海水对光波的吸收和散射, 严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析, 说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力, 提出了使用自身具有高频强度调制特性的混沌脉冲激光进行水下目标探测, 设计了基于相关法测距的混沌脉冲激光雷达水下目标探测方案。通过对后向散射光以及带有不同后向散射强度的回波信号光的时域和频域特性的研究, 使用互相关噪声水平算法判定混沌脉冲激光雷达抑制海水后向散射的能力。理论仿真分析表明, 当后向散射光强度是混沌脉冲激光强度36倍时, 仍能提取出目标信号。

为了满足空间碎片探测与精确定轨的需求, 采用光子计数的高灵敏激光探测方法, 讨论了盖革模式下雪崩二极管探测器的光子计数探测基本原理, 并建立了引入探测器与空间碎片的相对径向速度的天基光子计数探测模型, 进行了空间碎片光子计数激光探测的理论分析和仿真验证。结果表明, 在可探测速度范围内, 光子计数激光探测技术能有效探测到尺寸为10cm的空间碎片目标, 测距平均误差为34.72cm。与传统地基雷达和光电探测手段相比, 此技术测距精度能提高3个数量级, 可有效降低航天器与空间目标碰撞的概率。

离轴激光对相机的干扰主要由激光衍射效应和散斑干涉效应引起。为此，分别建立了视场外激光衍射模型和激光散斑干涉模型，分析了不同参数条件下面阵空间相机接收的激光衍射图像和激光散斑图像，其中参数包括光束入射角、透镜口径、焦距以及F数。分析和比较了不同参数下两种干扰机制对空间相机的干扰影响。当激光垂直入射到空间相机时，激光衍射效应对相机的干扰占主导地位；当激光倾斜入射时，激光散斑干涉效应占主导地位。

为了获得高光束质量中红外激光抽运源，采用正分支共焦非稳腔设计Nd∶YAG脉冲固体激光器。在考虑晶体热效应情况下，对其腔型参量进行了数值模拟和试验验证，获得重复频率10Hz、脉冲宽度9.7ns、单脉冲能量260mJ、光束参量积3.5mm·mrad的激光输出。该激光经放大后抽运MgO∶LiNbO3晶体，实现波长3.85μm、脉冲宽度8ns、单脉冲能量104mJ的激光输出，光光转换效率为12.5%。结果表明，该抽运源光束质量满足高峰值功率中红外光参变振荡激光器使用要求，为光电对抗领域的应用奠定了技术基础。

为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型。同时以光纤激光器中输出混合模式为LP01和LP11以及输出混合模式为LP01和LP02两种情况为例,分析了存在高阶模式的远场相干条纹的峰值功率和条纹对比度。结果表明,当光纤激光器中高阶模式为LP11模时,远场相干条纹的峰值能量随着LP11模的增加线性下降;当光纤激光器中高阶模式为LP02模时,远场相干条纹的条纹对比度随着LP02模的增加线性下降。

为了研究多阶级联喇曼光纤激光器的结构参量对输出特性的影响,利用数值模拟的方法对表征多阶级联喇曼光纤激光器的非线性耦合方程组进行了求解,在此基础上,对6阶掺锗级联喇曼光纤激光器进行模拟分析,得到了光纤长度、输出镜反射率、抽运功率等因素与6阶级联喇曼光纤激光器结构参量的关系。结果表明,在抽运功率不变时,光纤长度取300m左右,输出镜反射率取10%左右,阈值功率比较小,可以获得最大输出功率。

激光二极管(LD)中心波长及LD功率影响着LD泵浦的固体激光器输出特性,通过理论和实验研究了LD的工作温度变化对LD中心波长及LD功率的影响,分析了LD温度控制系统的温控精度,给出了理论上确定温控精度的一般方法.实验结果验证了此方法的有效性,并且给出了以4 nm谱宽LD泵浦Nd:YAG时的温控精度数据.通过适当选择LD温控精度和较宽的LD谱宽,可大大降低温控系统设计的难度,有效提高DPL的环境适应能力.