针对数字体制机载多脉冲激光测距机信号处理算法引入测距误差的问题, 提出减少脉冲激光回波波形失真的降噪算法以及改善激光测距精度的校正措施, 可用于脉冲激光目标的精确定位。结合数字体制多脉冲激光目标检测过程分析数字信号处理算法引入的测距误差, 指出信号采样率限制了目标定位的距离分辨率, 低通滤波环节的非线性相频特性是造成波形失真、峰值点偏移的主要因素。然后, 针对这些问题给出了改善多脉冲激光目标定位精度的具体算法: 基于对称小波基实施回波信号小波分解, 利用改进Donoho阈值处理小波系数, 用以减小重构目标波形峰值点位置的偏移; 采用差分组合函数搜索目标回波的峰值点, 基于非对称高斯脉冲模型进行高采样率拟合, 对峰值点位置加以校正, 改善定位的精确性。通过仿真选取合适的小波基, 对比不同算法信噪比改善及峰值点定位的性能。在室外高塔开展消光比激光测距实验, 结果显示信噪比为1.5的激光目标定位精度小于2 m, 验证了多脉冲激光目标精确定位算法的性能。

多脉冲激光雷达发射数个至数百个高重频激光照射目标, 利用多脉冲回波累加实现信号积累。多脉冲激光目标检测性能的验证需要基于目标回波波形模型的动态目标信号模拟。脉冲激光目标回波波形可以由激光发射、信道传播、目标反射等环节之间的卷积传递关系加以建模。文中首先通过建立各环节的数学描述得到了回波波形的连续卷积模型。接着, 针对积分解析模型不利于工程实现的问题, 基于发射脉冲距离分辨单元提出了离散算法实现特定外形目标激光回波波形序列的直接计算。结合远程飞机目标的回波信号仿真, 指出了回波波形与目标特性的内在联系, 并通过实验进行了可信性验证。最后, 应用文中模型及方法给出了多脉冲激光雷达动态目标模拟器的研制实现, 为开展多脉冲激光目标检测研究提供必要的验证测试条件。

针对纳秒脉冲和飞秒脉冲不同的损伤机制，分别建立了两种多脉冲激光损伤模型。脉宽小于10 ps时，损伤是由于等离子体形成造成介质发生烧蚀所致，对此建立了基于电子密度演化方程的介质击穿模型; 脉宽大于100 ps时，损伤是由于热沉积造成介质发生熔融所致，对此建立了基于傅里叶热传导方程的介质热损伤模型。通过计算两种模型下激光参数和材料参数对多脉冲损伤的影响，发现由于损伤机理不同，不同参数对单脉冲损伤阈值和多脉冲损伤阈值的影响趋势不完全一致，敏感程度也不同。通过计算得到了与实验结果一致的多脉冲损伤阈值与脉冲数间关系，使定量预估多脉冲损伤阈值和元件使用寿命成为可能。

用实时的推力测试方法研究了水滴烧蚀模式多脉冲TEA CO2激光推进的推进性能。用纹影法研究了伴随水滴烧蚀产生的激波等流场变化过程。多脉冲激光推进的比冲和冲量耦合系数等性能参数随激光脉冲重复频率的变小和脉冲数目的增加而逐渐下降。与激光传输相反和相同方向的激波传播最大速度分别为10 km/s和7 km/s。与纹影法结果同步获得的推力曲线表明：汽化过程对推力的形成过程贡献最大，激波也对推力的形成过程有一定贡献。

利用实验的方法研究了碳纳米管悬浮液对脉宽8 ns,波长532 nm多脉冲激光的光限幅效应.分析了直径分布为10~20 nm的多壁碳纳米管悬浮液对重复频率分别为1 Hz、 3 Hz、 5 Hz、 10 Hz情况下532 nm激光的光限幅效应，分析计算了不同重复频率下碳纳米管悬浮液的限幅阈值，比较了不同焦距的透镜会聚入射光束情况下对碳纳米管悬浮液光限幅效果的影响.实验结果表明：碳纳米管悬浮液对不同重复频率的532 nm 激光都具有较强的光限幅特性；碳纳米管悬浮液对激光在不同重复频率入射情况下的光限幅阈值变化很大，当入射激光的重复频率为5 Hz时，碳纳米管悬浮液的光限幅阈值比单脉冲激光入射时的限幅阈值低了2倍，重复频率为10 Hz时的限幅阈值比单脉冲时的限幅阈值低了近3倍；碳纳米管在紧焦系统中的光限幅效果更好.

本文研究在同一光学谐振腔内采用多电极对以获得多光脉冲稳定输出时电极对的间距及脉冲放电时间的最佳选择。