响也较大。两种测量方法比较表明CCD直接测量法测得结果更加客观，与真实值更加接近。

为评定光斑环围参量（包括环围功率和环围尺寸）阵列测试法的测量不确定度，给出了环围参量一般形式的定义和连续形式的计算表达式，归纳并比较了阵列测试法下光斑环围参量的3种常用计算方法，即近似环围功率法、准确环围功率法和等效环围尺寸法，给出了零阶近似下环围参量离散形式的计算表达式。根据不确定度传递律，推导了基于等效环围尺寸法的环围参量测量不确定度的一般表达式，讨论了常见简化条件下的环围参量测量不确定度表达式。建立了光斑环围参量计算及其不确定度评定的一套较完整的方法。以强度为高斯分布的光斑为例，得到了简化条件下的环围参量测量不确定度的解析表达式，并用数值模拟法验证了其正确性。

为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响，以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础，根据光斑二阶矩半径的定义，推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式。结果表明：畸变光束的焦斑二阶矩角半径由光束近场波前相位梯度的强度加权均方根值和对数强度梯度的强度加权均方根值决定。利用焦斑二阶矩半径表达式，可直接分析并计算光束近场分布由于振幅调制和相位畸变导致的焦斑二阶矩半径的变化及焦斑发散角的变化。利用焦斑发散角表达式，直接推出了理想高斯光束和像散高斯光束的远场发散角，得到了与文献一致的结果，验证了表达式的正确性。

结合高能激光束硬边光阑发射时远场的分布特性，对探测器动态范围在光束质量β因子测量中的影响进行了理论分析。对近衍射极限光束质量测量不同动态范围探测器的影响进行了数值计算，根据计算测试误差给出了探测器动态范围的最低推荐值。实验验证模拟结果的正确性。

通过分析影响沸腾的各种因素，结合水的流动特性以及激光在水中按照指数衰减的特点，利用单元差分方法着重分析了整个光斑所在区域过余温度的分布，借助水沸腾状态与过余温度之间的关系,建立了水在激光作用下的强制流动沸腾模型.环行光束被作为主要研究对象，对环行光束进行了数据模拟和实验验证.在实验中采用照相法记录下气团的形态，与模拟沸腾曲线具有较好的一致性.

长脉冲激光能量在线测量装置中热桥的存在加剧了热传导的影响,为了定量地确定其大小并对其进行修正开展了此项研究。将温升曲线分成3部分,利用傅里叶定律、热传导方程及能量守恒定律对每一部分逐一进行了分析,得到能量损失的比例与装置参数之间的关系,开展了实验研究,通过对实验数据的拟合,结果表明,热损失比率由脉冲宽度、材料的导热系数、热桥的长度、吸收体的质量等决定。上述参数需根据实验间隔及测量精度要求确定,推导出来的理论值与实验结果一致性较好,其偏差为2.9%。

在高能激光能量测量装置标定方法中，现场标定的方法可以有效地消除各种外在因素对测量结果造成的影响。介绍了3种现场标定方法，分析了这3种方法的原理以及数据处理过程。由于标定中多个参量未知，因此采用了最小二乘法拟合。对于分光镜反射率和透射率比值不确定造成的影响，采用了现场标定分光比的方法予以消除。通过对实验数据分析和比较可以看出直接传递法最简单，可有效消除环境因素、激光光斑特性等造成的影响；间接传递法可以同时消除包括分光比改变在内的几乎所有外在因素造成的影响，但是由于标定过程较复杂，测量不确定最大；交叉传递法标定过程比间接传递法简单，同时也可以消除分光镜分光比改变产生的影响，且数据处理过程是这3种方法中最简单的。

为分析振幅和相位发生畸变情况下光束焦斑质心位置所受的影响,以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础,根据光斑强度分布一阶矩质心位置的定义,推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑质心位置的一般表达式.进一步推导了焦斑质心位置对光束近场强度分布和相位斜率分布的依赖关系式,并对该式清晰的物理意义进行了阐述.利用焦斑质心位置表达式,可分析和确定由于振幅调制和相位畸变导致的质心位置偏移.最后,对无相位畸变和存在低阶泽尼克相位畸变情况下的简单畸变光束进行了相应的分析讨论.

针对单元红外成像探测器的特点,利用激光的高亮度,对激光干扰单元红外成像探测器进行了理论分析和实验研究,研究了激光的功率参数和脉冲频率参数对单元红外成像探测器输出特性的影响,得到了具体的实验结果.并利用调制盘对激光脉冲的反射信号初步确定了单元红外成像探测器调制盘的旋转速度.

为计算和评估光斑矩参量阵列测试法的测量不确定度,以光斑矩参量积分表达式为出发点,推导了零阶近似下光斑矩参量的离散表达式,初步分析了光强分布数据中单元位置及探测光功率的测量不确定度。在此基础上,根据不确定度传递律,推导了阵列测试法下光斑矩参量测量不确定度的一般表达式。进一步得到了数种常用简化条件下的矩参量不确定度表达式,并进行了相应的分析。由此建立了光斑矩参量计算及其不确定度评定的一套完整方法。利用简化公式,对自行研制的激光光斑分析仪和通用的CCD面阵探测器的光斑矩参量测量不确定度进行了分析,给出了计算表达式。