激光具备优异的相干性、方向性和高能量，被广泛应用于激光通信、激光制导、高能**和精密加工等领域。然而，激光器本身和外部环境等因素会造成光束指向不稳定，严重降低了通信、制导和加工的精度。因此，构建了一种基于快速反射镜的光束指向性偏差矫正系统，并对光束指向性偏差矫正过程进行建模。重点构建了由位置敏感探测器的位置偏差信号到快速反射镜的矫正角度的控制模型。建立的控制模型可以实现对光束指向性偏差的检测和预测，并调整快速反射镜的姿态，以矫正光束指向性偏差，提高光束指向稳定性。通过实验验证了构建的系统和模型的性能。结果表明，依据构建的系统和模型校正后的光束在X方向和Y方向上的指向性偏差分别减少了78.08%和70.28%，光束指向稳定性显著提升。

靶定位与束靶耦合技术是激光聚变实验过程中最为关键的技术之一,是关系整个激光聚变实验成败的重要技术。综述了从20世纪70年代至今较为有代表性的各高功率激光驱动装置的靶定位与束靶耦合技术方案,讨论了设计技术方案的基本原则,总结了已有方案各自的优势与缺陷,并对一些新方法进行了展望。

为了在地面高精度评估激光通信终端对卫星平台扰动以及轨道姿态变化的适应能力, 研究了卫星扰动模拟技术和卫星随动仿真模拟技术, 据此提出了激光通信系统地面验证方案。首先开展了激光通信链路随动探测误差对系统随动性能影响分析、卫星扰振源特性分析及建模工作。其次, 分析了卫星扰动模拟和随动模拟的关键技术及解决措施。最后, 结合目前卫星激光通信及卫星平台技术水平, 利用典型数据开展了扰动和随动仿真, 完成了激光通信系统测试。实验结果证明: 基于双反馈环路的高精度光束瞄准控制能够大幅提高卫星扰动模拟器光束瞄准的控制精度, 光束控制精度优于0.1″; 采用高低频联合卫星扰动模拟设计方法, 实现了控制带宽优于1 kHz的高精度光束控制; 高精度随动系统在全卫星运行区域内对卫星光通信终端随动性能的检测精度可达0.1″。

为了研究波前畸变对光束指向探测的影响, 采用蒙特卡罗方法分别在整口径和不同口径、不同排布的子口径情况下, 对光束进行了模拟分析。研究结果表明, 当波前畸变的均方根值小于0.163λ时, 光束指向探测误差小于0.5 μrad; 当波前畸变的均方根值小于0.234λ时, 光束指向探测误差小于1 μrad。可选取波前畸变相对较小的子光束区域来计算整口径的光束指向。

针对目前宽带阵列雷达普遍面临的由孔径渡越带来的波束指向漂移和主瓣宽度抖动的问题，以线性调频信号作为发射信号，从信号基础理论和阵列处理技术出发推导了波束指向漂移和波束宽度抖动的成因，并分析了它们在不同相对带宽下对雷达波束指向和波束宽度的影响程度。根据理论分析，提出了阵元载频微调和时域重采样法相结合的宽带波束形成方法。理论分析与仿真结果表明，宽带阵列雷达波束可以在一个脉冲持续时间内保持波束指向和主瓣宽度的稳定;同时，该方法具有结构简单、运算量小、速度快的特点, 可应用于实时雷达系统并便于工程实现。

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging，SLR)常利用激光大气后向散射所形成的图像来引导光束指向，而光束图像亮度随天区变化的现象在SLR站普遍存在，影响了激光对卫星的瞄准。以中国科学院上海天文台现有SLR系统为研究平台，阐明了该现象的成因，即光束图像成像光路中分光镜的效率会随偏振方向改变而变化。据此提出偏振方法，通过建立出射激光偏振方向随望远镜位置变化模型，改变发射光路中新引入半波片的角度，实现了光束图像于不同亮度的实时控制。相比使用消偏振分光镜的方案，该方法具有应用灵活、系统简单且成本低的优势，研究成果在提高激光对卫星的瞄准精度及星象图像信噪比等方面具有重要意义。

基于相位噪音和相控阵理论，运用线阵天线原始方向图函数和光纤链路噪音系数公式，根据天线波束指向实际误差进行合理近似，推导了光延迟线链路噪音系数、天线阵元数与波束指向误差的理论公式.采用常规光纤链路参量进行了仿真研究，结果表明: 相控阵天线波束指向误差均方差随光纤链路噪音系数增大而增加，随天线阵元数增加而减小，指向误差与光纤延迟线链路噪音系数的1/2次方成正比，与阵元数的3/2次方成反比.在相控阵天线工作频段内，低频波段受噪音系数影响更加明显.

在我国首次星地激光通信链路地面捕获实验初期，由于激光通信终端地面光机装调和整星安装过程中存在的系统误差，在瞄准过程中存在8 mrad的瞄准角度偏差，且平均捕获时间大于40 s，严重影响星地光通信链路捕获性能。基于此，利用立方棱镜坐标系为桥梁，建立了基于坐标变换的卫星本体坐标系与终端基准坐标系的修正变换矩阵，通过地面坐标系测量，最终对光束瞄准角度偏差进行了有效补偿。海洋二号卫星在轨实测结果表明，星地激光通信链路的瞄准偏差由最初的8 mrad减小为0.8 mrad，捕获扫描范围显著缩小，链路平均捕获时间由最初的40 s减小到小于5 s，明显优于国外同类型终端在轨实验性能，对卫星激光通信链路捕获性能的提高具有重大意义。